Baustein B: Das Citizen Science Projekt "Ameisen-Picknick"

Dauer: 2-3 Stunden

Wir setzen ein reales wissenschaftliches Projekt um und ihr sammelt eure eigenen empirischen Daten!

Alle Unterlagen für 3 Lernniveaus verfügbar!

Intro Video | Materialliste | Anleitung | Dateneingabe-Link | Quiz für Lehrerinnen & Quiz für Schülerinnen | Tips | Datenblatt Level 1-3 | Arbeitsblatt Level 1-3 | Weitere Downloads | FAQ | Zusatzübungen | Die Wissenschaft dahinter | Ameisen & Citizen Science | Abschluss-Video

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Materialliste

Anleitung in Bildern

Seite derzeit nur auf Englisch verfügbar!

  • Gib 50 g (ca. 3 ½ Esslöffel) L-Glutamin Aminosäuren Pulver in 250 ml Wasser. Beachte, dass sich das Pulver nicht im Wasser auflösen wird. Mische die Lösung gut bevor du den Wattebausch darin tränkst.
  • Gib 50 g (ca. 3 ½ Esslöffel) Zucker in 250 ml Wasser. Eventuell musst du die Lösung erhitzen, damit sich der Zucker auflöst. 
  • Gib 2,5 g (ca. ½ Teelöffel) Salz in 250 ml Wasser. 
  • Halbiere einen Butterkeks, du benötigst für jede Köderstation einen halben Butterkeks. Wenn du einen anderen Shortbread Keks verwendest, nimm ca. 2,5 cm3)
  •  

Olivenöl und Wasser benötigen keine besondere Vorbereitung.

Bitte füge KEINE anderen Nahrungsmittel zu deinem Ameisen-Picknick Experiment hinzu! Eine Abweichung vom einheitlichen Protokoll würde bedeuten, dass wir deine Daten nicht mit den Daten von anderen vergleichen können.

Beschrifte 6 Karteikarten mit der jeweiligen Köderart (Aminosäuren, Keks, Öl, Salz, Zucker, Wasser), dem Datum und einer individuellen Gruppenkennung (z.B. Name, Nummer oder Symbol). Bereite auch das “Experiment – bitte nicht stören” Schild vor.

Tränke jeweils einen Wattebausch in jeder der 5 Lösungen und bereite dich darauf vor die Wattebausche zum Platz deines Experiments mitzunehmen. Bring auch den halben Butterkeks mit und bereite dich darauf vor, ihn vor Ort auf der Karteikarte zu zerbröseln (es ist nicht nötig einen Wattebausch zu diesem Köder hinzuzufügen).

Wenn du an deinem Experiment-Standort angekommen bist, lege die 6 beschrifteten Karteikarten zurecht. Platziere den jeweils passenden Wattebausch und den zerbröselten Keks auf die jeweilige Karte. Ordne die Köder-Karten ca. 3-5 cm voneinander entfernt in einem Kreis oder einer Gruppe an. Vermeide eine Anordnung als Reihe, da die Köder möglichst nah aneinander liegen sollen.

Notiere die Startzeit, alle Standortdaten und Wetterbedingungen auf dem Datenblatt. Platziere das “Experiment – bitte nicht stören” Schild an deinem Experiment-Standort.

Warte mindestens eine Stunde. Während dieser Zeit könnt ihr zurück ins Klassenzimmer gehen und die Diskussionsfragen auf dem Level 3 Arbeitsblatt besprechen.

Nach einer Stunde kehre zurück zu deinem Experiment-Standort. Bringe 6 wiederverschließbare Allzweckbeutel/Zip-Lock mit und notiere die Endzeit auf dem Datenblatt. Nähere dich deinem Experiment vorsichtig (damit du keine Ameisen verschreckst!) und – BEVOR du die Karten aufhebst – zähle alle Ameisen, die du siehst. Notiere die Ameisenanzahl an jeder Köderart auf dem Datenblatt (wenn es mehr sind als du zählen kannst, dann schätze!).

