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Homepage > Aktivitäten > Nachhaltigkeit > Der Ozean, mein Planet und ich! > 1: Der Ozean und das Klima > Der Wasserkreislauf in der Natur

1.2: Der Wasserkreislauf in der Natur

Autor/inn/en:
Publikation: 17.5.2017
Lernstufe: 3
Übersicht: Wasser zirkuliert in der Natur zwischen Festland, Meer und Atmosphäre. Es entsteht ein Kreislauf. Das Wasser wechselt dabei auch immer wieder sei­nen Aggregatzustand – von fest zu flüssig zu gasförmig und umgekehrt. Die Wassermenge auf der Erde bleibt immer gleich.
Angestrebte Kenntnisse:
  • Wasser wird in der Natur von einem Wasserspeicher zum anderen trans­portiert. Dabei kann es (mehrmals) seinen Aggregatzustand ändern. Das wird als Wasserkreislauf der Natur bezeichnet.
    • Das Wasser in der Atmosphäre und in den Wasserläufen (fließenden Gewässern) wird innerhalb weniger Wochen erneuert/ausgetauscht.
    • Das Wasser in den Seen wird innerhalb einiger Jahre erneuert.
    • Es dauert Tausende von Jahren, bis das Wasser in den Ozeanen und Gletschern erneuert wird.
  • Die Wassermenge auf der Erde bleibt stets gleich.
Wortschatz: Wasserkreislauf, Wasserspeicher, Niederschlag, Verdunstung, Kondensa­tion, Gletscher
Dauer: 1 Stunde
Material: Für jeden Schüler:
Herkunft: La main à la pâte, Paris

Ausgangsfrage

Die letzte Unterrichtsstunde wird kurz zusammengefasst: Wasser kommt in verschiedenen Formen (= Aggregatszuständen) vor; es gibt verschiedene Wasservorkommen (= Wasserspeicher) auf der Erde.

Die Lehrerin fragt nun: "Nimmt die Gesamtmenge des Wassers auf der Erde zu oder ab? Oder bleibt sie konstant?". Anhand dieser Frage kann die Lehrerin die Zustandsänderungen des Wassers einführen sowie die Übergänge von einem Wasserspeicher zum anderen. Zum Beispiel wird durch Verdunstung das Wasser im Ozean weniger. Aber es kommt auch wieder welches hinzu – aus den Flüssen und wenn es über dem Ozean regnet.

Nach einer kurzen Diskussion bittet die Lehrerin die Schüler die "Wege" zu zeichnen, die das Wasser in der Natur nimmt.

Pädagogische Anmerkungen

  • Die Schüler werden im Laufe dieser Unterrichtsstunde feststellen, dass die Wassermenge auf der Erde konstant ist. Das Wasser "wandert" von einem Wasserspeicher zum anderen, aber es geht kein Wasser verloren – und es kommt auch keines hinzu. Daher spricht man auch von Wasser­kreislauf. Zu Beginn der Unterrichtsstunde sollte man jedoch noch nicht von Kreislauf sprechen, damit sich die Schüler den Begriff selbst erarbeiten können.
  • Uns interessiert hier nur der natürliche Wasserkreislauf, nicht der Kreis­lauf der Wasserbereitstellung für die Bevölkerung (bestehend aus Auf­bereitung, Verteilung und Klärung).

Gemeinsame Erörterung

Die Lehrerin befestigt die Schülerzeichnungen an der Tafel und bittet die Schüler die verschiedenen Darstellungen zu vergleichen. Es geht noch nicht darum, eine endgültige Darstellung des Wasserkreislaufs wiederzugeben, sondern eher darum, herauszufinden, ob:

Literaturrecherche

Die Lehrerin verteilt das Arbeitsblatt 2 (Der Wasserkreislauf in der Natur). In Zweiergruppen sollen die Schüler folgende Aufgaben lösen.

Um diese Fragen zu beantworten, können die Schüler das Schema des Was­serkreislaufs sowie die erste Tabelle des Arbeitsblattes 2 zur Hilfe nehmen.

Wissenschaftliche Anmerkungen

Das Wasser kommt auf der Erde in drei Aggregatszuständen vor: gasförmig (Wasserdampf in der Luft), flüssig (Ozeane, Flüsse, Grundwasser, Regen, Wolken usw.) und fest (Gletscher, Kristalle in Schnee, Hagel und Wolken). Das Wasser zirkuliert ständig zwischen den Ozeanen, der Atmosphäre und den Kontinenten. Man bezeichnet dies als Wasserkreislauf.

  • Das Wasser der Ozeane, Flüsse und Seen, das im Boden enthaltene Wasser und das in den Pflanzen gespeicherte Wasser verdunstet auf­grund der Sonneneinstrahlung. Auch in der Tier- und Pflanzenwelt ver­dunstet Wasser; man spricht in diesem Fall von Evapotranspiration.
  • Das Wasser in der Luft kondensiert als feine Tröpfchen und bildet die Wolken. Anschließend fällt es als Niederschlag wieder auf die Erde und die Ozeane.
  • Ein Teil des Wassers der Kontinente fließt in Bäche und Flüsse und letztendlich in die Ozeane. Ein Teil sickert in den Boden und gelangt ins Grundwasser; und ein Teil verdunstet direkt bzw. indirekt als Evapo­transpiration der Pflanzen und Tiere.

