Wal-Fisch? Warum Wale keine Fische sind


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Lehrerinformationen zu Arbeitsmaterialien und Arbeitsbögen
Sachinformationen für Lehrerinnen und Lehrer
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Medien und Materialien
Overheadprojektor, Arbeitsbogen 1.1 als »Folienschnipsel«
Arbeitsbogen 1.2, Arbeitsbogen 1.3

Hinweise zur Organisation
Kopie der Arbeitsbögen im Klassensatz
»Folienschnipsel« aus Arbeitsbogen 1.1 erstellen

Ziele
Die Schüler und Schülerinnen lernen, dass Wale und Delfine an das Wasser angepasste Säugetiere sind und können Unterschiede zwischen den Wirbeltierklassen »Fische« und »Säugetiere« benennen.

Unterrichtsverlauf


Methodisch-didaktische Hinweise und Variationen

- Als vorbereitende Hausaufgabe soll von den Schülern und Schülerinnen ein Kurzaufsatz zum Thema »Wale und Delfine« verfasst werden, um Informationen über das Vorwissen der
Lerngruppe zu erhalten und vorhandenes Wissen zu aktivieren.

- Die Schüler und Schülerinnen tragen z.B. als Einstieg jeweils einen Satz aus ihrem Aufsatz vor. Die Aussagen werden vom Lehrer, von der Lehrerin anschließend zusammenfassend allgemein kommentiert (»Viele richtige, einige nicht ganz richtige Ideen ...«). Hinweis auf Klärung genannter Punkte (z.B. Biologie, Verhalten, Interaktion Mensch und Tier) im Rahmen der Unterrichtseinheit.

- Die Überleitung zum Stundenthema erfolgt durch Auflegen der Abbildung 1.3 (Riffhai) als Folie. Der Sachbestand »Wale sind keine Fische« wird erarbeitet. Je nach Vorwissen der
Lerngruppe können hier vertiefende Hinweise zur Systematik gegeben werden.

- Als didaktische Reduktion wird im Rahmen dieser Aufgabe auf eine Unterscheidung zwischen Knorpel- und Knochenfischen verzichtet.

- Je nach Vorwissen kann bei der Erarbeitung des Arbeitsbogens 1.1 ein einführender Lehrervortrag oder die Recherche im Schulbuch oder weiterer Sekundärliteratur notwendig sein.

- Zur Sicherung werden zum Beispiel die »Folienschnipsel« am Overheadprojektor durch einen Schüler, eine Schülerin richtig sortiert.

- Die Schüler und Schülerinnen werden aufgefordert, die unterschiedliche Fortbewegung von Waltier und Fisch zu erproben, indem sie die Bewegungsrichtung der Schwanzflossen mit den Armen vor dem Körper nachahmen.

- Fakten aus der Evolution von Walen und Delfinen werden in der Erarbeitung II entweder spannend erzählt oder auf Arbeitsbogen 1.2 (ggf. als Hausaufgabe) ausgeteilt.

- Die Merksätze auf Arbeitsbogen 1.2 können je nach Altersstufe - statt Lückentext - auch von den Schülerinnen und Schülern selber formuliert werden.

- Die Aufgabe 1 auf dem Arbeitsbogen 1.3 dient der Sicherung des Gelernten. Alternativ kann auch eine der Abbildungen 1.5 bis 1.8 als Stundeneinstieg herangezogen werden.

Arbeitsbögen
AB 1.1 Wal-Fisch? Warum Wale und Delfine keine Fische sind!
AB 1.2 Warum sehen Wale wie Fische aus?
AB 1.3 Wale und Delfine: Angepaßt an den Lebensraum Wasser


Lehrerinformation zu den Arbeitsbögen 1.1, 1.2 und 1.3

Arbeitsbogen 1.1

Aufgabe 1



Arbeitsbogen 1.2

Aufgabe 1
»Wale und Delfine sind an den Lebensraum WASSER angepasste SÄUGETIERE«.
»Wale und Delfine brauchen LUFT zum Atmen und kommen aus diesem Grund immer wieder an die Wasseroberfläche. Ihre Atmungsorgane sind LUNGEN«.

Arbeitsbogen 1.3

Aufgabe 1
Abb. 1.5 Stromlinienförmige Körperform
Abb. 1.6. Keine Extremitäten
Abb. 1.7 Kein Fell
Abb. 1.8 Nasenloch befindet sich an der Kopfoberseite


Sachinformationen

Warum sehen Wale und Delfine wie Fische aus?