Mach ein Foto von deinem gesamten Experiment. Die Ameisen an jedem Köder und deine Beschriftungen sollen gut sichtbar sein. Du kannst auch 6 einzelne Fotos von jeder einzelnen Karte machen. Auch wenn du KEINE Ameisen auf den Karten sieht, mach trotzdem ein Foto und achte, darauf, dass ALLE Karten im Foto zu sehen sind.

Gib jeweils eine Karte mitsamt dem Wattebausch und etwaigen Ameisen zügig in jeweils einen wiederverschließbaren Beutel. Das könnte schwierig sein, da Ameisen flüchten könnten sobald die Karte aufgehoben wird. Gib KEINESFALLS alle Karteikarten in einen Beutel – jedes Kärtchen kommt in einen einzelnen Beutel!

Bring alle Beutel zurück ins Klassenzimmer und zähle die Ameisen in jedem Beutel. Tu dies DURCH den Beutel, öffne den Beutel dafür NICHT. Jeder Beutel wird dreimal gezählt, dann wird ein Mittelwert gebildet. Notiere die Werte auf dem Datenblatt. Nachdem die Ameisen gezählt wurden können sie wieder dort freigelassen werden, wo sie gesammelt wurden. Wenn mehr Ameisen vorhanden sind, als leicht gezählt werden können, besteht die Möglichkeit den Beutel über Nacht ins Gefrierfach zu legen und die Ameisen am nächsten Tag zu zählen, hohe Zahlen können geschätzt werden indem der Beutel in Quadranten geteilt wird.

Gib deine Daten online auf scistarter.org/form/ant-picnic. Diese Seite ist derzeit nur auf Englisch verfügbar, einen Leitfaden auf Deutsch findest du unter dem Dateneingabe-Link. Deine Daten wurde nun in die globale Datenbank übertragen und werden zusammen mit Daten von Schülern rund um die Welt, die auch das Ameisen-Picknick Experiment gemacht haben in den Datensatz eingefügt.

Bevor ihr loslegt, ein paar Tips:

Datenblatt

zur Erhebung der Daten

Kindergarten/ Volksschule

ODER

Volksschule/ Unterstufe

ODER

Oberstufe/ Erwachsene

Beachte, dass nur mit dem Level 3 Datenblatt alle Daten aufgenommen werden, die im globalen Online-Datensatz erfasst werden!

Arbeitsblatt

zur Begleitung

Kindergarten/ Volksschule

ODER

Volksschule/ Unterstufe

ODER

Oberstufe/ Erwachsene

Das Level 3 Arbeitsblatt beinhaltet eine detaillierte Anleitung und zusätzliche Fragen für Schülerinnen.

Weitere Downloads

zum Ausdrucken

Experiment - bitte
nicht stören Schild

Detaillierte Anleitung mit Bildern und Text

Kurzanleitung
mit Bildern A4

Flyer A5 mit Kurzanleitung

Seht euch alle Downloads an und entscheidet, welche davon für eure Gruppe am besten passen.

FAQ – Häufig gestellte Fragen

Dr. Sorger beantwortet diese Frage aus drei Perspektiven: 

 

1. Es ist nicht zwingend notwendig, dass Ameisen beim Ameisen-Picknick Experiment sterben ABER Ameisen müssen genau dort wo sie gesammelt wurden auch wieder freigelassen werden.

Das Experiment kann umgesetzt werden ohne, dass Ameisen dabei sterben. Ich empfehle zwar die Ameisen ins Gefrierfach zu legen, wenn sie nicht sofort gezählt werden können, aber wenn ihr euch dafür entscheidet, die Ameisen am Leben zu erhalten, dann bedenkt bitte, dass die Ameisen GENAU DORT wo sie gesammelt wurden auch wieder freigelassen werden müssen. Wenn sie ihre zuvor gelegte Duftspur oder andere Zeichen (einige Ameisenarten verwenden zum Beispiel visuelle Orientierungspunkte), die sie zurück zu ihrem Nest leiten nicht mehr finden können, dann werden sie nicht lange überleben und das lässt sich damit gleichsetzen, sie umzubringen.

