Projekte im Wasserschulgarten

[tab name=“GÖS-Projekt I“]
„Gestaltung des Schullebens und Öffnung von Schule“ (GÖS) ist ein Initiativprogramm des Landes Nordrhein-Westfalen.

Da sich die Lebenssituation der Schülerinnen und Schüler in der Berufs- und Arbeitswelt, in den Medien und der Umwelt verändert, sehen sich Schulen zunehmend herausgefordert, ihre Bildungs- und Erziehungsarbeit zu reflektieren und zu verändern. Viele Initiativen von Lehrkräften, Eltern, Schülerinnen und Schülern und von außerschulischen Partnern werden auf diese Weise vom Ministerium fur Schule, Wissenschaft und Forschung auch im Bezug auf die Schulprogrammentwicklung der jeweiligen Schule unterstützt. Die im Rahmenkonzept formulierten Perspektiven, Schule und Gemeinwesen (Lebensorientierung), Handlungs- und Erfahrensorientierung (Pädagogische Leitideen), Schule als Lebens- und Erfahrungsraum (Modell-Lernen) und Schule als lernende Organisation (Schulentwicklung) können in den (Themen-)Bereichen Beruf und Arbeitswelt, Gemeinwesen und soziale Verantwortung, innovative Ganztagsangebote, interkulturelles Lernen und Internationalisierung, Kultur und Umwelt und Entwicklung verwirklicht werden.

Pflanzaktion

An der Pflanzaktion beteiligten sich an unterschiedlichen Nachmittagsterminen die Hauptschule, das Mädchengymnasium und das Gymnasium Zitadelle Jülich. Der Differenzierungskurs Biologie/ Chemie des Gymnasiums Zitadelle protokollierte die Entwicklung der Pflanzen und legte eine Projektmappe zu den jeweiligen Pflanzen an.

Pflanzträger Pflanzen Karte
1 Sumpf-Schachtelhalm (Equisetum palustris),
Froschbiss (Hydrocharis morsus ranae),
Schwanenblume (Butomus umbellatus)
2 Schwanenblume (Butomus umbellatus),
Pfeilkraut (Sagittaria sagittifolia),
Seebinse (Schoenoplectus lacustris)
3 Schneeweiße Seerose (Nymphaea candida),
Pfeilkraut (Sagittaria sagittifolia)
4 Seebinse (Schoenoplectus lacustris),
Pfeilkraut (Sagittaria sagittifolia)
5 Schlamm-Schachtelhalm (Equisetum fluviatile),
Graue Seebinse (S. tabernaemontani)
6 Ästiger Igelkolben (Sparganium erectum),
Wasserknöterich (Polygonum amphibium)
7 Wasserpest (Eleodea canadensis ),
Wasserprimel (Hottonia palustris)
8 Froschlöffel (Alisma plantago aquatica),
Rauhes Hornblatt (Ceratophyllum demersum)
9 Schmalblättriger – Breitblättriger – Rohrkolben (Typha)
10 Schwimmendes Laichkraut (Potamogeton natans),
Krauses Laichkraut (Potamogeton crispus)
12 Tannenwedel (Hippuris vulgaris),
Brunnenkresse (Nasturtium officinale)

 

Das Thema Wasser im Unterricht

 

„Wenn viele kleine Leute
an vielen kleinen Orten
viele kleine Schritte tun,
dann verwandelt sich das Antlitz der Erde.“

Afrikanisches Sprichwort

 

Differenzierungskurs Biologie/Chemie Klasse 9/10
Thema der Unterrichtsreihe: Wasser
Zahl d. Std. Inhalte Erläuterungen
3 Entenproblematik am Stadtparkteich
Exkursion zum Schwanenteich oder zum Wasserschulgarten
4 Wird das biologische Gleichgewicht am Teich gestört?
Chemische und evtl. biologische Untersuchung der Wasserqualität
Besuch des Wasserschulgartens
Eutrophierung (auch im Bezug auf die Entenproblematik)
evtl. + 2 U.stden
2 Remineralisierung
Kreislauf der Stoffe
Schüler sollen die Bedeutung best. Ionen ansatzweise erfassen.
5

4

2

Wasserpflanzen
Pflanzaktion
Projekt: Entwicklung der Wasserpflanzen, Betrachten und Beobachten
Besuch des Wasserschulgartens
Beschreibung der Pflanze und Auswertung der Untersuchung (auch als Hausaufgabe)
nachmitttags
In einer Zeitstunde hat man Schwierigkeiten alle Pflanzträger zu bewegen und die Pflanzen zu betrachten.
1
1
2
Kreislauf des Wassers
Trinkwasser – nicht nur zum Trinken
Abwasserreinigung – eine Maßnahme zur Gewässersanierung
1
1
2
Chemie des Wassers
Aufbau des Wassers
Eigenschaften des Wassers
– Überprüfung mit einfachen Mitteln
– Auswertung der Untersuchungen
Es erfolgt hier eine Anknüpfung an den Chemieunterricht der 7. Klasse.

Die Beziehung der Menschen zu ihrer Umwelt ist zu einer Existenzfrage geworden. Es gehört daher zu den Aufgaben der Schule – insbesondere des Biologieunterrichts -, bei Schülerinnen und Schülern ein Bewusstsein für Umweltfragen zu erzeugen, die Bereitschaft für den verantwortlichen Umgang mit der Natur zu fördern und zu einem umweltbewussten Verhalten zu erziehen. Um ein Verständnis für den Schutz und Erhalt der Natur zu erlangen, ergibt sich als Ziel der Umweltbildung, Umweltwahrnehmung zu entwickeln und friedvolle Naturbegegnungen zu ermöglichen. Der Brückenkopfweiher und der Zooteich (Gewässer vor dem Teich des Wasserschulgartens) sind vom Zoo mit zahlreichen unterschiedlichen Wasservögeln besetzt worden. Die Schülerinnen und Schüler können beim Überprüfen der Wasserqualität erkennen, dass das übermäßige Vorkommen von Organismen und die Fütterung der Tiere durch Zoobesucher zu einer Belastung des Wassers führt. Im Rahmen des Differenzierungskurses konnten diese Zusammenhänge nur ansatzweise betrachtet werden. Da die im naturnahen Teich des Wasserschulgartens gesetzten Wasserpflanzen (u.a. „Schilfkläranlage“) noch nicht die gewünschte deutliche Verbesserung der Wasserqualität bewirken, erfuhren die Schüler, dass lediglich ein Teil der am Steg gepflanzten Wasserpflanzen mit den derzeitigen Bedingungen zurechtkommt. Die Forschungsarbeit wurde auch durch Enten- und/ oder Nutriafraß an den Wasserpflanzen erschwert. Es konnten nicht von allen Schülern Untersuchungsdaten erhoben, ausgewertet und aufbereitet werden. Einige Schülerinnen und Schüler bearbeiteten ihre Wasserpflanze theoretisch. Ein Überblick über die Entwicklung der Wasserpflanzen ließ sich nur durch die Zusammenarbeit aller Schülerinnen und Schüler erreichen. Ohne Teamarbeit wäre es darüber hinaus nicht möglich gewesen, in der knappen Zeit (eine Zeitstunde) jeweils alle Pflanzträger mit Hilfe des Krans aus dem Wasser zu heben. Der Wasserschulgarten etabliert sich immer stärker in den Unterricht des Gymnasiums Zitadelle (s. Netzwerk Wasserschulgarten) und im Zusammenhang mit dem Energie-Sparprogramm der Schule wird die Verbesserung der Umweltkompetenz vieler Schülerinnen und Schüler angestrebt.

Bestimmung der Gewässergüte des Teiches und Erfassung der Dynamik des Gewässers auch im Bezug auf die „Schilfkläranlage“

Schülerinnen und Schüler eines Biologiegrundkurses (Jahrgangsstufe 13) und der Umwelt-AG haben den Teich des Wasserschulgartens und den Brückenkopfweiher limnologisch untersucht.

Limnologische Untersuchungen
Die Arbeit im Wasserschulgarten ist nach den folgenden Zielen ausgerichtet: – Methoden der praktischen Gewässeruntersuchung (biologische und chemisch-physikalische Untersuchungen) sollen eingeübt werden. – Kenntnisse im Umgang mit Messgeräten (Sauerstoff, pH-Wert, elektrische Leitfähigkeit, Fotometer) sollen gewonnen werden. – Die Fähigkeit, Gewässer nach ihrem augenblicklichen Zustand d.h. nach biologischen und chemisch-physikalischen Parametern klassifizieren zu können, soll erworben werden. – Die Methoden der Artenbestimmung (Bestimmungsliteratur und Hilfsgeräte) sollen eingeübt und die Artenkenntnis bereichert werden. – Gedanken und Ziele des Umweltschutzes sollen einsichtig werden.

Durch die besondere Einbindung des Teichs im Wasserschulgarten in das Gewässersystem Rur/ napoleonischer Brückenkopf hat man die Möglichkeit, drei unterschiedliche Gewässer (Fließgewässer [Rur], Teich mit zum Teil künstlicher Begrenzung [Brückenkopfweiher] und Teich mit natürlichem Bewuchs und Schilfkläranlage [Wasserschulgarten]) mit Schülerinnen und Schülern zu untersuchen und im Anschluss die anthropogenen Einflüsse zu diskutieren. Bei einer arbeitsteiligen Gruppenarbeit findet man gute limnologische Arbeitsbedingungen vor.

Nach einer kurzen Einführung, in der die Einbindung des Teiches im Wasserschulgarten in das Bewässerungssystems des napoleonischen Brückenkopfes beschrieben wird, werden die anthropogenen Einflüsse im Bereich des Zoos und im Bereich des Ortsteils von Jülich, durch den das Rurwasser fließt, andiskutiert und die Lage der „Schilfkläranlage“ erläutert.