Wale und Delfine sind neben den Seekühen die einzigen vollständig an das Leben im Wasser angepassten Säugetiere. Ihr Körper ist stromlinienförmig und nur wenig oder überhaupt nicht behaart. Sie haben als Flipper bezeichnete Flossen an Stelle der vorderen Extremitäten und keine sichtbaren hinteren Extremitäten (die Skelette der Wale zeigen in Hüftregion die Reste der Beckenknochen).

Die äußere Ähnlichkeit zwischen Fischen und Waltieren liegt in der evolutionären Angepasstheit der Vertreter der Ordnung »Cetacea« (Walartige oder Waltiere) an ihren Lebensraum Wasser begründet. Es handelt sich bei den Ähnlichkeiten von Körperform und Körperanhängen um eine konvergente Entwicklung aufgrund der Gesetze der Hydrodynamik. Wasser ist etwa tausendmal dichter als Luft und die geringste Unebenheit, die Reibung verursacht, ist deshalb beim schnellen Schwimmen hinderlich.

Als Säugetiere sind Wale und Delfine gleichwarm. Eine dicke Unterhautfettschicht, auch Blubber genannt, stellt die Isolationsschicht dar, um in kalten Gewässern konstant eine Körpertemperatur um 37 Grad Celsius zu halten.

Walwanderungen: Individuen einiger Walarten halten sich abhängig von der Jahreszeit in sehr kalten oder tropischen Gewässern auf, so dass sie ihre Körper alternativ kühlen oder wärmen müssen. Wale können überschüssige Wärme durch eine besondere Regulation ihres Blutflusses abgeben. Da Brust-, Rücken- und Schwanzflosse keinen isolierenden Blubber enthalten, geben Wale Wärme ab, wenn diese Regionen vermehrt durchblutet werden. Aber auch der Blubber ist von Gefäßen durchsetzt, die bei zu hoher Körpertemperatur Blut zum Abkühlen an die Hautoberfläche leiten können.

Ein Delfin schwimmt mithilfe seiner kräftigen Wirbelsäulenmuskulatur. Gleichmäßig bewegt er seine horizontale Schwanzflosse auf und ab und erzeugt so seinen Antrieb. Fische kontrahieren dagegen ihre Seitenmuskulatur und bewegen sich »schlängelnd« durch das Wasser.

Die Evolution von Walen und Delfinen
Die Vorläufer der heutigen Waltiere - Archaeoceti oder Archaeoceten genannt - lebten vor etwa 50 bis 20 Millionen Jahren. Da ein Großteil ihrer Fossilien im heutigen Pakistan gefunden wurde, liegt die Vermutung nahe, dass der indische Subkontinent die Geburtsstätte der Wale ist.

In den letzten Jahren gab es Aufsehen erregende Entdeckungen zur Evolution von Walen und Delfinen: Genetische Analysen zeigten, dass der Ursprung der Meeressäuger im Reich der Paarhufer liegt. Neben Flusspferden zählen Schweine, Rinder, Kamele und Giraffen zu den Verwandten der Wale.


Pakitecus, Ilustration von Carl Burell

Im Norden Pakistans wurden versteinerte Knochen eines fuchsgroßen und eines wolfsgroßen Vierbeiners gefunden, der aufgrund des Fundortes den Namen Pakicetus erhielt und vor 50 Millionen Jahren gelebt hat. In ihrem Aussehen ähnelten die Pakicetiden Ratten in Wolfsgröße.

Mit ihren dünnen Beinen, deren Zehen mit kleinen Hufen versehen waren, machten sie an Tümpeln Jagd auf Beute. Sie waren schnelle Läufer, deren Lebensweise am ehesten heutigen Löwen ähnelte. Die Verdrängung dieser Huftiere in das Wasser wird mit der scharfen Nahrungskonkurrenz erklärt.

Die Nachfahren der Pakiteciden lebten nach heutigen Erkenntnissen bereits im Wasser, erlegten aber - ähnlich wie Krokodile - aus dem Wasser heraus Landtiere. Funde von 47 Millionen Jahre alten Überresten von Walen zeigen, dass diese Schwimmhäute zwischen den Zehen besaßen, ihre Vorderfüße jedoch noch Hufe aufwiesen. Die Beine dieses Tieres, das von Wissenschaftlern und Wissenschaftlerinnen Rodhocetus getauft wurde, waren aber nicht in der Lage, den Körper über große Strecken zu tragen. Deshalb lebte der Rodhocetus weitgehend aquatisch und nutzte wahrscheinlich bereits seinen Schwanz als Schwimmhilfe.