Pädagogische Anmerkung

Bei dem Begriff Verdunstung denken die Schüler meistens nur an das Ver­schwinden der Wasserpfützen. Um ihnen die Evapotranspiration der Pflanzen vor Augen zu führen, kann man sie ein paar abgeschnittene Pflanzen und eine Schaufel voll Erde in eine Plastiktüte geben lassen – am besten nach einem Regentag. Die Plastiktüte wird fest zugebunden und ins Warme ge­stellt. Die Schüler werden feststellen, dass die Plastiktüte beschlägt (es bilden sich kleine Wassertröpfchen).

Gemeinsame Erörterung und Zusammenfassung

Die gesamte Wassermenge, die jedes Jahr auf der Erde verdunstet, beträgt 425 000 + 71 000 = 496 000 km3. Die gesamte Wassermenge, die als Nieder­schlag wieder auf die Erde fällt, beträgt: 385 000 + 111 000 = 496 000 km3. Diese beiden Mengen sind gleich groß. Das bedeutet, dass die Atmosphäre genauso viel Wasser aufnimmt, wie sie abgibt: Die Wassermenge ist konstant [1].

Genauso ist die Wassermenge in den Ozeanen konstant. Jedes Jahr entwei­chen durch Verdunstung 425 000 km3 Wasser aus den Ozeanen. Aber es kom­men auch 385 000 + 40 000 = 425 000 km3 Wasser in die Ozeane – durch Niederschläge über den Ozeanen und durch den Zufluss von Wasser aus Bächen und Flüssen [1].

Die Klasse erarbeitet gemeinsam eine Schlussfolgerung.

Beispiel: Wasser wandert ständig von einem Wasserspeicher zu einem anderen. Jeder Wasserspeicher gewinnt genauso viel Wasser hinzu, wie er verliert. Letztendlich ist die Wassermenge in jedem Wasserspeicher kons­tant. Das heißt auch, dass die gesamte Wassermenge auf der Erde konstant ist. Man spricht vom Wasserkreislauf in der Natur.

Wissenschaftliche Anmerkungen

  • Die Aussage, dass das Wasser auf der Erde konstant ist, stimmt nicht mehr, wenn man geologische Maßstäbe betrachtet. Die Erde bekommt "von außen" eine kleine Menge Wasser hinzu: durch Meteoriten und Kometen. Und "von innen" ebenso: Vulkane geben Wasser frei, das seit Millionen Jahren im Gestein eingeschlossen war. Auf der anderen Seite verliert die Erde kleinste Mengen Wasser aus der Atmosphäre: Dieses Wasser "entkommt" der Erdanziehung und gelangt ins Weltall.
  • Die Aussage, dass die Wassermenge in einem Wasserspeicher konstant ist, gilt nur so lange man lediglich den natürlichen Wasserkreislauf betrachtet. Der Klimawandel stört dieses Gleichgewicht. Die Erhöhung der mittleren Temperatur auf der Erde und das Schmelzen der Gletscher führen dazu, dass das als Eis gespeicherte Wasser weniger wird.
  • Aus diesen Gründen muss man einschränkend feststellen: Der in dieser Unterrichtsstunde betrachtete Wasserkreislauf beschreibt den Wasser­kreislauf in diesem Jahrtausend und vernachlässigt jeglichen Eingriff durch die Menschen sowie die Variationen der Wassermenge im geolo­gischen Maßstab.

Pädagogische Anmerkung

Einige Schüler sind der Meinung, dass der Mensch den Wasserkreislauf stört: Zum Beispiel wird das Trinkwasser dem Süßwasservorkommen ent­nommen und ist damit "verloren". Es ist wichtig, dass sie erkennen, dass das von unserem Körper aufgenommene Trinkwasser wieder in die Natur gelangt, in Form von Urin, Kot, Schweiß usw. Dieses Wasser ist Teil des Wasserkreislaufs. Das bedeutet, dass weder der Mensch noch andere Lebewesen den Wasserkreislauf stören.

Wenn noch genügend Zeit bleibt und die Schüler das Thema gut verstanden haben, kann die Lehrerin auf die Verweildauer des Wassers in den einzelnen Wasserspeichern eingehen. Der zweiten Tabelle des Arbeitsblattes 2 kann man zum Beispiel entnehmen, dass ein Wassertropfen etwa 3000 Jahre im Ozean verweilt, in der Atmosphäre dagegen nur 10 Tage [2].

Variante und mögliche Erweiterungen

Diese Untersuchung des Wasserkreislaufs kann durch verschiedene einfache Experimente ergänzt werden: Flüssiges Wasser im Tiefkühlschrank (oder draußen, wenn es im Winter kalt genug ist) zu Eis gefrieren lassen; das Eis anschließend wieder schmelzen lassen. Für den Übergang von flüssig zu gas­förmig (Verdunstung) ist es wichtig, zu zeigen, dass diese Zustandsänderung nicht nur beim Kochen von Wasser geschieht. Man kann zum Beispiel ein Stück Stoff nass machen und es anschließend trocknen lassen. Indem man das Stück Stoff vorher und nachher wiegt, stellt man fest, dass es leichter gewor­den ist: Das Wasser ist verdunstet und ist aus dem Stück Stoff entwichen.


Fußnoten

1: Quelle für die Zahlen: Alfonso Rivera: International Year of Planet Earth 3 (Geoscience Canada, vol. 35, no. 2, 2008)

2: Quelle für die Zahlen: Skript zum hydrogeologischen Kreislauf von Thomas Wagner

Letzte Aktualisierung: 16.8.2021

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