Um die Dynamik von Ökosystemen zu erfassen, muss man sich mit der Vergangenheit, der Gegenwart und der Zukunft des Ökosystems beschäftigen. Anhand von Berichten über Umweltbelastungen und konkret über Gewässerverschmutzungen werden die Schülerinnen und Schüler sensibilisiert, sich mit der neuen Thematik zu beschäftigen. Am Anfang steht die Erfassung des derzeitigen Zustandes eines Ökosystems. Um in das Projekt einzusteigen, erfolgt eine gemeinsame Planungsphase in der Schule. Die Untersuchung der aquatischen Ökosysteme erfolgt im Hinblick auf das Kursthema in der 13.1., Ökologie, und wird wie aus dem schulinternen Lehrplan zu entnehmen ist, in den Unterricht eingebunden. Um die Gewässergüte der jeweiligen Gewässer zu bestimmen, müssen arbeitsteilig die biologischen und chemisch-physikalischen Parameter erfasst werden. Der Brückenkopfweiher und der Zooteich (Gewässer vor dem Teich des Wasserschulgartens) sind vom Zoo mit zahlreichen unterschiedlichen Wasservögeln besetzt worden. Die Schülerinnen und Schüler können beim Überprüfen der Wasserqualität erkennen, dass das übermäßige Vorkommen von Organismen und die Fütterung der Tiere durch Zoobesucher zu einer Belastung des Wassers führt. Im Unterricht können die eigenen Untersuchungsergebnisse mit denen von anderen Schülern und auch von Mitarbeitern des Forschungszentrums verglichen werden (Da noch nicht so viele Daten vorliegen, kann die Dynamik des Gewässers seit seiner Einrichtung bisher nur bedingt diskutiert werden.). Im Zusammenhang mit der Diskussion um eine Harmonisierung von Umwelt und wirtschaftlichem Handeln wird die nachhaltige Entwicklung ins Zentrum der Aufmerksamkeit gerückt. Es sollen die Themen „Der Tourismus“ und „Freizeit im Naherholungsgebiet“ berücksichtigt werden.
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[tab name=“GÖS-Projekt II“]
Der Wasserschulgarten wird als Entwicklungsvorhaben zwei Jahre vom Land Nordrhein-Westfalen unterstützt. Folgende Projekte werden durchgeführt:

  • Wasserpflanzen sind an ihren Lebensraum angepasst
  • Der Teich im Wasserschulgarten ist ein dynamisches System
Wasserpflanzen sind an ihren Lebensraum angepasst

Gemeinsames Unterrichtsprojekt
Katholische Grundschule Jülich und Gymnasium Zitadelle Jülich

Vorbereitung
Die Gymnasiasten hatten sich im letzten Schuljahr intensiv mit den jeweiligen Wasserpflanzen beschäftigt (s. GÖS-Projekt 2000/2001) und Erfahrungen mit der Anzucht von Setzlingen gesammelt. Für das gemeinsame Unterrichtsprojekt mit der Katholischen Grundschule überarbeiteten die Differenzierungskursschüler die vorliegende Literatur und ihre Projektergebnisse über die Wasserpflanzen altersgemäß und stellten die vereinfachten Texte schon vor dem ersten Treffen den Grundschülern zur Verfügung.

Freilandlabor – Wasserpflanzen
Der Wasserschulgarten im Brückenkopf-Park in Jülich wurde bei seiner Einrichtung mit einer aufwendigen Stegkonstruktion, mit der man bis zur Mitte des Teiches gelangt, ausgestattet. Am Steg befinden sich links und rechts zahlreiche Pflanzträger (Pflanztröge), die ein Nutzer (Schülerinnen und Schüler) aufgrund ihrer speziellen Konstruktion mit Hilfe eines Krans in jede gewünschte Wassertiefe ablassen kann. So kann gezielt die Entwicklung der unterschiedlichen Wasserpflanzen in Abhängigkeit vom Standort untersucht werden.

Erstes Treffen
Die verschiedenen Wasserpflanzen wurden von Grundschülern und Gymnasiasten gemeinsam gepflanzt (drei U.Stden). Je nach Verlauf der Pflanzaktion sollten die Gymnasiasten auch im Sinne der Binnendifferenzierung mit den Grundschülern bereits ein Gespräch über die Besonderheiten der speziellen Wasserpflanze führen und die Angepasstheit der Wasserpflanzen an den Lebensraum ansprechen.

Zweites Treffen
Nach einer kurzen Einführung durch die betreuenden Lehrer beschäftigten sich die Schüler paarweise mit ihrer jeweiligen Pflanze. Ziel der Stunde war es die Besonderheiten der Wasserpflanzen zu erarbeiten und zu besprechen und von den Grundschülern zu dokumentieren. Dabei sollte auch der jeweilige Standort der Pflanzen berücksichtigt werden. Mit einem Demonstrationsexperiment an einem Seerosenblatt im Rahmen eines Unterrichtsgespräches endete der weitgehend schülerorientierte Unterricht. Im jeweiligen Fach- bzw. Sachkundeunterricht fand eine Nachbesprechung statt.

Drittes Treffen
Die Entwicklung der Pflanzen wurde bei einem gemeinsam Besuch im Wasserschulgarten protokolliert und die Auswertung der Ergebnisse erfolgte im jeweiligen Unterricht.

Ein Teil des Projektes wurde von der Multimedia-AG des Gymnasiums im Rahmen des Wettbewerbes „Schüler als ComputerLotsen“ zur Präsentation auf einer CD-ROM aufbereitet.

Die Zusammenarbeit von Grundschule und Gymnasium ist von unschätzbarem Wert

Die Differenzierungskurse der Sekundarstufe I sollen fächerübergreifend angelegt sein. Neben den Fächern Biologie und Chemie konnte bei diesem Unterrichtsprojekt das Fach Pädagogik einbezogen werden.
Nach den Richtlinien der Sekundarstufe II soll der Pädagogikunterricht der ansatzweisen Aufklärung bestimmter Erziehungsprozesse dienen. Da die Schüler aus der Rolle des Lernenden in die Rolle des Lehrenden gelangten, konnte bei den Schülern die Fähigkeit der Kommunikation, der Kooperation und ggf. der Konfliktbewältigung mit jüngeren Schülern gefördert werden. Schüler konnten wahrnehmen, dass Erziehung in zwischenmenschlichem Handeln verwirklicht wird. Aufgrund eines regen Austausches zwischen den Schülern nahm man wahr, dass die Leistungsfähigkeit und die Leistungsbereitschaft der Grundschüler sehr unterschiedlich ist. Ein Differenzierungskursschüler, der sich im regulären Unterricht selten an Unterrichtsgesprächen beteiligte, meinte, dass sein zugeteilter Grundschüler nicht so bereitwillig mitmachte. Eine andere Aussage war, dass es doch schwer sei, die Motivation aufrechtzuerhalten.
Der Wasserschulgarten fördert die Wasserpflanzen-Lebewelt, er dient der wissenschaftlichen Erforschung und er wirbt für den Erhalt ihrer Entwicklungsmöglichkeiten. Schülern (Kindern) soll die Kraft (und Verletzlichkeit), die Schönheit und die Zukunft der Wasserpflanzen vermittelt werden.
Schüler erfuhren, dass die Entwicklung der Pflanzen von den Bedingungen im Wasser abhängig sind. Diese weitere Pflanzaktion wurde erforderlich, weil einige Pflanzen von den Enten gefressen wurden und/ oder weil die Wasserqualität für die Pflanzen ungünstig war. Nimmt man die Verletzlichkeit der Wasserpflanzen wahr, ist man eher bereit sie zu schützen. Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufe I sind wenig geneigt, sich mit Pflanzen zu beschäftigen. Durch den gemeinsamen Unterricht mit der Grundschule wurden sie für diese Arbeit sehr motiviert. Da die Arbeit der Gymnasiasten auch darin bestand, die Pflanzträger aus dem Wasser zu ziehen, war plötzlich ein Schüler so in seinem Element, dass er schon ohne die Grundschüler pflanzen wollte.
Für Grundschüler sind Pflanzen eher als für Schüler der Mittelstufe noch Lebewesen, die zu beachten und zu erforschen sind. Aufgrund ihres unbefangenen Umgangs mit dieser Thematik konnte wieder eine Motivation bei den älteren Schülern erreicht werden. Im nachhinein erfuhr ich, dass gerade die Jungen Vorbehalte gegen das Projekt hatten. Diese wurden aber im Verlauf der gemeinsamen Arbeit schnell abgebaut.
Frau Hensel (Grundschullehrerin) berichtete auch, dass manche Grundschüler aus eigenem Antrieb nach Literatur zu ihrer Pflanze im Internet gesucht haben. Zum Treffen in der Grundschule hatten manche spontan Wasserpflanzen aus dem heimischen Gartenteich mitgebracht. Dies fanden die Gymnasiasten bemerkenswert.

Damit Menschen eine liebevolle Beziehung zur Natur entwickeln, sollten sie Pflanzen und Tiere beobachten und Verantwortung z.B. für die Wasserpflanzen übernehmen.

Logistische und fachlich Hilfe durch außerschulische Partner
Herr Heins von der Brückenkopf-Park GmbH nahm die von ihm bestellten Pflanzen, Pflanzwannen und Pflanzerde fristgerecht in Empfang und half den Schülern bei der Bedienung des Krans, um die Pflanzträger hochzuziehen.
Die Anwesenheit von Herr Dr. Stengel von Forschungszentrum Jülich nutzen die Schülerinnen und Schüler, um weitere Informationen zu ihren Wasserpflanzen zu erhalten.

