Unterrichtsstunde 4.1 (fakultativ): Wasser auf der Erde
| Autoren: | |
| Publikation: | 12.4.2011 |
| Lernstufe: | 3 |
| Ziele: |
|
| Angestrebte Kenntnisse: |
|
| Schwerpunkt: | Mathematik |
| Wortschatz: | Süßwasser, Trinkwasser, Salzwasser, Sickerwasser, Grundwasser, Grundwasserspiegel |
| Dauer: | 1 Stunde 15 Minuten |
| Material: |
Für jeden Schüler:
|
| Herkunft: | La main à la pâte, Paris |
Einstiegsfrage
Die Lehrerin fragt die Klasse: "Unsere Erde wird auch 'Blauer Planet' genannt: Wisst ihr warum?" Die Schüler wissen im Allgemeinen, dass die Bezeichnung auf die großen Wassermengen der Erde zurückzuführen ist. Sie fragt anschließend: "Warum ist Wasser dann trotzdem so kostbar? Warum sollten wir sparsam mit Wasser umgehen?"
Die Diskussion führt zu der Erkenntnis, dass das meiste Wasser nicht trinkbar ist. Trinkwasser ist ebenso rar wie lebensnotwendig, und folglich sehr kostbar.
Die Klasse bemüht sich um eine einfache Definition des Begriffs Trinkwasser. Zum Beispiel: "Wasser nennt man Trinkwasser, wenn Menschen es gefahrlos trinken können". Wenn das Wasser Salz, Bakterien, Schadstoffe usw. enthält, ist es nicht trinkbar.
Die Lehrerin erwähnt die verschiedenen Aggregatzustände von Wasser (welche sind das?) und die Wasserreserven der Erde: Wo findet man Wasser? In welchen Aggregatzuständen? Die Schüler schauen sich auf der Weltkarte an, wo sich die Ozeane, die Polkappen und die großen Flüsse befinden.
Untersuchung
Die Schüler sollen in Einzelarbeit abschätzen, wie sie sich die Mengenverhältnisse der wichtigsten Wasservorkommen vorstellen.
Anschließend bekommen sie folgende Aufgabe: "Nehmen wir an, dass ein 10 cm langer Streifen auf eurem Millimeterpapier die gesamte Wassermenge der Erde darstellt. Zeichnet in diesem Streifen die folgenden vier Wasservorkommen ein: Salzwasser, Süßwasser in gefrorener Form, Grundwasser, Süßwasser. Wenn ihr zum Beispiel denkt, dass Salzwasser die Hälfte des gesamten Wasservorkommens ausmacht, sollte das Stück 'Salzwasser' 5 cm lang sein."
Pädagogische Anmerkungen
- 10 cm ist eine geeignete Länge: Der Streifen ist somit 100 Millimeter lang, und die Prozentzahlen ("von hundert") sind unmittelbar abzulesen (siehe weiter unten).
- Bevor sich die Schüler an die Arbeit machen, sollte man sich auf eine Farbwahl einigen. Das erleichtert später das Vergleichen.
- Die Millimeterpapier-Streifen werden in die Arbeitshefte geklebt. Im Allgemeinen wissen die Schüler, dass Süßwasser (mit Ausnahme der Polkappen) selten ist. Sie machen sich jedoch nicht klar, in welchem Ausmaß. Sie denken zum Beispiel, dass mindestens 10 % des ganzen Wassers auf der Erde Süßwasser sei. Tatsächlich ist der Anteil viel geringer, wie wir weiter unten sehen werden.
Abb. 1: Abschätzung der einzelnen Wasservorkommen auf der Erde
Literaturrecherche
Die Lehrerin gibt jeder Gruppe eine Kopie des Arbeitsblattes 13. Dieses Arbeitsblatt enthält sowohl die Angaben zur tatsächlichen Größe der verschiedenen Wasservorkommen auf der Erde als auch die Mengenverhältnisse bezogen auf eine Gesamtmenge von 10 Liter (ein Eimer Wasser). Zunächst besteht die Aufgabe darin, alle Angaben in gleiche Einheiten umzurechnen.
