Der Stickstoffkreislauf im Aquarium

Der Stickstoffkreislauf als Thema des Leistungsfachs Biologie in der Oberstufe¹ kann sehr gut exemplarisch anhand eines (Kampffisch-)Aquariums erarbeitet werden. Dies bietet ein problemorientiertes Setting, welches das Ausbilden eines funktionalen Verständnisses erleichtert. Zusammen mit dem bevorstehenden Einzug eines Kampffisches ist dieses Beispiel in hohem Maße motiviernd, da ein funktionierendes Ökosystem für den Fisch geschaffen werden muss und in der Einfahrphase eines solchen Aquariums der Stickstoffkreislauf erst von neuem in Gang kommen muss. Die Schüler*innen können ihr theoretisches Wissen durch das Aquarium direkt von Begnn an praktisch verknüpfen. Dazu hat 

Birgit Prüß bereits einen Unterrichtsgang entwickelt, bei dem das selbstständige Erarbeiten der zentralen Prozesse im Stickstoffkreislauf durch Guppenarbeitsphasen im Zentrum steht². Dabei werden unter anderem aquatische und terrestrische Systeme gegenüber gestellt. Dies macht auch die Rolle des Menschen bei der Pflege eines Aquariums deutlich, wodurch die Schüler*innen eine aktive Rolle einnehmen und ein Gefühl der Selbstwirksamkeit erzeugt werden kann.

Evolution und Reproduktion des Kampffisches

Der siamesische Kampffisch ist ein gutes Beispiel für die evolutionäre Entwicklung von Territorialverhalten und Aggression, sowie Strategie zur Sicherung des Fortpflanzungserfolgs, und lässt sich damit in Unterrichtseinheiten zu den Themen Evolution und Reproduktion einbinden.

Wie bereits im Blogbeitrag „Ökologie: Die Angepasstheit von Betta splendens an seinen natürlichen Lebensraum“ thematisiert, ist der Bau von Schaumnestern eine Verhaltensanpassung an den Lebensraum. Dies kann auch als eine evolutionär bedingte Anpassung unter Selektionsdruck nach Darwins Prinzip „survival of the fittest“ betrachtet werden – die an den Lebensraum am besten angepassten Individuen und ihre Fortpflanzungsmechanismen setzten sich durch. Dadurch eignet sich das Beispiel des siamesischen Kampffisches auch für den Biologieunterricht zum Thema Evolution in Klasse 9/10, wo diese Schlüsselbegriffe im Bildungsplan BW¹ vorkommen.

Mit etwas Glück kann der Bau eines Schaumnestes auch bei dem eigenen Kampffisch beobachtet werden. Zumindest unser "Bobby" fühlte sich bereits nach drei Tage so wohl, dass er seiner nicht existenten Herzensdame ein kleines Geschenk machte (Bild siehe Beitrag zur Ökologie). Auch für Ihre Schüler*innen wird dieses Verhalten sicherlich Grund zu einiger Freude sein, wenn sie sich Mühe bei der Planung und Einrichtung des eigenen Klassenaquariums gegeben haben.  

Das Kampffischaquarium in der Praxis

Dieser Beitrag soll eine Dokumentation und Anleitung zur Einrichtung eines Kampffischaquariums sein. Sie finden hier Erfahrungen aus der Praxis und Tipps, die Ihnen die Umsetzung in der Schule erleichtern sollen. Am Ende dieses Beitrag sehen Sie außerdem eine Tabelle mit dem benötigten Equipment und den ungefähren Kosten, die auf Sie zukommen werden, sollten Sie dieses Projekt an Ihrer Schule umsetzen wollen. 

 

Für die Einrichtung des Aquariums soll versucht werden, den natürlichen Lebensraum des Kampffisches möglichst authentisch nachzubilden. Dazu werden aus didaktischen Gründen nur Pflanzen und Hölzer gewählt, welche ihren Ursprung in Südostasien, der Heimat unseres Bettas, haben. Die Planung des Aquariums wird optimalerweise mit den Schüler*innen zusammen durchgeführt, beispielsweise direkt nach oder während der Unterrichtseinheit zur Ökologie.