 

Der Teich im Wasserschulgarten ist ein dynamisches System

Der Brückenkopf-Park in Jülich beherbergt einen außerschulischen Lernort, der durch sein professionell ausgestattetes Wasserlabor in der Zoorotunde insbesondere für limnologische Untersuchungen geeignet ist. Die Einbindung des Wasserschulgartens in das Gewässersystem des Brückenkopfweihers, der neben dem Zooteich von zahlreichen Enten besetzt ist, macht diese Untersuchungen aus stadtökologischer Sicht interessant.
Der Brückenkopfweiher wird bereits, wie von den Baumeistern Napoleons geplant, mit Rurwasser gespeist. Aus städtebaulicher Sicht sollte beachtet werden, dass das benachbarte Wohngebiet in der Kanalisation ein Trennsystem aufweist und dass das aufgenommene Regenwasser über die kanalisierte Rurwasserzuleitung mit in den Brückenkopfweiher geleitet wird. Die Ableitung des zugeführten Wassers erfolgt am anderen Ende des Brückenkopfweihers entweder direkt zur Rur oder über den Zooteich und den Wasserschulgarten zur Rur.

Als 1998 zur Landesgartenschau in Jülich der Wasserschulgarten angelegt wurde, pflanzte man viele einheimische Wasserpflanzen, die z.T. von botanischen Gärten gespendet wurden. Da die Wasserpflanzen zum Teil eine gute Wasserqualität benötigen, legte man im Zulauf ein Kiesbett mit einer Schilfbepflanzung – Schilfkläranlage – an. Hier werden die wissenschaftlichen Erkenntnisse über Stickstoff- und Phosphateliminierung durch Wasserpflanzen -insbesondere durch das Schilf – von Herrn Dr. Stengel, Forschungszentrum Jülich, praktisch erprobt und zukünftig auch noch durch ökotechnische Maßnahmen verbessert.

Mittel- und Oberstufenschüler erfassen im Rahmen einer AG und Leistungs- und Grundkursschüler der Biologie im Rahmen ihres Kursunterrichts – Thema: „Ökologische Verflechtung und nachhaltige Entwicklung“ – die biologischen und chemischen Parameter vom Teich des Wasserschulgartens, des Zooteichs, des Brückenkopfweihers und der Rur und helfen somit die Dynamik des Wasserschulgarten-Gewässers im Vergleich mit den umliegenden Gewässern und auch im Bezug auf die Schilfkläranlage zu dokumentieren und auszuwerten. Die AG-Schüler arbeiten ansatzweise nach dem Konzept, das für den handlungsorientierten Oberstufenunterricht ausgearbeitet wurde. Leider können im vorgesehenen Zeitrahmen einer AG nur punktuelle Untersuchungen durchgeführt werden. Um dies etwas aufzufangen, trifft sich die AG inzwischen einmal in den Sommerferien ganztägig.

Nach einer Einführung über die Gewässersituation sollten die Schüler in der Lage sein, die Untersuchungsstellen zu benennen. Um die Teamfähigkeit zu fördern, wird arbeitsteilig gearbeitet.

Die Schüler können zwischen folgenden Themen wählen:

Themen der Arbeitsgruppen
Gruppe 1 Pflanzen Zeigerorganismen
Gruppe 2 Tiere biologische
Gruppe 3 Plankton Gewässeruntersuchung
Gruppe 4 Chemie chemische und physikalische Gewässeruntersuchung

 

Geräte und Materialien (s. Liste) werden ausgeteilt. Die Arbeitsanweisung (kann bei mir angefordert werden) wird der jeweiligen Gruppe kurz erläutert, und die Handhabung der Messgeräte erklärt. Die Schüler beginnen selbstständig zu arbeiten. Oft bedarf es noch der ein oder anderen Hilfe. Diese Fragen werden an den Untersuchungsstellen geklärt.

 

Arbeitsaufträge für die Gruppen
Gruppe 1 Pflanzen
Feldarbeit
    Erstellen eines Vegetationsprofils (Skizze) mit den typischen Pflanzengürteln eines Gewässers.
    Bestimmung der dort wachsenden Pflanzen
    Aufstellen einer Artenliste mit Angabe der Häufigkeitswerte und Charakterpflanzen
Laborarbeit Ermittlung ihrer Zeigerwerte und Auswertung
Geräte und
Materialien
Arbeitsanleitung, Bestimmungsbücher, Maßbänder, Protokollbögen, ggf. Zei- tung und Plastiktüten (Herbar), Arbeitsanleitung
Gruppe 2 Tiere
Feldarbeit Untersuchung der Tierwelt eines Gewässers/ Entnahme der Organismen, die für die Gewässergüte relevant sind
Laborarbeit
    Bestimmung der gesammelten Tiere mit Hilfe von Binokularen und anhand von Bestimmungsbüchern
    Erstellung von Artenlisten und Ermittlung des jeweiligen Saprobitätsindex
    Ausstellung der bestimmten Tiere
Geräte und
Materialien
Siebe, Pinsel und Pinzetten, große und kleine verschließbare Behälter oder Plastikwannen, Bestimmungsbücher, Protokollbögen, Arbeitsanleitung
Gruppe 3 Plankon
Feldarbeit Planktonfang vom Steg und vom Ufer aus; ggf. aus verschiedenen Teichtiefen
Laborarbeit
    Mikroskopische Artenbestimmung
    Erstellen einer Artenliste ggf. getrennt nach Phyto- und Zooplankton
    Notieren der Güteklasse und Auswertung
Geräte und
Materialien
Planktonnetze, Schöpfflasche, Mikroskop und Bestimmungsbücher, Protokollbögen, Arbeitsanleitung
Gruppe 4 Chemische und physikalische Gewässeruntersuchungen
Feldarbeit Untersuchung der Gewässer mit Messgeräten vom Steg und vom Ufer aus;
Untersuchung der Probe vor Ort mit Reagenzien (Schnelltests).
Laborarbeit Die Konzentrationen von Ammonium, Nitrit, Nitrat und Phosphat werden mit einem Fotometer ermittelt.
Geräte und
Materialien
Merck-Wasserlabor, pH-Meter, Sauerstoffmessgerät, Leitfähigkeitsmessgerät, Fotometer mit Zubehör, Millimeterpapier, Protokollbögen, Arbeitsanleitung

 

Mit Hilfe der Untersuchungsergebnisse lässt sich die Güte der verschiedenen Gewässer bestimmen. Die Wasserproben, deren Zusammensetzung sich durch chemische und biologische Prozesse verändert, müssen sofort an Ort und Stelle analysiert werden. Da die Wege im Brückenkopf-Park relativ kurz sind, liegen ideale Bedingungen vor, um diese Forderung zu erfüllen.

Im Folgenden wird kurz erläutert, wie die Bestimmung der Pflanzen, der Tiere und der Planktonorganismen einerseits und die Untersuchung der chemischen Parameter andererseits zur Festlegung der biologischen und chemischen Güte beitragen. Die Fülle der Daten ermöglicht auch Nahrungsketten und Nahrungsnetze aufzustellen.

Flora
Um die Bodenqualität eines Biotops zu beschreiben, werden die vorkommenden Pflanzen protokolliert, die Häufigkeiten ermittelt und die Zeigerwerte dem Buch „Zeigerwerte Mitteleuropas“ entnommen (Hierzu benötigt man den lateinischen Pflanzennamen). Diese Indices zeigen dann das langfristige Zusammenwirken mehrerer Umweltfaktoren an, beschreiben ein Biotop und können beim Vergleich mit früher gemessenen Indices die Änderung wichtiger Faktorenkombinationen anzeigen und ermöglichen eine Diskussion über den Sukzessionstrend eines Ökosystems (feuchter, trockener, schattiger, stickstoffärmer etc.).

Plankton
Das Plankton weist auf bestimmte Gütekriterien eines Gewässers hin. Da die Organismen nicht immer einer Güteklasse genau zu geordnet werden, lässt sich erst eine Tendenz über den Zustand eines Gewässers herleiten.

Fauna
Jedem Tier (Insektenlarven, Würmer, Egel u.a.) wird entsprechend seinem Sauerstoffbedarf ein Saprobitätsgrad zu geordnet (0,0 – 4). Dabei gilt: je höher der Sauerstoffbedarf des Tieres desto niedriger der Saprobitätsgrad (S). Mit Hilfe dieser Werte und der Häufigkeit (H) der einzelnen Tierarten kann man nach der Formel:

s = Sum (S * H) / Sum H

den Saprobienindex (s) berechnen.
Mit dem Index erhält man Aussage über den Grad der Verschmutzung des Gewässers. Je größer s, desto größer ist die Verschmutzung (Eutrophierung). Die Wasseruntersuchungsämter der BRD erstellen nach dieser Methode die Gewässergütekarten.

Chemie
Voruntersuchungen – der Geruch, die Färbung, Klarheit/ Trübung, Leitfähigkeit usw. – geben erste Hinweise auf den Zustand eines Gewässers. Für die chemische Gewässergüte wird vor allem die Temperatur, der pH-Wert, der Sauerstoffgehalt, die Ammonium-, Nitrat- und Phosphatkonzentration (im Protokoll mit * gekennzeichnete Werte) benötigt. Die Gewässergüte wird mit Hilfe von in der Literatur vorliegenden Tabellen ermittelt.

Um die Dynamik von Ökosystemen zu erfassen, muss man sich mit der Vergangenheit, der Gegenwart und der Zukunft des Ökosystems beschäftigen.

Anhand von Berichten über Umweltbelastungen und konkret über Gewässerverschmutzungen insbesondere an Stadtparkteichen werden die Schüler sensibilisiert, sich mit der neuen Thematik zu beschäftigen.
Am Anfang steht die Erfassung des derzeitigen Zustandes eines Ökosystems. Um in das Projekt einzusteigen, erfolgt eine gemeinsame Planungsphase in der Schule.