Abb. 2: Das Arbeitsblatt 13
Gemeinsame Erörterung
In der gemeinsamen Besprechung wird sichergestellt, dass jeder die Umrechnung von Liter, Deziliter und Milliliter verstanden hat und beherrscht. Das Ergebnis ist eine ganz ähnliche Tabelle wie die aus dem Arbeitsblatt 13, nur ist die Maßeinheit jetzt überall die gleiche (rechte Spalte).
| Die verschiedenen Wasservorkommen auf der Erde | Vergleich, bezogen auf 10 Liter Wasser (= 100 dl) |
|---|---|
| Ozeane, Meere, Salzseen, salzhaltiges Grundwasser (97,4 %) | 1 Eimer Salzwasser: 9,74 l (= 97,4 dl) |
| Gletscher, Eiskappen (1,8 %) | Süßwasser in gefrorenem Zustand: 18 cl (= 1,8 dl) |
| Grundwasser (0,76 %) | Süßwasser: 76 ml (= 0,76 dl) |
| Süßwasserseen, Wasserläufe, Bodenfeuchte, ... (0,04 %) | Süßwasser: 4 ml (= 0,04 dl) |
Wissenschaftliche Anmerkung
Einfachheitshalber wurden die Prozentzahlen gerundet. Die genaueren Werte sind
97,436 %, 1,762 %, 0,76 % und 0,010 %.
(Quelle: U.S. Geological
Survey: Water Science School)
Niederschrift
Jeder nimmt sein Blatt Millimeterpapier und zeichnet neben der geschätzten Verteilung der Wasservorräte jetzt die wirklichen Anteile ein. Das Süßwasser der Erdoberfläche (Seen, Flüsse) ist so rar, dass man seinen Anteil nicht zeichnen kann: Es wäre ein Strich von nicht einmal einem Zehntel Millimeter Stärke! Vergleicht man beide Darstellungen, sieht man, dass Süßwasser viel seltener ist, als die meisten anfänglich gedacht hatten.
Abb. 3: Wasservorkommen auf der Erde
Zusammenfassung
Die Schüler begreifen, wie rar das Süßwasser auf der Erde ist und auch, dass es größtenteils nicht ohne Weiteres zugänglich ist (entweder weil es als Eis vorliegt oder weil es unterirdisch vorkommt). Letztendlich beträgt der unmittelbar verfügbare Anteil des Süßwassers nicht mehr als 0,04 % der gesamten Wasservorräte der Erde, so viel wie ein Esslöffel Wasser aus einem vollen Eimer! Die Lehrerin kommt auf die zu Anfang der Unterrichtsstunde gemachte Unterscheidung zwischen Süßwasser und Trinkwasser zurück. Nur eine ganz kleine Menge vom Süßwasser kann als Trinkwasser angesehen werden. Das Trinkwasser ist also wirklich äußerst rar.
Wissenschaftliche Anmerkungen
- Das Süßwasser ist zum Teil "Kreislaufwasser", das heißt, der Vorrat erneuert sich ständig (durch den Wasserkreislauf Verdampfung, Kondensation). Nur funktioniert die Erneuerung nicht allerorts gleich (lokale Gegebenheiten des Klimas, des Reliefs), und Verschmutzung spielt ebenfalls eine Rolle. Süßwasser ist also eine kostbare Ressource.
- Auf den Wasserkreislauf wird in dem Unterrichtsmodul "Der Wasserkreislauf in der Natur" näher eingegangen. Wir werden das Süßwasser im Folgenden behandeln, als befinde es sich ständig in einem Behälter. Wir lenken die Aufmerksamkeit vor allem auf das geringe Volumen dieses Behälters, auf die Einsicht also, dass Süßwasser rar und somit kostbar ist.
Die Schüler schreiben die gemeinsam erarbeitete Zusammenfassung in ihre Arbeitshefte. In etwa: "Obwohl es viel Wasser auf der Erde gibt, gibt es nur sehr wenig Süßwasser und noch weniger Trinkwasser. Trinkwasser ist also kostbar und darf nicht verschwendet werden."
Mögliche Fortsetzung
Ergänzend zur Unterrichtsstunde kann die Klasse sich die oben betrachteten Verhältnisse praktisch vor Augen führen. Dazu braucht man: einen 10-Liter-Eimer mit Wasser, Salz, einen Messbecher, einen Behälter mit Eiswürfeln, ein kleines Glas und einen Esslöffel. Einer Demonstration der Mengenverhältnisse der Wasservorräte auf der Erde steht dann nichts mehr im Weg!
Letzte Aktualisierung: 18.1.2022