Nur acht Millionen weitere Jahre dauerte die Verwandlung vom Landraubtier zum Meeressäuger. Die rasche Veränderung der Walgestalt erklärt die Wissenschaft mit den sehr unterschiedlichen Bedingungen an Land und im Wasser. Auf die krokodilähnlichen Urwale folgten bald Tiere wie der zwei Meter lange Dorudon, der bereits stark verkürzte Hinterbeine hatte.

Als bekanntester Urwal gilt der 1832 entdeckte und zunächst für einen Dinosaurier gehaltene Basilosaurus. Bei etwa 15 Metern Länge und schlangenförmiger Gestalt wog der Basilosaurus an die fünf Tonnen. Mit seinem Gewicht hätte er an Land nicht mehr überleben können.

Auch heute haben Wale und Delfine immer noch einige körperliche Merkmale ihrer Land bewohnenden Vorfahren. Die Knochenstruktur der Flipper ähnelt stark einem Arm und einer befingerten Hand. Auch gibt es noch Überreste von Beckenknochen, die vor Millionen von Jahren die Hinterglieder fixierten.

Noch immer weist das Wissen über die Entwicklungsgeschichte der Wale und Delfine Lücken auf. Forscher und Forscherinnen erhoffen sich von Aufsehen erregenden Entdeckungen neue Erkenntnisse, wie z.B. von einem in Neuseeland gefundenen fossilen Schädel einer bislang noch nicht bekannten »Stoßzahn-Delfinart«, der etwa 23 Millionen Jahre alt sein dürfte.

Eine Wissenschaft, die die Evolution unter ingenieurwissenschaftlichen Aspekten untersucht, ist die Bionik. So entdeckte ein US-amerikanisches Forscherteam, dass Buckelwale mit ihren gewellten Brustflossenkanten viel bessere aerodynamische Eigenschaften aufweisen als die heute üblichen glatten Tragflächen von Flugzeugen. Die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen vermuten, dass die Ausbuchtungen an der Anströmkante sehr kleine Wirbel bilden, welche die vorbeiströmende Luft an den Flügeln binden. Da diese Erklärung jedoch allen bisherigen aerodynamischen Theorien widerspricht, wurde ein solches Profil bislang noch nie untersucht. Dieses Phänomen soll jetzt systematisch ergründet werden, denn es könnte die Flugtechnik revolutionieren und zur Einsparung von Treibstoff und zur besseren Manövrierbarkeit von Flugzeugen führen.


Actions

Action Ab ins Museum!

Du willst ein Walskelett sehen? Ab ins Museum! Finde heraus, welches Museum in deiner Nähe Wal- oder Delfinskelette ausstellt (www.cetacea.de). Plane einen Besuch mit deinen Eltern oder mach einen Vorschlag zum nächsten Schulwandertag.

Im Zoologischen Museum der Universität Göttingen und im Multimar Wattforum in Tönning (an der Westküste Schleswig-Holsteins) kannst du sogar das Skelett eines 16 Meter langen Pottwals bestaunen!

Action Schwimmen wie ein Delfin!

Es gibt einen offiziellen Schwimmstil, der die Bewegungen der Meeressäuger nachahmt. Das Delfin- oder Schmetterlingsschwimmen wird neben dem Kraul- oder Brustschwimmen auch bei internationalen Wettkämpfen angewendet. Frage deinen Sportlehrer, deine Sportlehrerin nach diesem Schwimmstil!

Probiere im Schwimmbad die Bewegungen des Delfins aus, wie er sich wellenartig durch das Wasser bewegt. Strecke die Arme dabei nach vorne aus und leite die Bewegung durch den Kopf ein. Mit den Unterschenkeln musst du am Ende peitschenartig wie mit einer Fluke aufs Wasser schlagen.

Action Delfine modellieren

Fertige ein Delfinmodell aus Ton an. In Büchern und im Internet findest du Abbildungen von den verschiedenen Arten. Versuche die besonderen Merkmale der Art herauszuarbeiten. Gelingt es dir, einen der WDCS-Patendelfine nachzubilden? Dafür musst du dir die individuellen Merkmale an der Rückenflosse ganz genau ansehen und nacharbeiten (www.delfinpatenschaft.de).

Webtipp
Es gibt einen Künstler, der alle Arten der Delfinfamilie lebensgroß nachgebildet hat. Auf der Webseite www.joerg-mazur.de findest du eine Abbildung seines Kunstwerkes.

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