Der Brückenkopfweiher und der Zooteich sind vom Zoo mit zahlreichen unterschiedlichen Wasservögeln besetzt worden. Die Schülerinnen und Schüler können beim Überprüfen der Wasserqualität erkennen, dass das übermäßige Vorkommen von Organismen und die Fütterung der Tiere durch Zoobesucher zu einer Belastung des Wassers führt. Obwohl die Schilfkläranlage durch Tierfraß noch nicht die gewünschte Ausdehnung gefunden hat, können die Schüler erkennen, dass die Uferbepflanzung mit dazu beiträgt, das verschmutzte Wasser zu reinigen.

Im Unterricht können die eigenen Untersuchungsergebnisse mit denen von anderen Schülern und auch von Mitarbeitern des Forschungszentrums verglichen werden.

Im Zusammenhang mit der Diskussion um eine Harmonisierung von Umwelt und wirtschaftlichem Handeln wird die nachhaltige Entwicklung ins Zentrum der Aufmerksamkeit gerückt. Es sollen die Themen „Der Tourismus“ und „Freizeit im Naherholungsgebiet“ berücksichtigt werden.

Durch Kontakte von Herrn Dr. Stengel bekam der Wasserschulgarten Besuch von Schülern aus Peking (Städtepartnerschaft mit Köln). Bei der Begegnung im Brückenkopf-Park konnte ein Teil der Differenzierungskursschüler und die AG-Schüler beide Projekte an verschiedenen Stationen im Wasserschulgarten und in der Zoorotunde präsentieren. Die Gäste waren begeistert. Der WDR berichtete in der aktuellen Stunde darüber.
Anschließend besuchten die chinesischen und deutschen Schüler gemeinsam das Forschungszentrum. Im ICG-6 – Institut: Biologie des Stoffaustausches – insbesondere die AMOVA-Anlage – erläuterte Herr Dr. Stengel, der Initiator des Jülicher Wasserschulgartens, den Schülern die mit der AMOVA-Anlage erzielten Forschungsergebnisse und veranschaulichte an einem Versuch mit einem Schilfhalm das ökologisch und ökotechnisch wichtige, aber dennoch wenig bekannte Gastransportvermögen von Wasser- und Sumpfpflanzen.

Als es darum ging ein Thema für ein Multimediaprojekt (hier: Schüler als ComputerLotsen – Ein gemeinsamer Wettbewerb des Bundesverbandes der Deutschen Industrie e.V. (BDI) und der Stiftung Industrieforschung in Zusammenarbeit mit dem Institut der deutschen Wirtschaft Köln www.computerlotsen.de) zu finden und ein außerschulischer Partner benötigt wurde, brauchte man keine große Überzeugungsarbeit zu leisten, um den Wasserschulgarten auszuwählen. Die Schüler, die bereits seit dem Schuljahr 1999/ 2000 im Wasserschulgarten mitarbeiten, haben mit gelosten Schülern eine CD-ROM erstellt, die beim Brückenkopf-Park angefordert werden kann. Das Ergebnis finden Sie in der Datei WSG. Eine Internetversion befindet sich in Vorbereitung.

Wie geht es weiter mit dem Wasserschulgarten

Um die Dynamik der Gewässer zu erfassen, werden die limnologische Untersuchungsdaten aller Besucher(-gruppen) insbesondere der Oberstufenkurse gesammelt und ausgewertet. Die Untersuchungsergebnisse zum Wasserschulgarten werden bereits ins Internet gestellt. Zugang zu diesen Daten erhält man über eine beim Brückenkopf-Park erhältliche CD-ROM.

Im Lenkungskreis Wasserschulgarten (Lehrer von Jülicher Schulen, Vertreter der Stadt Jülich, des Forschungszentrums und der Brückenkopf-Park GmbH) werden logistische und pädagogische Fragestellungen diskutiert und weiterentwickelt.

Erfahrungsaustausch mit anderen Schulen/ mit außerschulischen Partnern

Wasserinfo-Zentrum Heimbach (WIZE) Herrn Schmidt konnte ich bereits Anregungen im Bezug auf die Einrichtung eines Wasserlabors geben. Die Versorgung mit Unterrichtsmodulen und eine pädagogische Begleitung im WIZE (www.heimbach-eifel.de) wurde vereinbart.

Biozac (www.biozac.de)
Da in Aachen ebenfalls ein Wasserschulgarten geplant wird, haben Herr Dr. Stengel und ich Kontakt mit Herrn Dr. Strank aufgenommen. Bei einem Besuch in der Nähe von Gut Melaten hinter dem Klinikum der RWTH führte uns Herr Strank durch das Gelände und zeigte uns auch das alte Pumpwerk, indem das Wasserlabor eingerichtet werden soll. Weiterhin nahmen wir an einem Gesprächskreis des Planungsteams teil und werden über die Weiterentwicklung informiert. Ein Gegenbesuch ist geplant.

Fortbildung wünschenswert Da die Lehrer im Wasserschulgarten III weitgehend selbstständig die Exkursion durchführen müssen (Die Wissenschaftlichen Mitarbeiter des Forschungszentrum stehen ca. 1 Stunde zur Verfügung und können lediglich zu Beginn helfen.), könnten sich die Kollegen sicherlich eher entschließen, den außerschulischen Lernort zu besuchen, wenn wir begleitend zur Exkursion in den Wasserschulgarten im voraus eine Fortbildung anbieten. Alle Bemühungen sind bisher fehlgeschlagen.
Ähnlich wie in der Zooschule in Köln könnte aber auch an einem Wochentag eine pädagogische Begleitung durch einen Fachlehrer erfolgen.

Planung weiterer Projekte

Lebensraum Schilfgürtel könnte von mehreren Schulen im Jahreslauf untersucht werden und die Ergebnisse ausgetauscht werden.

Lebensraum Stadtparkteich (hier: Gewässer um den napolonischen Brückenkopf) fächerübergreifendes, fächerverbindendes und handlungsorientiertes Projekt Biologie, Chemie, Erdkunde, Geschichte, Sozialkunde, Informatik Folgende Inhalte könnten behandelt werden: historischer Hintergrund, Festungsanlagen und Sicherung durch Wassergräben, Wassernutzung an der Rur, Landeswassergesetz, Nutzungsinteressen und Nutzungskonflikte, Bedeutung eines Naherholungsgebietes, Landesgartenschau (Städtebauförderung), Gewässeruntersuchung, Umweltschutz, Mensch – Natur (Nutzungsinteresse – Naturschutz), Internetrecherche und Aufbereitung der Ergebnisse zur Präsentation im Internet

Experimente an Wasserpflanzen Damit auch im Brückenkopf-Park mit Hilfe von Versuchen das ökologisch und ökotechnisch wichtige, aber dennoch wenig bekannte Gastransportvermögen von Wasser- und Sumpfpflanzen veranschaulicht werden kann, muss eine Ergänzung des Wasserlabors und des Unterrichtsangebotes geplant werden.
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[tab name=“Chemie I“]

Der Wasserschulgarten
Chemische Untersuchung an der
Aquatischen-Modell-Vegetations-Anlage AMOVA
Jahrgangsstufe 11 (Chemie)
Stoffkreisläufe in Natur und Umwelt
Projekt: Naturnahe Wasserreinigung durch Schilfpflanzen

Bei einem Besuch des Forschungszentrums Jülich lernten Schülerinnen und Schüler der Umwelt-AG „Wasserschulgarten“ des Gymnasiums Zitadelle die AMOVA (Aquatische Modell-Vegetations-Anlage) von Herrn Dr. Eberhard Stengel kennen. Von der Funktion der Anlage beeindruckt und der Möglichkeit die Gewässerqualität auch neben dem bereits geplanten Schilfgürtel im Teich des Wasserschulgartens zusätzlich zu verbessern, kamen die Schüler auf die Idee im Bereich des Wasserschulgartens eine solche bzw. eine vergleichbare Anlage einzurichten.

Die ökotechnische Anlage im Brückenkopf-Park besteht aus einem 12 m langen und 2 m breiten Becken, das in zwei mit Kies befüllte und mit Schilf bepflanzte Kammern unterteilt ist, und befindet sich auf der Halbinsel des Wasserschulgartens. Die Zirkulation des Wassers zwischen Teich und Schilfanlage wird durch Pumpen geregelt.

Der Bau der Anlage und eines Trennbauwerks vor dem bereits bestehenden Schilfgürtel erscheint erforderlich, da das in den Wasserschulgarten eingeleitete Wasser durch den herbstlichen Laubfall des starken Baumbestandes entlang des Brückenkopfweihers, durch den Entenbesatz des Brückenkopfweihers und des Zooteiches und der unmittelbar an den Zooteich angrenzenden Freifläche für verschiedene Vögel organische und anorganische Fracht mit sich führt und somit eine Eutrophierung im Teich des Wasserschulgartens bedingt.

Gelingt die Reinigung des Wassers, könnten sich verschiedene Wasserpflanzen (z.T. auch seltene Pflanzen) besser entwickeln. Die Lebensgemeinschaften mit diesen Pflanzen blieben erhalten. Ein ausgeprägtes Nahrungsnetz könnte sich im Teich ausbilden. Weniger getrübtes Wasser lässt die von Beginn an gewünschte Betrachtung der Unterwasserpflanzen zu.

Bildpräsentation zum Bau der Anlage

Modell

Die AMOVA wurde am Forschungszentrum Jülich 1983 auf der Basis von Konzepten der Pionierin der Wasserreinigung mit Wasserpflanzen, Frau Dr. Käthe Siedel (1907 – 1990) entwickelt und in den Jahren 1984 – 2002 experimentell eingesetzt. Untersucht wurden die Elimination von Nährstoffen (Stickstoff- und Phosphorverbindungen, Nitrat und Phosphat), das Gastransport- bzw. Belüftungsvermögen (Sauerstoff) und die Entgiftung von (schwer)metallartigen Verbindungen (Selen, Arsen). Das zu behandelnde Wasser durchströmt in diesen Anlagen mehrjährig eingewachsene Wurzelhorizonte und wird durch das Zusammenwirken der Röhrichtpflanzen (wie z. B. Schilf, Rohrkolben, Wasser-Iris, Seebinse) mit Mikroorganismen (Bakterien, Pilzen) im Wurzelhorizont von den unerwünschten Stoffen befreit. Diese am Forschungszentrum Jülich langjährig als zuverlässig gemessene Funktion ist besonders für die Elimination von Phosphat (dem kritischsten aller Nährstoffe) aus Oberflächenwasser nutzbar.