Ökologie: Die Angepasstheit von Betta splendens an seinen natürlichen Lebensraum

Der siamesische Kampffisch (Betta splendens) kommt in flachen, stehenden oder langsam fließenden Gewässern Südostasiens vor. Bei einer Größe von 6-8 cm wird er in etwa 2-5 Jahre alt. Sein Lebensraum ist gekennzeichnet durch eine dichte Vegetation, schwankende Wasserstände und niedrige Sauerstoffkonzentrationen im Wasser¹. Am wohlsten fühlt sich der Betta bei 24-28 Grad Celsius Wassertemperatur. Die Nahrung des Kampffisches besteht aus Insekteneiern und -larven, sowie kleinen Krebsen und anderen Wirbellosen. 

Eine der auffälligsten Anpassungen des Kampffischs an seine Umwelt ist das sogenannte Labyrinthorgan. Dabei handelt es sich um ein zusätzliches Atmungsorgan, das es dem Fisch ermöglicht, atmosphärischen Sauerstoff direkt aus der Luft aufzunehmen. Diese Fähigkeit ist insbesondere in sauerstoffarmen Gewässern von entscheidender Bedeutung und verschafft dem Kampffisch einen ökologischen Vorteil gegenüber Arten, die ausschließlich über Kiemen atmen². Dabei ist die Aufnahme von Luftsauerstoff nicht die einzige Möglichkeit, mit geringen Sauerstoffkonzentrationen im Wasser umzugehen. Dies zeigen beispielsweise Fische im Viktoriasee in Afrika, welche durch eine vergrößerte Kiemenoberfläche oder eine erhöhte Hämoglobinkonzentration im Blut und damit einen effizienteren Sauerstofftransport die Sauerstoffknappheit kompensieren².

Das Labyrinthorgan beeinflusst jedoch nicht nur die Physiologie, sondern auch das Verhalten der Tiere. So zeigen Kampffische ein ausgeprägtes Territorial- und Aggressionsverhalten, das eng mit ihrer Atmungsstrategie verknüpft ist. Beim Imponierverhalten stellen Männchen nicht nur ihre Flossen auf, sondern spreizen auch ihre Kiemendeckel. Dadurch umströmt das Wasser die Kiemen weniger effizient und die Sauerstoffaufnahme ist eingeschränkt². Der Fisch nimmt sich also durch sein Verhalten selbst eine Möglichkeit zum Atmen und ist daher auf eine Alternative angewiesen.

Warum ausgerechnet ein siamesischer Kampffisch?

Dieser Blogpost soll Ihnen einen kleinen Überblick über die Anwendungsmöglichkeiten des siamesischen Kampffisches in Ihrem Unterricht geben, sodass Sie davon ausgehend die weiteren Posts auf diesem Blog erkunden können. Dabei gibt es sowohl didaktische als auch pädagogische Perspektiven, die eine nähere Betrachtung unseres Bettas lohnenswert machen. Die didaktische Einordnung orientiert sich am Bildungsplan Biologie für das Gymnasium in Baden- Württemberg¹, sowie den KMK-Bildungsstandards für das Fach Biologie².

Sollten Sie die Möglichkeit haben, ein Aquarium an Ihrer Schule einzurichten, so ist das eine Entscheidung, die zwar wohl überlegt sein muss, aber gleichzeitig zahlreiche Vorteile bietet, von denen Ihre Schüler*innen profitieren können:
Zwar existiert noch wenig Forschung in Bezug auf den pädagogischen Mehrwert von Fischen im Speziellen, jedoch wurde der Umgang mit Tieren bereits in einigen Studien intensiv erforscht und zeigte sich aus mehreren Gründen förderlich für die sozial-emotionale Entwicklung von Kindern und Jugendlichen³. Die Verantwortung für ein Lebewesen wirkt sich dabei positiv auf das Selbstbild aus und fördert die Schüler*innen in ihrer Selbstständigkeit. Natürlich müssen Aufgaben je nach Alter noch durch die Lehrkraft angeleitet und kontrolliert werden, dennoch trägt ein Tier in hohem Maße zur Entwicklung von Selbstwirksamkeit bei. Das Beobachten und der Umgang mit dem Tier hat eine entspannende Wirkung auf die Schüler*innen und hilft nicht nur bei der Selbstregulation, sondern auch bei der Konzentrationsfähigkeit. So kann die Rücksichtnahme auf ein anderes Lebewesen bei Entwicklung von Alltagsstrategien helfen, die auch im Schulalltag angewandt werden können. Da der siamesische Kampffisch einzeln gehalten werden sollte und durch seine Farbenpracht möglicherweise einen sympathischen Eindruck erweckt, ermöglicht dies eine besondere Bindung der Schüler*innen zu ihrem Klassenfisch.