 

2.  Ameisenarbeiterinnen lassen sich nicht mit den meisten anderen Tieren als Individuen vergleichen.

Alle Ameisenarten sind eusozial. Das bedeutet sie haben eine Reihe von Charakteristiken, die nur wenige andere Tiere besitzen. Ameisen leben in sozialen Gruppen (genannt Kolonien) mit kooperativer Brutpflege, überlappenden Generationen und Arbeitsteilung in fortpflanzungsfähige und nicht-fortpflanzungsfähige Individuen (sogenannte “Kasten”). Die Ameisenkönigin und Männchen (falls vorhanden) sind fortpflanzungsfähig, während Arbeiterinnen (obwohl sie auch weiblich sind) sind üblicherweise steril und verkörpern daher eine nicht fortpflanzungsfähige Kaste.

Somit lässt sich ein Ameisenstaat als riesiger Organismus (oft auch “Superorganismus” genannt) betrachten, worin jede Ameise einen Teil des großen Ganzen darstellt und alleine nicht lebensfähig ist. Das lässt sich zum Beispiel mit unserem menschlichen Körper vergleichen. Wir haben viele Zellen (Hautzellen, Knochenzellen, Muskelzellen, …), die zusammenarbeiten, um einen großen Organismus zu bilden: einen Menschen. Natürlich sind manche Zellen wichtiger als andere, zum Beispiel, können wir nicht ohne ein Herz überleben, welches aus nicht-regenerativen Muskeln und anderen Zellen besteht, aber wenn wir unsere Haut leicht verletzen oder einen Knochen brechen, kann unser Körper das im Normalfall reparieren. In einer Ameisenkolonie ist die Königin die einzige, die Eier legt und ohne sie kann die Kolonie nicht überleben, da Arbeiterinnen üblicherweise keine weiteren Arbeiterinnen produzieren können. Deswegen ist die Königin wie das Herz; der “Superorganismus” kann ohne sie nicht überleben. Eine einzelne Arbeiterin hingegen hat immer eine bestimmte Aufgabe (z.B. Brutpflege, Nahrungssuche, Auskundschaften, Verteidigung) aber sie ist nie die einzige, die diese Aufgabe erledigt. Wenn sie ausfällt, gibt es immer andere Arbeiterinnen, die ihre bestimmte Aufgabe übernehmen können. Die Königin hat darüber hinaus die Möglichkeit weitere Arbeiterinnen zu produzieren, um offene Aufgaben zu erfüllen. Somit ist eine Ameisenarbeiterin eher gleichzustellen mit einer Haut- oder Knochenzelle, welche sich regenerieren kann. Wenn eine Verletzung stattfindet, kann sich der Körper selbst heilen indem er die Zellen, die verloren gegangen sind einfach neu produziert.

Ein weiteres Beispiel wäre es eine Ameisenkolonie mit einem Nadelbaum zu vergleichen. Wenn man einen Ast komplett von seinen Nadeln befreit überlebt der Baum trotzdem. Er lässt die Nadeln einfach nachwachsen. Hier lassen sich Arbeiterinnen mit den einzelnen Nadeln vergleichen. Wenn allerdings die Königin stirbt ist das so, als würde man den Baum fällen oder entwurzeln.  