Die Wasserverhältnisse


Der Brückenkopfweiher als Bewässerungsgraben des historischen Brücken-kopfs wird, wie bereits von den Baumeistern Napoleons geplant, mit Rurwasser gespeist. Aus städtebaulicher Sicht sollte beachtet werden, dass das benachbarte Wohngebiet in der Kanalisation ein Trennsystem aufweist und dass das aufgenommene Regenwasser über die kanalisierte Rurwasserzuleitung mit in den Brückenkopfweiher eingeleitet wird. Die Ableitung des zugeführten Wassers erfolgt am anderen Ende des Brückenkopfweihers entweder direkt zur Rur oder über den Zooteich und den Wasserschulgarten zur Rur.

Schilfrohr

Ausgehend von einem tief reichenden Rhizomsystem entwickelt sich ein hochwüchsiges Gras mit 1 – 4 m hohen und 15 – 23 mm dicken Stängeln. Die Blattspreiten sind 15 – 30 mm breit. Von Juli bis September treten 20 – 50 cm lange, gelblich bis dunkelpurpurne, vielblütige Rispen auf.

Schilfrohr ist wie andere Sumpfpflanzen an den sauerstoffarmen bis sauerstofffreien unter-irdischen Teil seines Standortes angepasst. Das Rhizom wird durch ein Luftkanalsystem, das über die Blätter, die Halme und den Wurzelhorizont ausgebreitet ist, mit ausreichend Sauerstoff versorgt. Durch eine Ventilation von jungen zu alten Halmen wird einerseits Luft und damit Sauerstoff zum Rhizomsystem befördert und anderseits werden die vom Rhizom aufgenommenen Stoffe, wie z.B. Distickstoffmonoxid und der molekulare Stickstoff, in die Atmosphäre gepumpt. Auch Phosphate werden in hohem Maße eliminiert.

Umweltfaktoren, wie die Sonne und der Wind, erzeugen in und um Pflanzen bei den Gasen Temperatur- und Wasserdampfpartialdruck-Gradienten, die bei Vorhandensein einer feinporösen Trennschicht zu einem Druckaufbau in der Pflanze führen. Dieser bewirkt einen Ventilationsstrom, der die im Sediment angesiedelten oder untergetauchten Pflanzenorgane mit Sauerstoff versorgt („belüftet“).

Welche Möglichkeiten bieten sich beim Besuch des „Grünen Klassenzimmers“?
Wasserproben können vor der AMOVA und am Auslauf der Anlage entnommen werden und die Ammonium-, die Nitrit- und die Nitratkonzentrationen mittels eines Fotometers bestimmt werden. Es liegen Erkenntnisse vor, die die Ansprache der Umwandlung von Stickstoffverbindungen im Bereich des durchwurzelten Bodens im folgenden Unterricht ermöglichen.
Morphologische Untersuchungen der Schilfpflanzen und Druckmessungen am Schilfhalm zeigen die besondere Anpassung der Wasserpflanzen an den Lebensraum auf.

Entwicklung des Schilfbereichs

Ein gemeinsames fächerübergreifendes Unterrichtsprojekt des
Gymnasiums Zitadelle der Stadt Jülich und der Katholischen
Grundschule Jülich

Schülerinnen und Schüler des Differenzierungskurses Biologie/ Chemie (9. Jahrgangsstufe) planten – nach intensivem Literaturstudium über den Aufbau von Schilfpflanzen und deren physiologischen und ökotechnischen Eigenschaften – Experimente auch hinsichtlich der chemischen Gewässeranalyse, probierten die Experimente aus und entwickelten Unterricht. Die physikalischen Zusammenhänge im Hinblick auf die AMOVA mussten erfasst und auf das Niveau der Grundschüler reduziert werden.

Es galt, sich intensiv vorzubereiten und durch die aktive Auseinandersetzung mit dem Unterrichtsstoff ein hohes Potential an Lernenergie freizusetzen. Durch „Schüler lehren Schüler“ wird die Schülerrolle der künftigen Erwachsenrolle der Jugendlichen ähnlicher. Verantwortung muss übernommen und ggf. Autorität ausgeübt werden.
Unterrichtsstunden zu organisieren, Unterrichtsmaterial herzustellen und zu ordnen verlangt Disziplin und ein hohes Maß an Engagement. Im Unterricht galt es zuzuhören, auf Fragen unterrichtszentriert zu interagieren und jüngere Schüler zu beraten. Schülerinnen und Schüler kamen zur Erkenntnis, dass man durch Lehren und Unterrichten motiviert wird und selbst am besten lernt.

Die Grundschülerinnen und Grundschüler (3. Klasse), die es frühzeitig für die Naturwissenschaften bzw. für Chemie zu begeistern galt, erfuhren, dass sich andere Schülerinnen und Schüler intensiv um sie kümmerten. Sie lernten, dass man mit Schülern lernen kann. Immer war jemand für sie da, um auf eigene Fragen zu antworten. Sie lernten ältere Schüler als Modelle für verantwortungsvolles, leistungsbezogenes Handeln anzuerkennen.

Da ein dichtes Netz unterrichtsbezogener Interaktionen zwischen den Schülern aufgebaut wurde, ermöglichte man den Schülerinnen und Schülern, ihre sozialen Kompetenzen zu erweitern. Schüler konnten untereinander freier agieren.

Beim ersten Treffen in der Katholischen Grundschule sollten sich die Schülerinnen und Schüler kennen lernen. Anhand einfacher Experimente, die man aus dem Buch: Weltwissen der Siebenjährigen von Donata Elschenberg entnommen hatte, erfuhren die Schülerinnen und Schüler, dass sich auch in einem nicht mit Flüssigkeit gefülltem Glas Luft befindet und dass ein Teil der Luft bei der Verbrennung verbraucht wird. Mit dem Hinweis, dass auch der Mensch Bestandteile der Luft verbraucht, leitete man zur nächsten Unterrichtsbegegnung über.

Der anspruchsvolle Unterrichtsstoff beim zweiten Treffen wurde u.a. mit Hilfe zahlreicher Abbildungen vermittelt. Zunächst wurde der Aufbau der AMOVA erläutert und das System der verbundenen Röhren anhand eines Modellexperimentes nachvollzogen. Man ging der Fragen nach:

  • Warum verwendet man Schilfpflanzen in der Anlage?
  • Wie entstehen die gasförmigen Stoffe, die Stickstoff enthalten?
  • Wie z.B. wird der Stickstoff dem Gewässer entzogen?

Damit am Pflanztag die Gewässeranalysen reibungslos durchgeführt werden konnten, stellten die Gymnasiasten die Analysensets vor und übten mit den Kindern die Gewässeranalyse. Dass Wasser Salze enthält, die die Pflanzen zur Ernährung brauchen und deren Vorkommen man mit Hilfe von Farbstoffreaktionen sichtbar machen kann, wurde vermittelt.

Am Tag der Inbetriebnahme der AMOVA durchliefen die Schülerinnen und Schüler drei Stationen. Jede Gruppe konnte 2,5 bzw. 3 qm der AMOVA mit Schilfpflanzen (ca. 40 Pflanzen) versehen, musste entweder in der Mitte des Gewässers oder an der Anlage eine Gewässerprobe analysieren (d.h. den Gehalt an Ammonium, Nitrit, Nitrat und Phosphat bestimmen) und bekam durch die Umwelt-AG des Gymnasiums Zitadelle einen Einblick in weitere limnologische Untersuchungsmethoden (Mikroskopieren, Bestimmen und Analysieren mit dem Fotometer).

Zuletzt besuchten uns die Grundschüler im neuen Naturwissenschaftsraum im Erweiterungsbau des Gymnasiums, um die Untersuchungsdaten auszuwerten und das gewonnene Wissen zu festigen. Zuletzt traf sich der Differenzierungskurs noch mit einem Pädagogikkurs der 11. Jahrgangsstufen, um das Unterrichten zu reflektieren.

Am Tag des Wassers begann der gemeinsame Unterricht von Grundschülern und Gymnasiasten in der Grundschule.

Der Projekttag (10. Mai 2004): Die SchülerInnen arbeiteten im Laufe des Vormittages an drei Stationen.

Teilnahme am Stiftungstag

Am 08. Oktober 2004, dem Stiftungstag der Rütgers-Stiftung, galt es, das innovative Projekt in Castrop-Rauxel bei Rütgers Chemicals vorzustellen. Alena Bräuer, Schülerin des Gymnasiums Zitadelle erläuterte die Genese der Anlage mit Hilfe einer Power-Point-Präsentation, die von ihrem Bruders Jesko, ebenfalls Schüler am Gymnasium Zitadelle, erstellt worden war. Das Unterrichtsprojekt wurde von vier Grundschülern (Verena Hoppstock, Lea Nünninghoff, Beat Bürgler und Mathias Bähr) anschaulich vorgetragen. Beim anschließenden Markt der Möglichkeiten erntete die Gruppe schließlich viel Lob. Begleitet wurde die Schülerdelegation auch von der Grundschullehrerin Frau Christa Flecke.

Die RÜTGERS Stiftung fördert das innovative naturwissenschaftliche Unterrichtsprojekt der Umwelt-AG des Gymnasiums Zitadelle der Stadt Jülich mit „Wasserreinigung durch Schilfpflanzen mit 10000 Euro.

Weitere Sponsoren:

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[tab name=“Chemie II“]
Die Rütgers-Stiftung unterstützt ein neues Projekt mit 6000 Euro:

Gastransport bei Helophyten und die Auswirkungen auf den Stickstoffumsatz in der Boden-Wurzel-Grenzschicht


Ein gemeinsames Unterrichtprojekt von Katholischer Grundschule Jülich und Gymnasium Zitadelle Jülich
Schuljahr 2005/ 2006
Leistungskurs Pädagogik JgSt. 12 – Frau Stollorz/ Herr Bähr
Klasse 4c – Frau Stoots

Schuljahr 2006/ 2007
Differenzierungskurs Biologie/ Chemie – Herr Bähr
Klasse 4d – Frau Arregui

Um Kinder bereits frühzeitig mit naturwissenschaftlichen Fragestellungen zu konfrontieren, wird ein gemeinsames Unterrichtsprojekt von Katholischer Grundschule Jülich und Gymnasium Zitadelle Jülich angestrebt.

Für das gemeinsame Unterrichtsprojekt mit der Katholischen Grundschule führen die Schülerinnen und Schüler des Pädagogikkurses (des Differenzierungskurses) eine ausführliche Literaturrecherche durch. Ihr neu erworbenes Wissen über die Schilfpflanzen und ihre Lebensgemeinschaft wird altersgemäß reduziert.
Der Pädagogikkurs wird sich intensiv mit der Methodik des Unterrichts beschäftigen und sein theoretisch erworbenes Wissen schulformübergreifend in die Praxis umsetzen (Der Differenzierungskurs wurde durch den Kurslehrer eingewiesen).

Im Verlauf des Projekts werden zu folgenden Themen Untersuchungen und Experimente durchgeführt und besprochen:

  • Morphologie der Schilfpflanze
  • Druckaufbau beim Schilfhalm in Abhängigkeit von biotischen und abiotischen Umweltfaktoren
  • Vorgänge in der Boden-Wurzel-Grenzschicht der Schilfpflanzen
Wasserpflanzen im Wasserschulgarten

Im Wasserschulgarten sollen Wasserpflanzen (besonders Unterwasserpflanzen) ein Refugium erhalten, in dem sie optimal gedeihen können. Schülerinnen und Schülern dient der Wasserschulgarten der wissenschaftlichen Erforschung. Schülern (Kindern) soll die Kraft (und Verletzlichkeit), die Schönheit und die Zukunft der Wasserpflanzen vermittelt werden.
Die Erfahrungen der letzten Jahre haben gezeigt, dass die Ufervegetation sich den Erwartungen entsprechend entwickelt hat. Die Unterwasserpflanzen gedeihen bei den derzeitigen Gewässerbedingungen noch nicht erwartungsgemäß.
Der Wasserschulgarten ist Teil eines Gewässersystems. Dieses System wird im Wesentlichen mit Rurwasser gespeist. Es erhält darüber hinaus Regenwasser aus einem Jülicher Wohngebiet. Der Zulauf des Wassers in den Teich des Wasserschulgartens erfolgt über den Brückenkopfweiher und einen kleinen Zooteich.
Dieses in den Wasserschulgarten eingeleitete Wasser führt bedingt durch
– den herbstlichen Laubfall des starken Baumbestandes entlang des Brückenkopfweihers
– den Entenbesatz des Brückenkopfweihers und des Zooteiches und
– die unmittelbar an den Zooteich angrenzenden Freifläche für verschiedene Vögel
organische und anorganische Fracht mit sich. Daraus resultiert eine Eutrophierung des Teiches.

Von Anfang an sollten die Wasserpflanzen und Uferpflanzen insbesondere die Schilfpflanzen der Eutrophierung des Gewässers entgegenwirken. Im Zulauf sollten eine Kiesschicht und ein speziell angelegter Schilfgürtel zur Gewässerreinigung beitragen. Erst seit 2004 – der Wasserschulgarten wurde im Rahmen der Landesgartenschau 1998 in Jülich angelegt – liegt ein durchgehender Schilfstreifen vor, dessen junges Rhizom langsam einen erkennbaren Reinigungseffekt zeigt.
Um diesen in Zukunft weiter zu verstärken, wurde im 2003/ 2004 mit Hilfe von Schülern die Aquatische Modell-Vegetations-Anlage (Pflanzenkläranlage) gebaut und mit Schilf bepflanzt. An den beiden je 12 m langen und ca. 1 m breiten Becken werden zudem chemische Untersuchungen durchgeführt. Erste Untersuchungen zeigen, dass die Kiesschicht, die als Pflanzsubstrat dient, bereits jetzt eine reinigende Wirkung zeigt. Das so gereinigte Wasser wird dem Teich wieder zugeführt.

Schilfpflanzen

Sumpfpflanzen wie die Schilfpflanzen sind an ihren Lebensraum angepasst. Da die Wurzelsprosse (Rhizome) der Schilfpflanzen sehr tief in den Boden ? und damit in anaerobe Bereiche – vordringen können, müssen die Wurzeln durch ein zusammenhängendes Luftkanalsystem, welches über die Blätter, die Halme und den Wurzelbereich ausgebreitet ist, mit ausreichend Sauerstoff versorgt werden. Die Luft wird von jungen Schilfhalmen aufgenommen und über alte Halme abgegeben. So können gasförmige Stoffe wie Lachgas und der molekulare Stickstoff, in die Atmosphäre gepumpt werden. Der Nährstoff, Stickstoff, wird dem Gewässer entzogen.

Wie entstehen die gasförmigen Stickstoffverbindungen?

Bei der Zersetzung von Organismen oder durch Ausscheidungen von Organismen entstehen im anaeroben Sediment eines Gewässers zunächst Ammoniumionen. Da aufgrund der Luftzufuhr der Boden im Grenzbereich der Wurzel ebenfalls mit Luft bzw. Sauerstoff versorgt wird, entsteht unter Mithilfe von aeroben Bakterien Nitrat.
Dieses Salz wird im angrenzenden anaeroben Milieu durch denitrifizierende Bakterien zu Lachgas oder molekularem Stickstoff umgesetzt.

Pädagogikkurs und Klasse 4c

„Dem Geheimnis der Schilfpflanze auf der Spur“
Bericht über ein Projekt im Wasserschulgarten