 

3. Probensammlung (welche Tötung erfordert) für wissenschaftliche Zwecke.

Töten ist niemals in Ordnung wenn es nur aus Spaß getan wird. Allerdings gibt es Gründe, die eine Tötung erforderlich machen, zum Beispiel, um zu überleben (als Nahrungsquelle oder aus Selbstverteidigung) oder um zu wissenschaftlichen Zwecken, wie zum Beispiel für dieses Projekt. Bei der Insektenforschung speziell (aber auch für viele andere Gruppen) ist es praktisch nicht möglich die Tiere zu erforschen ohne nicht zumindest einige Individuen zu töten. Bei Ameisen ist es zum Beispiel oft notwendig winzige Härchen an bestimmten Körperstellen zu zählen oder genaue Abmessungen vorzunehmen, nur um die Ameisenart zu bestimmen! Dazu muss üblicherweise ein Tier auf einer Nadel präpariert werden, welches folglich in einer Forschungssammlung aufbewahrt wird. Ohne dieser Forschungssammlungen hätten wir kein Verständnis davon, wieviele Arten es auf der Welt gibt und wie man sie erkennt. Wir wüßten auch nicht wie häufig bestimmte Arten vorkommen und welche Arten geschützt werden müssen. Insektensammlungen sind unheimlich wertvoll, nicht nur um zukünftigen Generationen von Entomologen (Insektenforschern) die detaillierten Erkennungsmerkmale von Ameisen und anderen Tieren zu lehren, sondern auch um Daten über die Vergangenheit zu sammeln, die im Gegenzug dabei helfen werden Forschungsfragen wie diese zu beantworten: Welche Auswirkungen haben Umweltfaktoren auf die Verbreitung von Arten über einen längeren Zeitraum?

In einem wissenschaftlichen Experiment ist die sogenannte Kontrollgruppe eine Probe, die während des gesamten Experiments unverändert bleibt. Diese wird dazu benötigt, um eine Ausgangsbasis festzulegen, bzw. um sicherzustellen, dass bei dem Experiment auch das gemessen wird was tatsächlich von Interesse ist.

 

Beim Ameisen-Picknick Experiment lässt sich die Kontrollgruppe folgendermaßen betrachten: 

 

1. Die korrekte Kontrollgruppe für dieses Experiment ist ein trockener Wattebausch. Wenn Ameisen an  diesem Wattebausch genauso naschen, wie an den anderen mit Nahrungsmitteln getränkten Wattebauschen, dann muss die Gestaltung des Experiments wohl überarbeitet werden, da offenbar der Wattebausch selbst und nicht die Nahrungsmitteln (an denen wir ja eigentlich interessiert sind) die Ameisen anlockt. Für das Ameisen-Picknick Experiment wurde dieser Test bereits durchgeführt als wir die experimentelle Gestaltung zum ersten Mal ausprobiert haben. Daher ist es nicht notwendig, dass Schülerinnen einen trockenen Wattebausch zu ihrem Experiment hinzufügen. Wenn sie das allerdings trotzdem gerne machen möchten ist das natürlich kein Problem, allerdings notiert dies bitte auf dem Datenblatt und fügt diese Notiz unbedingt hinzu, wenn ihr die Daten online eingebt.

 

2. Der Wasser-Köder könnte auch als Kontrollgruppe gesehen werden, da wir in erster Linie daran interessiert sind ernährungsrelevante Nahrungsmittel zu testen. Allerdings ist es möglich, dass Ameisen in bestimmten Lebensräumen dringend Wasser benötigen. Daher sind wir auch daran interessiert, wieviele Ameisen sich für den Wasser-Köder entscheiden.

Es ist durchaus möglich, dass eine oder mehrere Gruppen nachdem sie ihre Köder-Karten eingesammelt haben feststellen werden, dass keine Ameisen zu den Ködern gekommen sind. Das kann mehrere Gründe haben. Allerdings ist es wichtig zu beachten, dass auch das Ergebnis “null Ameisen” ein wertvolles Resultat aus diesem Experiment ist und es gilt auch dieses Resultat festzuhalten und in den globalen Datensatz aufzunehmen. Ein solches Ergebnis eignet sich darüber hinaus hervorragend dazu, eine Diskussion darüber zu starten, warum es für eine Wissenschaftlerin auch wichtig ist zu wissen, wenn keine Ameisen zu den Ködern kommen. Schülerinnen können sich überlegen welche Faktoren für das Ausbleiben der Ameisen verantwortlich gewesen sein könnten. Weiters lässt sich anhand dieses Ergebnisses auch der Unterschied zwischen “Null” und “keine Daten” erläutern. Mehr dazu in Modul 5 – Daten analysieren.