Im zweiten Halbjahr des letzten Schuljahres nahm der Leistungskurs Pädagogik der Stufe 12 an einem schulübergreifenden Unterrichtsprojekt teil, welches von Walter Bähr initiiert wurde: Gemeinsam mit der Klasse 4c der Katholischen Grundschule Jülich sollten Schilfpflanzen untersucht werden. Das Besondere dabei war, dass die Oberstufenschüler in die Rolle der Wissensvermittler schlüpften und eigenständig einen Projekttag im Wasserschulgarten planten.
Zunächst einige Vorüberlegungen: Wie kommt gerade ein Pädagogikkurs dazu, sich einem biologischen Themengebiet anzunehmen? Zugegeben, die Vorgabe kam nicht von uns selbst, hingegen ist ein Halbjahresthema der 12.1 die Auseinandersetzung mit dem „Lernen in der Grundschule“. Piagets Modell der kognitiven Entwicklung von Kindern und ihren Förderungsmöglichkeiten lässt sich besonders gut an Experimenten, in denen das kindliche Denken und Reflexionsvermögen nachvollzogen wird, überprüfen. Obwohl Piagets Ansatz schon relativ alt ist, bleibt er bis heute aktuell: Autoren wie Donata Elschenbroich („Weltwissen der Siebenjährigen“) oder Fee Czisch („Kinder können mehr. Anders lernen in der Grundschule“) betonen die Notwendigkeit, den natürlichen Bewegungs- und Forscherdrang von Kindern zu nutzen, um ihnen auf praktische Art und Weise den Zugang zu abstrakten Vorgängen zu ermöglichen und so die kognitive Entwicklung positiv zu beeinflussen. Naturwissenschaftliche Inhalte haben daher den Vorteil, mit Hilfe von Experimenten die Kinder selbsttätig werden zu lassen. Ein Ergebnis des Projekts schon vorweg: Erstaunlich, wie selbst komplizierte Vorgänge von Kindern wahrgenommen werden können und mit welcher Präzision sie versuchen, Hypothesen abzuleiten und Sachverhalte zu erklären!
Neben der Kenntnis von relevanten Entwicklungsmodellen sollten die Oberstufenschüler jedoch auch die Möglichkeit erhalten, diese in der Praxis zu überprüfen. So hatte das Projekt den Anreiz, mit Grundschülern aktiv zusammenarbeiten zu können. Ein wesentlicher Vorteil bietet hier natürlich der Wasserschulgarten, der Räumlichkeiten, Materialien und ein Potential an Möglichkeiten für das Experimentieren besitzt. Die Kinder der Grundschulklasse hatten zwei Jahre zuvor die Schilfpflanzen, deren Funktion nun untersucht werden sollte, eingepflanzt und kannten daher die Umgebung bereits. Im Vorfeld standen Kurslehrerin und Schüler etwas unter Druck, denn trotz der relativ knappen Vorbereitungszeit sollte das Projekt schließlich nicht in die Binsen gehen! So war es sehr hilfreich, dass Frau Hensel, die ehemalige Klassenlehrerin der 4c, den Unterricht des Leistungskurses besuchte und Informationen und didaktisch-methodische Hinweise gab. Informationen zum aktuellen Lernstand der Grundschulklasse gab Frau Stoots, die das Projekt als Nachfolgerin und neue Klassenlehrerin betreute.
Die Schwierigkeiten der Oberstufenschüler bestanden anfangs darin, zunächst selbst den Lehrstoff zu beherrschen, um ihn weitervermitteln zu können. Die Fülle des zur Verfügung gestellten Materials musste daher didaktisch reduziert, für Grundschulkinder verständlich formuliert und anschaulich präsentiert werden. Zum Glück zeigten sich einige Schüler kreativ und erstellten geradezu liebevoll und aufwendig gestaltete Arbeitsmaterialien, die die Kinder motivieren sollten. Um den Projekttag vorzubereiten, erteilten einige LK-Schüler eine Doppelstunde in der Klasse 4c. Der erste Kontakt zwischen den beiden Schülergruppen verlief äußerst positiv, was für den weiteren Verlauf des Projekts nicht unwesentlich war, da das offene, neugierige und am Thema interessierte Verhalten der Grundschüler wiederum die Motivation der Oberstufenschüler förderte. Eine Grundschülerin beeindruckte durch ein ausführliches Referat über Wasserpflanzen, den LK-Schülern wurde spätestens hier deutlich, dass man Neun- und Zehnjährige in ihrem Wissensstand nicht unterschätzen sollte.
In vier Stationen, die von den LK-Schülern betreut wurden, führten die einzelnen Schülergruppen Versuche durch, in denen chemische oder physikalische Prozesse untersucht wurden, die für die Schilfpflanze in ihrer Funktionsweise wesentlich sind. So gingen die Grundschüler der Frage nach, was Stickstoff ist, welche Stoffe in Flüssigkeiten vorhanden sind, wie man verunreinigtes Wasser filtert, welche biologischen Bedingungen Wasserpflanzen besitzen, wie die Schilfpflanze aufgebaut ist usw.
Der Projekttag startete unter guten Wetterbedingungen: Während einige Oberstufenschüler die Klasse zum Wasserschulgarten begleiteten, bereiteten die übrigen Schüler verschiedene Stationen vor: Ein Parcours von fünf Stationen erwartete die Schüler mit interessanten Experimenten, in denen z.B. der innere Aufbau der Schilfpflanze durch das Mikroskop erkundet, mit Duplo-Bausteinen nachgebaut und mit dem Aufbau eines Seerosenblattes verglichen wurde. Besonders bemerkenswert gestaltete sich die Station, in der Druckmessungen in der Schilfpflanze vorgenommen wurden: Sonnenlicht und Bewegung beeinflussen die Druckverhältnisse in der Pflanze – diese wurden auf einem Computerbildschirm graphisch aufgezeichnet und von den Schülern ausgewertet. Zeitintensiv waren Untersuchungen von unterschiedlichen Gewässerproben, die an der AMOVA-Anlage entnommen wurden. Mit Spannung beobachteten die Grundschüler, ob jeweils Ammonium, Nitrit und Nitrat nachgewiesen werden konnte: Die Schilfpflanze entzieht dem Wasser Nitrit und Nitrat. Auch die AMOVA-Anlage selbst wurde von den Oberstufenschülern erklärt und von den Grundschülern fachmännisch begutachtet. Das Mikroskopieren fand bei den Grundschülern den meisten Anklang, zumal sich im Wassertropfen einiges tummelte, was mit Hilfe von Fachbüchern näher bestimmt werden konnte. Konzentriert konnten sich einige Schüler gar nicht mehr vom Mikroskop trennen, auch nicht, als neugierige Journalisten plötzlich auftauchten und den Kindern Fragen stellten.
Die Ergebnisse wurden in den einzelnen Gruppen sorgfältig in Mappen eingetragen und mit Skizzen und Erklärungen versehen. Dieses Material diente den LK-Schülern dazu, Lernergebnisse festzustellen, ihr eigenes Material und ihre didaktische Vorgehensweise zu überprüfen und den Schülern auch eine Rückmeldung über ihre Ergebnisse zu geben. Leider war der Projekttag zeitlich knapp bemessen, so dass nicht alle Schüler auch alle Stationen ausführlich durchlaufen konnten. In zwei nachbereitenden Unterrichtsstunden wurden diese Versuche jedoch noch einmal aufgegriffen; ebenso äußerten die Grundschüler Kritik und lasen ihre Protokolle vor, die sie von dem Projekttag erstellt hatten, vor. Bemerkenswert: Durchweg alle Grundschüler arbeiteten sorgfältig in den Gruppen mit und zeigten sich davon begeistert, von älteren Schülern unterrichtet zu werden. Für die Grundschüler gewinnt unsere Schule damit an Bedeutung, die „Zitadelle“ erhält Gesichter, was für die bevorstehende Schulwahl nicht ohne Bedeutung ist.
Lernergebnisse des Projekts lassen sich auf mehreren Ebenen feststellen: Wissenszuwachs im kognitiven Bereich, Sensibilität und Faszination für die Natur im ästhetischen Bereich und ein gelungenes kooperatives Miteinander im sozialen Bereich.
Manche Oberstufenschüler bewiesen ein Naturtalent im Umgang mit Kindern. Begeistert wurde erklärt, geduldig wiederholt, humorvoll unterstützt und leicht resolut zur Ordnung gerufen. Fazit einiger Schüler: Lehren macht Spaß, ist aber ganz schön anstrengend…
Annette Stollorz

Das gemeinsame Unterrichtsprojekt von Gymnasium Zitadelle und Katholischer Grundschule Jülich zum Thema „Anpassungserscheinungen der Schilfpflanzen an den Lebensraum Wasser“ bezeichne ich als sehr gelungen.
Die Schüler des Pädagogik-Leistungskurses der Jahrgangsstufe 12 leiteten die Viertklässler dazu an, Experimente an den Schilfpflanzen durchzuführen, um Aufschluss über Aufbau und Funktion zu erhalten. Eine solche Kooperation hat viele Vorteile:
Die Motivation der Grundschüler war sehr hoch, da sie zum einen von älteren Schülern unterrichtet wurden und zum anderen, aufgrund der durchgeführten Experimente innerhalb des Projekts, entdeckend lernen konnten. Der Nutzen einer solchen modernen Unterrichtsmethode besteht darin, dass die Kinder sich aktiv Wissen über Schilfpflanzen aneignen, was zu einem gründlichen Wissenserwerb führt. Dieses zeigte sich, da sich die Grundschüler bei der Nachbereitung und Besprechung der Experimente in der Klasse gut an alles erinnerten und recht detailliert berichteten.
Von großem Nutzen war natürlich die Bereitstellung der Geräte wie Mikroskope etc. im Wasserschulgarten, ohne die die Durchführung der Versuche gar nicht möglich gewesen wäre.
Des Weiteren wurde der Übergang zur weiterführenden Schule geebnet, da die Grundschüler vom Wissen der Älteren profitieren konnten, und die Viertklässler Einblicke in die Fächer Chemie und Biologie bekamen.
Nadine Stoots (Grundschullehrerin)

„Dem Geheimnis der Schilfpflanze auf der Spur“ – Schüleräußerungen des Leistungskurses Pädagogik
„Den Umgang mit Grundschulkindern stelle ich mir persönlich schwierig vor, wenn man noch keine Erfahrungen hat. Es ist zum Beispiel nicht leicht, in einer großen Gruppe den Unterricht zu organisieren. Dennoch gibt es auch Vorteile, die man als Oberstufenschüler im Gegensatz zu Lehrern besitzt: Schüler können sich aufgrund ihres Alters besser in das Denken und Fühlen der Kinder hineinversetzen. Die Kenntnisse, die wir in den pädagogischen Lern­theorien erworben haben, sind eine gute Basis für den Umgang mit Kindern. Diese Theorien finden jedoch hauptsächlich in der Unterrichtsvorbereitung ihre Anwendung. Bei der Durchführung müssen weitgehend spontane allgemeine Umgangsformen mit den Kindern reali­siert werden. Der Wasserschulgarten bietet die Möglichkeit, Grundschulkindern Wissen praxisnah und vor allem motivierend zu vermitteln. Die vielen experimentellen Versuche erleichtern das Lernen deutlich.“
„Ich denke, dass es für die Grundschüler interessant ist, auch mal etwas anderes als gewöhnlichen Unterricht zu machen und mit älteren Schülern zu arbeiten. Dadurch, dass wir viele Versuche durchführen, sollen die Kinder eigentlich motiviert sein und sich für die Schilf­pflanze interessieren. Der Umgang mit Grundschulkindern sollte natürlich altersgemäß sein: Sachverhalte müssen anschaulich erklärt werden, dabei soll keine Überflutung mit Fachbegriffen stattfinden, was demotivierend ist. Schwierig dabei ist, komplexe Sachzusammenhänge so zu reduzieren, dass sie inhaltlich und didaktisch stimmig sind. Der Wasserschulgarten nutzt die natürliche Wissensfreude der Kinder, zudem verfügt er über viele Geräte und Materialien.“
„Das Projekt hat den Ansatz „Schüler unterrichten Schüler“. In Gruppen lernen Kinder nicht nur fachliche Dinge, sondern auch miteinander zurechtzukommen. Außerdem sollen sie möglichst vieles selbstständig erarbeiten, was bei den Versuchen leichter zu bewerkstelligen ist, da sie das Interesse der Kinder reizen.“
„Bei dem Konzept „Schüler lehren Schüler“ findet eine Abwechslung zum herkömmlichen Unterricht mit dem Lehrer statt. Die älteren Schüler lernen hier auch dazu, nämlich wie man mit Jüngeren umgeht. Empathie ist dabei wesentlich. Das Lernen am Modell ist lernpsychologisch sinnvoll, Schüler helfen sich untereinander in den Gruppen und motivieren sich auch gegenseitig. Beim Stationenlernen kann man sich auf eine Gruppe leichter konzentrieren, Fragen können besser beantwortet werden, so dass auf jeden Schüler näher eingegangen werden kann. Die Versuche und das experimentelle Vorgehen erleichtern das Lernen von komplexen Sachverhalten, die im normalen Schulunterricht eher theoretisch und abstrakt vermittelt werden.“
„Schüler sind meist nicht Autoritätspersonen und wirken daher auf die Grundschüler weniger einschüchternd. Auch können Schüler eher Empathie zeigen, weil der Altersunterschied noch nicht so wesentlich ist. Im Projekt steht das Lernen mit anschaulichen Materialien und Versuchen im Mittelpunkt. Arbeitsblätter sollen das neu erworbene Wissen sichern und festigen.“
„Meiner Meinung nach ist es auf beiden Seiten hilfreich, Unterricht durch Schüler zu erteilen. Wenn Schüler Schüler unterrichten, wird Pädagogik für die Lehrenden erfahrbar, während die Grundschüler aus dem gewohnten Lerntrott herauskommen und vielleicht so mehr Spaß am Lernen entwickeln. Den Unterricht sinnvoll zu planen ist schwierig, denn Kinder müssen häufig motiviert werden und können sich noch nicht lange auf eine Sache konzentrieren. Auch ist es wichtig, klare Anweisungen zu geben, die von den Schülern unmittelbar verstanden werden und es zu keinen Schwierigkeiten, die die Gruppenarbeit behindern könnten, kommt.“
„Es war eine Herausforderung für uns, 25 Grundschulkinder zu unterrichten, da wir darin noch keine Erfahrung hatten. Bei unsern Unterrichtsstunden in der Grundschule und am Projekttag selbst jedoch waren die Kinder überraschend konzentriert und sehr interessiert. Kritisch wird es nur, wenn man Kinder nicht durchweg beschäftigt, oft ist das Arbeitstempo der einzelnen Schüler unterschiedlich. Der Wasserschulgarten stellte sich als idealer Lernort heraus, da die Kinder dort vieles entdecken wollten und zum praktischen Arbeiten motiviert wurden. Relativ schnell konnten sie mit Mikroskopen, Gewässerproben und Messgeräten umgehen, was mich erstaunte. Arbeitsanweisungen wurden zunächst gewissenhaft durchgelesen, in der Gruppe besprochen und gemeinsam umgesetzt. Da war es wichtig, dass die Anweisungen klar und eindeutig formuliert waren. Auch fiel mir auf, dass kein Kind an einer Station teilnahmslos das Geschehen verfolgte – alle Kinder waren eifrig bei der Sache. Für uns als Oberstufenschüler war dies ebenfalls eine lehrreiche Zeit, manche theoretischen Modelle wurden in der Praxis deutlicher.“