Das Ameisen-Picknick Experiment funktioniert am besten an einem warmen, windstillen Tag ohne Regen. Sollte es doch windig sein, können die Karten mit einem kleinen Stein, Spieß oder Nagel befestigt werden. Es ist jedenfalls wichtig, dass die Befestigungsmethode kein Nahrungsmittel darstellt, da dies sonst die experimentelle Gestaltung stören würde.

Sollte das ein wiederkehrendes Problem sein besteht die Möglichkeit eine Ausschlussvorrichtung zu installieren. Das Ziel einer solchen Vorrichtung ist es die Zielgruppe (Ameisen) zu den Ködern durchzulassen während größere Tiere ausgeschlossen sind. Eine Möglichkeit das zu erreichen wäre es einen Drahtkäfig oder ein Metallgitter über dem Experiment zu platzieren. Der obere Teil eines Kleintierkäfigs würde zum Beispiel die meisten größeren Säugetiere davon abhalten die Köder unbemerkt zu stehlen. Sollte dies als Einzelfall passiert sein und es sind nicht alle Gruppen betroffen reicht es das Vorkommnis in den jeweiligen Notizen festzuhalten, wenn die Daten online eingegeben werden.

Die Köder müssen mindestens eine Stunde auf dem gewählten Experiment-Standort bleiben um das Experiment korrekt durchzuführen. Wenn sich das in einer Unterrichtseinheit nicht ausgeht besteht die Möglichkeit, dass eine Gruppe die Köder auslegt und die nächste Gruppe/Klasse die Köder einsammelt. Die finalen Daten können dann in der nächsten Unterrichtseinheit mit der ersten Gruppe geteilt und besprochen werden. Wenn nötig können die Ameisen auch eingefroren werden, um sie zu einem späteren Zeitpunkt zu zählen.

Bitte fügt keinesfalls zusätzliche Köder/Essensarten zu eurem Ameisen-Picknick Experiment hinzu, da die Daten sonst nicht dem globalen Datensatz hinzugefügt werden können. Das Protokoll muss ganz genau befolgt werden. Falls ihr andere Essensarten austesten wollt, könnt ihr das als Teil eines unabhängigen Experiments (siehe Zusatzübungen) machen.

Weiterführende Übungen / Zusatzübungen

Wenn ihr zusätzlich zu den Standard-Köderarten weitere Nahrungsmittel testen und vergleichen wollt, dann könnt ihr das in einem unabhängigen Experiment tun. Bitte legt dieses Zusatz-Experiment entweder an einem anderen Tag oder zumindest 50 Meter von eurem “normalen” Ameisen-Picknick Experiment aus. Wenn ihr die Daten eures Zusatz-Experiments gerne mit uns teilen möchtet, tragt diese bitte unter “Notizen” ein, wenn ihr eure Ameisen-Picknick Daten online übermittelt. Wir freuen uns jedenfalls zu hören, welche Nahrungsmittel ihr getestet habt und wie sie den Ameisen geschmeckt haben!

Ihr könnt zum Beispiel eine asphaltierte Umgebung mit einer begrünten Umgebung vergleichen. Stellt ein Ameisen-Picknick Experimente auf einer asphaltierten Fläche (z.B. Gehsteig oder Parkplatz) und ein zweites auf einer begrünten Fläche (z.B. Rasen, Wiese, Wald) auf. Notiert die Experimente als zwei einzelne Experimente (füllt dafür zwei unterschiedliche Datenblätter aus) und folgt den Ameisen-Picknick Anweisungen. Wenn die Daten beider Experimente gesammelt sind, können sowohl Nahrungsvorlieben, als auch Gesamtanzahlen der beiden Standorte verglichen werden. Das gibt dem Experiment zusätzliche Komplexität und ist eventuell eine Option für besonders motivierte oder fortgeschrittene Schülerinnen.