Dank an die Rütgers Stiftung

Ermöglicht wird dieses Projekt durch die RÜTGERS Stiftung (www.ruetgers-stiftung.de). Sie unterstützt dieses innovative naturwissenschaftliche Forschungsprojekt des Pädagogikleistungskurses des Gymnasiums Zitadelle und einer Klasse der Katholischen Grundschule der Stadt Jülich mit 6000 Euro.

Die Rütgers Stiftung ist eine gemeinnützige Organisation, die es sich zum Ziel gesetzt hat, die Naturwissenschaften zu fördern, junge Menschen auf die Globalisierung der Wirtschaft vorzubereiten und zur Völkerverständigung beizutragen. Die Stiftung ist aus einer Einrichtung zur Unterstützung in Not geratener Mitarbeiter des RÜTGERS-Konzerns hervorgegangen.
Die RÜTGERS Chemicals AG (www.ruetgers-chemicals.de), als Initiator der RÜTGERS Stiftung, ist ein Zusammenschluss von internationalen, hochqualifizierten Spezialisten – mit ganz unterschiedlichen Schwerpunkten, in einem neuen, starken Verbund, mit flachen Hierarchien. Mit den vier Divisionen VFT Basic Aromatics, Speciality Chemicals, Performance Chemicals und Carbon Materials & ChemTrade sind wir in 13 Gesellschaften und an 18 Standorten auf allen Weltmärkten vertreten, vor allem in Europa und Nordamerika. Ein Global Player, aber mit flexiblen, mittelständischen Strukturen und weltweit rund 2.500 Mitarbeitern.

Seit sechs Jahren ist die Rütgers Stiftung nun vornehmlich in Kooperation mit Schulen im ganzen Land und manchmal auch im Ausland aktiv. Auch Einzelprojekte junger Wissenschaftler sind und werden gefördert. Finanziert werden die Anstrengungen über den Zinsertrag von festgelegtem Kapital. Die Stiftung investiert ihre Dividende in junge Talente und Forscher. Der naturwissenschaftliche Nachwuchs liegt ihr besonders am Herzen. So ist schon in der Satzung zu lesen: Zweck der Stiftung ist die Förderung von Wissenschaft, Bildung, Erziehung und Völkerverständigung.

Stiftungstag der Rütgers-Stiftung
Das erfolgreich durchgeführte Projekt: Dem Geheimnis der Schilfpflanzen auf der Spur (Gastransport bei Helophyten) von Gymnasium Zitadelle und Katholischer Grundschule Jülich wurde am 22.09.2006 beim Siftungstag der Rütgers-Stiftung gewürdigt. Rütgers Chemicals hatte hierzu in das Alte Schiffshebewerk nach Waltrop bei Castrop-Rauxel eingeladen.

Das Alte Schiffshebewerk Henrichenburg wurde am 11. August 1899 von Kaiser Wilhelm II. eingeweiht. Es war bis 1970 in Betrieb. Heute ist es ein Standort des Westfälischen Industriemuseums. Das Museum bietet Einblicke in die Geschichte der Binnenschifffahrt und des Kanalwesens. In der Maschinenhalle können die Besucher die Welt der Technik und des Dampfes entdecken. Die Lebens- und Arbeitswelt der Schiffer lernt man an Bord eines Museumsschiffes kennen. Stationen auf einem Spaziergang am Oberwasser sind: historische Helling, Schiffe und Arbeitsgeräte, Anleger und Verladestelle, Hafenkräne und Hubbrücke. Zu bestaunen gibt es ein in Europa einzigartiges Ensemble der Hebewerkstechnik.

Drei ehemalige Grundschüler (Jana Küven 5e, Christian Junglas 5d und Pascal Jonek (GHO)) und drei Pädagogikschüler (Aline Bechstedt, Julia Wiesler und Simon Kukulies alle JgSt. 13) stellten unser Projekt auch mit einer nachgestellten Unterrichtsszene zahlreichen Besuchern vor. Bei der Vorstellungsrunde bekamen sie auch einen Einblick in die Projekte der anderen Schulen. Zwischenzeitlich zog Herr Prof. Klaus-Uwe Koch von der Fachhochschule Gelsenkirchen mit seinem Experimentalvortrag „Spiel mit Farben“ ganz besonders die Jüngsten in seinen Bann. Nach dem Markt der Möglichkeiten, bei dem alle in zahlreiche Gespräche vertieft waren, wurde man schon bald zur Urkundenverleihung gebeten. Der Tag nahm mit einem gemeinsamen Abendessen seinen Ausklang.
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[tab name=“Trennbauwerk“]

Schüler der Umwelt-AG bauen ein Trennbauwerk

 Der Wasserschulgarten sollte zu einem Refugium für Wasser- und Uferpflanzen werden. Damit gerade Unterwasserpflanzen nicht aussterben, brauchen sie nahezu klares Wasser.
Schon in den ersten Jahren stellte sich heraus, dass eine sehr gute Wasserqualität nicht so einfach zu erreichen war. Die Nutzungsflächen des Zoos und gerade der herbstliche Laubfall der unmittelbar angrenzenden Bäume stellen eine höhere Belastung da, als man angenommen hat.
Von Anfang an war geplant, mit ökotechnischen Maßnahmen Abhilfe zu schaffen. Als einfachste Maßnahme wurde im Bereich des Zulaufs 1998 eine Schilfzone bepflanzt. Die Schilfpflanzen sollten bereits von Anfang an zur Wasserreinigung beitragen. Leider führten erst größere Anstrengungen 2002 dazu, einen Pflanzgürtel, in dem nur wenige Schilfpflanzen sich durchsetzten, anzulegen.
Im gleichen Zeitraum wurde, damit nur ein Teil des belasteten Wassers in den Wasserschulgarten gelangt, von Schülern der Hauptschule im unteren Bereich der Halbinsel ein Graben angelegt, damit das zulaufende Wasser direkt vom Wasserschulgarten zum Ablauf zur Rur (s. oben Ablauf/ Mönch) gelangen kann.
2003 bauten Gymnasiasten eine Aquatische Modell-Vegetationsanlage (AMOVA)
(www.gymnasium-zitadelle.de/aktiv/projekt_amova).
Hier wird mithilfe von zwei Pumpen dem Teich in zwei Becken je 40 l Wasser entzogen und nach einem Durchfluss durch ein Schilfbett wird das gereinigte Wasser dem Teich im Bereich der Schilfzone wieder zugeleitet.
Das Fördergeld der Rütgers-Stiftung reichte zu dieser Zeit nicht aus, um im Bereich des Zulaufs ein Trennbauwerk zu bauen.

Diese weitere Maßnahme konnte nun mit Eigenmitteln und z.T. mit Fördergeldern (3500 Euro) einer Stiftung aus dem Westfälischen durchgeführt werden. Schüler der Umwelt-AG bauten in den Sommerferien im Bereich des Zulaufes ein Trennbauwerk. Zukünftig kann man regeln, in welche Richtung (über die Schilfzone in den Teich des Wasserschulgartens oder über den Graben direkt zum Ablauf zur Rur) das Wasser fließen soll. Spezielle Untersuchungen und Messungen von Schülern sollen zukünftig dazu beitragen, den Erfolg der Maßnahme zu überprüfen.

Die verbleibenden Stiftungsgelder werden genutzt, um die Ausrüstung des Labors mit optischen Geräten zu komplettieren.
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