Die Sammlung von Daten ist zwar interessant, aber wirklich spannend wird es erst, wenn die Daten analysiert werden! Ameisen-Picknick Daten können von jeder Altersgruppe/Schulstufe analysiert werden. In Modul 5 gibt es Unterlagen für verschiedene Schwierigkeitsgrade und unterschiedliche Optionen, da ist für jeden etwas dabei!

In Modul 3 lernt ihr worauf man achten muss, um Ameisenarten zu erkennen. Dazu gibt es einen Bestimmungsschlüssel (eine Art Labyrinth-Grafik), der euch Schritt-für-Schritt zu der richtigen Ameisenart führt. Damit könnt ihr also herausfinden, WELCHE Ameisen zu eurem Ameisen-Picknick gekommen sind. Wenn ihr euch für diese Übung entscheidet und dabei Fragen auftauchen, meldet euch jederzeit bei der Ameisenexpertin!

Die Wissenschaft dahinter

Fotos: untamedscience.com

Ameisen & Citizen Science – wie alles begann und wo es hingeht

Begonnen hat alles im Labor von Dr. Rob Dunn an der North Carolina State University,  als man überlegte, wie man die Allgemeinheit (und vor allem Kinder) beim Erforschen von Ameisen einbinden könnte. Viele Augen sehen bekanntlich mehr als zwei und es gibt auf der Welt so vieles zu entdecken, auch an Orten an denen viele Menschen leben. 

So entstand gemeinsam mit Dr. Andrea Lucky die Idee Menschen beizubringen, wie sie Ameisen in ihrer Umgebung beobachten und sammeln können. Und das hat funktioniert! Tatsächlich hat es nicht nur funktioniert sondern wurde zu einem einschneidenden Erfolg als Kinder, Familien und jene, die sich dafür interessierten begannen Ameisen, einem genauen Versuchsprotokoll folgend, zu sammeln und zu den Forschern ins Labor zur Identifikation und Protokollierung zu schicken.

Die Ergebnisse waren bahnbrechend! Verbreitungskarten vieler Arten wurden angepasst und ausgeweitet – und das allein aufgrund der Entdeckungen von Kindern im Schulalter! Ähnliche Projekte starteten in Australien, Dänemark und Italien, auch dort waren sie ein voller Erfolg. 

Mit etwas Zeit – und der finanziellen Hilfe der National Science Foundation – wurde daraufhin das Großprojekt Students Discover gestartet, um das wissenschaftliche Experiment pädagogisch auszuweiten und adäquat in den Schulunterricht einzubetten. Gemeinsam mit einem großartigen Team von Lehrerinnen und Wissenschaftlerinnen („Team Ant“) brachte Dr. Sorger das Ameisen-Picknick Experiment auf die nächste Stufe.

Und hier sind wir nun: Ameisen-Picknick ist ein Citizen Science Projekt für Schulen und Interessierte jeder Altersgruppe mit dem Ziel wissenschaftliches und naturbewusstes Denken zu trainieren während man gleichzeitig einen echten wissenschaftlichen Beitrag leistet. Und über Ameisen lernt man nebenbei auch jede Menge! 🙂

Der nächste Schritt ist es herauszufinden auf welche Faktoren die Unterschiede von Ort zu Ort zurückzuführen sein könnten (z.B. Niederschlagsmenge, Temperatur, Nahrungsverfügbarkeit, Gebäudedichte). Wir haben uns Gedanken darüber gemacht, wie diese Unterschiede auf globaler Ebene aussehen könnten, z.B. denken wir, dass Ameisen in tropischen Gebieten Nahrung generell schneller finden als woanders und Wasser in der Wüste vermutlich im Rekordtempo entdeckt wird. Aber das sind nur Vermutungen und nun möchten wir wissen, wie diese Daten global tatsächlich aussehen – und dazu brauchen wir euch, um zu verstehen, wie sich Ameisen in eurer Umgebung verhalten.

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Na, wie wars? Ich freue mich auf eure Rückmeldung: