angelika sust wunderwerk wabenbau - mint zirkel · 2019. 2. 8. · geniale erfindungen der natur...

Angelika Sust

WUNDERWERK WABENBAUGeniale Erfindungen der Natur

Physik, Chemie, Mathematik (Biologie, Ethik/Philosophie, Kunst)

empfohlen für Sekundar-

stufe II

https://www.aurelia-stiftung.de

https://klett-mint.de/

https://www.bienen-schule.de/

Zugunsten einer leichteren Lesbarkeit wird in diesem Heft nicht immer

ausdrücklich auch die weibliche Form genannt. Selbstverständlich sind

aber immer weibliche und männliche Personen gemeint. Wir bitten für

dieses Vorgehen um Ihr Verständnis.

Das Projekt „Bienen und

Bildung“ erkundet die viel-

fältigen Bezüge zwischen

Bienen und Bildung und

denkt frei über Disziplinen

hinweg: Autorinnen und

Autoren aus der gesamten

Bundesrepublik entwickeln

Unterrichtsentwürfe und

Bildungsprojekte in den

Natur- und Geisteswissenschaften, zusätzlich beschäf-

tigt sich ein Sachbuch mit der Frage, was wir aus der all-

täglichen Auseinandersetzung mit der Biene über den

Kosmos und uns selbst lernen können – all das entsteht

aus dem Dialog zwischen Naturwissenschaftlern,

Philosophen, MINT- und Sprachlehrern, Waldorf-,

Reform- und allgemeinbildenden Pädagogen. Die Ak-

teure dieses Projekts gestatten es sich, Grenzen aus-

zuloten, zu überschreiten und zu durchbrechen, große

und kleine Fragen zu stellen – und sich dabei nicht

vom festen Glauben abbringen zu lassen, dass die Be-

schäftigung mit der Biene lehrreich, inspirierend und

heilsam zugleich sein kann.

Was ist das Besondere? Bei der unterrichtlichen Be-

schäftigung mit dem Thema Bienen finden Kinder und

Jugendliche einen realen Bezug zur lebendigen Natur

und einem rätselhaften Naturwesen, dessen spannende

Geheimnisse sie nach und nach erobern können. Sie

begreifen und berühren einen außerordentlich kom-

plexen und sinnvollen Lebenszusammenhang, der sie

herausfordert, verantwortungsvoll zu handeln und

dazu ermutigt, immer wieder neue Fragen zu stellen,

ohne endgültige Antworten zu erhalten. Und viel-

leicht geht es ja gar nicht „nur“ um die Bienen? Es

scheint mir an der Zeit, unsere Welt viel stärker

– auch im Sinne Alexander von Humboldts –

als ein lebendiges Gebilde zu betrachten,

in dem alles mit allem zusammenhängt, in dem auch die

Geschicke der Bienen und des Menschen aufs Engste

miteinander verquickt sind.

Die Autorinnen und Autoren der Unterrichtsmaterialien

entwickeln ihre Ideen auf dem Hintergrund imkerlicher

und pädagogischer Praxis und werben für einen holisti-

schen Ansatz im Verständnis der Natur.

Einen erfolgreichen Unterricht mit und ohne Bienen

wünscht Ihnen herzlichst

Ihr

Thomas Radetzki

Vorstand Aurelia Stiftung

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STRUKTUR DER LERNEINHEITEN

LIEBE LEHRERINNEN UND LEHRER,

Physik, Chemie, Mathematik (Biologie, Ethik/Philosophie, Kunst) | Sekundarstufe II2

Wunderwerk Wabenbau

empfohlen für

Klassen 8–10em

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5–7

empfohlen für

Sekundarstufe II

WUNDERWERK WABENBAU

DOWNLOAD

Alle Unterrichtsmaterialien können

Sie hier downloaden:

www.mint-zirkel.de/Inspiration-Biene

https://mint-zirkel.de/Inspiration-Biene/


Die Unterrichtsidee auf einen Blick

WUNDERWERK WABENBAUGeniale Erfindungen der Natur

Leitfragen:

Â Worin liegt das Geheimnis des Wachswabenbaus?

Â Was macht den Superorganismus Bienenvolk aus?

Â Was können wir von den Bienen lernen?

Klassen: Sekundarstufe II

Zeitbedarf: 4–6 x 45 Minuten

Fächer: Physik/Chemie, Mathematik,

(Biologie, Ethik/Philosophie, Kunst)

BEZUG ZUM LEHRPLAN

Physik/Chemie: Physikalische und chemische Eigenschaf-

ten des Naturstoffs Bienenwachs, Bionik – technische

Nutzung von Phänomenen der belebten Natur

BEZÜGE ZU WEITEREN FÄCHERN

Mathematik: Zellgeometrie einer Bienenwabe, Umfang

und Flächeninhalt geometrischer Formen im Vergleich,

dichteste Kugelpackung

Biologie: Wabenbau- und andere Lebensprozesse im

Bienenvolk, Superorganismus Bienenvolk

Ethik/Philosophie: Mensch und Natur

Kunst: kreatives Gestalten mit Wabenmuster

KOMPETENZEN

Â In dieser Unterrichtssequenz werden den Schülern

die Besonderheit der Wabenstruktur sowie die

Einzigartigkeit des Wachses nähergebracht.

Â Die Schüler begreifen das Wachs als körpereigenen

Baustoff der Bienen, den die Bienen optimal für ihre

Bedürfnisse nutzen.

Â Sie erwerben Kenntnisse, mit welchen Tricks die

Bienen ihren akkuraten Wabenbau anfertigen.

Â Sie lernen die Bionik kennen und wie der Mensch die

Wabenstruktur für die Technik nutzbar macht.

Â Die Schüler bekommen Einblicke in das Bienenvolk

als Superorganismus, der aufs Engste mit seinem

Wabenkörper verbunden ist.

Â Sie entwickeln ein Verständnis für die Genialität der

Natur und für die Vorteile, die es bringt, wenn man

die Natur in die eigenen Lebensprozesse integriert.

Â Sie lernen, Experimente, Rechenwege und Beweise

zu planen und umzusetzen, um Hypothesen zu veri-

fizieren.

Â Neben naturwissenschaftlichen Methoden werden

Kreativität und (selbst)kritisches Denken gefördert.

MATERIALLISTE

Bienen sind für die Unterrichtssequenz nicht

notwendig.

Â ggf. Bienenwachsstücke (vom Imker, notfalls Wachs-

mittelwände aus dem Imkerbedarf)

Â ggf. Bienenwabe mit Naturwabenbau (vom Imker,

notfalls über die Fotos der Unterrichtssequenz ver-

mittelbar)

Â Pustefix oder ähnliches für Seifenblasen

Â Strohhalme

Â Petrischalen

Â Wasser und Spülmittel

Â Taschenrechner

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Weitere Informationen finden Sie im Begleitbuch „Inspiration Biene“


Lehrerinformation: Wunderwerk Wabenbau

ZUR SACHE

WACHS UND WABENBAU

Wenn ein Honigbienenvolk in einen hohlen Baum ein-

zieht oder – da es in unseren Breitengraden kaum noch

hohle Bäume gibt – in eine vom Imker bereitgestellte

leere Bienenbehausung, beginnen die Arbeiterinnen

sofort mit Ausbau ihrer neuen Behausung. Naturgemäß

bauen sie senkrecht von oben nach unten mehrere, pa-

rallel zueinander ausgerichtete Waben aus Wachs. Eine

Wabe ist ein Gebilde aus röhrenartigen Sechseckzellen,

die dicht an dicht fast waagrecht aufeinander liegen. Die

Zellen werden auf beiden Seiten der Wabe ausgebaut,

getrennt durch eine hauchdünne Wachsmittelwand,

die den gemeinsamen Boden zweier Zellen bildet. Die

Zellen beiderseits der Mittelwand liegen versetzt zuei-

nander, sodass die Ecke von drei aneinandergrenzenden

Sechsecken den Mittelpunkt des Sechsecks auf der an-

deren Seite bildet.

Zwischen zwei benachbarten Waben befindet sich

eine 8 bis 10 Millimeter breite Wabengasse. Dieser so-

genannte Bee Space bietet zwei Bienen gerade so viel

Platz, dass sie ungehindert Rücken an Rücken aneinan-

der vorbeilaufen können. Da es im Bienennest „stock-

dunkel“ ist, orientieren sich die Arbeiterinnen beim

Bauen am Erdmagnetfeld sowie an der Schwerkraft, die

sie dank spezieller Sinneshärchen am Kopf, Brustkorb,

Hinterleib und an den Beinen wahrnehmen.

Körpereigener Baustoff

Die Bienen stellen den Baustoff für ihre Behausung, das

Bienenwachs, selbst her. Speziell für diese Aufgabe mit

Wachsdrüsen ausgerüstete Baubienen scheiden auf der

Unterseite ihres Hinterleibs hauchdünne, weiße Wachs-

plättchen aus. Die Plättchen werden auf ein Bürstchen

am Hinterbein aufgespießt und zu den Mundwerkzeu-

gen transportiert. Gut durchgekaut und angereichert

mit körpereigenem Drüsensekret lässt sich das Wachs

leicht formen und an der gewünschten Stelle anbauen.

Der Wabenbau erfolgt in faszinierender Gruppenarbeit,

wobei sich die Baubienen mit ihren Beinen ineinander

zu Bauketten oder einer Bautraube verhaken. Innerhalb

weniger Tage entsteht nach und nach ein zusammen-

hängendes Wabenwerk aus dicht aneinandergereihten

Sechseckzellen.

Ausgeklügelte Architektur

In den länglichen, sechseckigen Zellen lagern die Bienen

fermentierten Pollen und vor allem Honig, der ihnen

Energie liefert – für sämtliche Arbeiten im und außerhalb

des Bienenstocks und um sich den Winter über warm

zu halten. Mit der Wahl der Sechseckform scheinen die

Bienen mathematisches Kalkül zu beweisen. Denn die

Wabenstruktur lässt sich mit einem Minimum an Bau-

material realisieren – wodurch die Bienen wertvolle

Ressourcen sparen –, dennoch sind die Waben außer-

gewöhnlich stabil und vermögen ein Maximum an Honig

aufzunehmen. Der Verhaltensforscher und Bienenexper-

te Karl von Frisch, der 1973 für seine Arbeiten über die

Tanzkommunikation der Bienen den Nobelpreis erhielt,

schreibt in seinem Buch „Aus dem Leben der Bienen“:

„ Wer zum ersten Mal eine volle Wabe aus dem Stock hebt, staunt über ihr hohes Gewicht. Eine Wabe (…) kann 2 kg Honig aufnehmen (…).

Dabei brauchen die Bienen zu ihrer Herstellung nur 40 g Wachs. “

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Abgebrochene Wabe mit beidseitig ausgebauten Zellen und hauchdünnen Mittelwänden

SCHON GEWUSST?Für den Bau des kompletten Waben-werks werden ungefähr 1.200 Gramm Wachs benötigt, das die Baubienen in

ihren Wachsdrüsen selbst herstellen. Um die Arbeit verrichten zu können, ver-braucht ein Bienenvolk die Energie aus rund 7.500 Gramm Honig.



Sind Bienen mathematisch begabt?

Jede Wabe besteht aus zehntausenden röhrenmäßig

ausgebauten Zellen, deren Querschnitt ein gleichseitiges

Sechseck bildet, ein sogenanntes Hexagon. Die sechs-

eckigen Zellen sind rund 12 Millimeter tief und weisen

einen Durchmesser zwischen 5,2 und 5,4 Millimeter

auf – nur die etwas größeren Brutzellen für die männ-

lichen Bienen (Drohnen) bilden hier eine Ausnahme.

Die Wände der Zellen haben eine Dicke von 0,073 Milli-

metern bei einem Winkel von exakt 120°. Derart regel-

mäßige geometrische Formen, wie sie die Bienenwaben

aufweisen, sind nahezu einzigartig im Tierreich. Wie

gelingt den Bienen diese präzise Bauweise? Gene ra-

tionen von Naturforschern und Mathematikern, darun-

ter Aristoteles (384–322 v. Chr.) und Johannes Kepler

(1571–1630), waren fasziniert von dieser Perfektion. Sie

kamen zu dem Schluss, dass Bienen ein mathematisches

Verständnis haben müssten.

Auch wenn keine mathematische Begabung dahinter

steckt, so ist die Lösung dieses Rätsels nicht weniger

faszinierend. Bienen nutzen für ihr geniales Werk eine

besondere Eigenschaft des Baumaterials. Am Anfang

stellen sie kleine Wachsschälchen her, angeordnet in

dichtester Kugelpackung. Diese werden zu zylinder-

förmigen Zellstrukturen ausgebaut, wobei ihr eigener

Körper den Bienen als Schablone dient. Bienenwachs,

das sich aus rund 300 verschiedenen chemischen Be-

standteilen zusammensetzt, besitzt – wie Glas – die

physikalischen Eigenschaften einer Flüssigkeit. Es hat

keinen festen Schmelzpunkt, doch seine Viskosität und

Formbarkeit nimmt bei Erwärmung zu. Durch die röh-

renartigen Zellformen ist das Wachs inneren mechani-

schen Spannungen ausgesetzt. Wird es auf ungefähr

40 Grad Celsius erwärmt, gehen die bislang ungeordne-

ten Wachsmoleküle (amorpher Zustand) in einen quasi-

kristallinen Zustand mit paralleler Ausrichtung über.

Dank diesem Selbstorganisationsprozess des Wachses

entstehen glatte, gleichmäßig dünne Zellwände in exak-

ten Winkeln zueinander. Ein ähnliches Phänomen lässt

sich bei Seifenblasen beobachten, die aufeinandertref-

fen und sich über glatte Flächen verbinden.

Heiße Bienen

Wie wird das Wachs im Bienenvolk auf 40 Grad Celsius

erwärmt? Mit der Energie des Honigs sind Bienen

in der Lage, aktiv Wärme zu erzeugen. Wenn sie ihre

Flügel auskoppeln und ihre Flugmuskulatur quasi „im

Leerlauf“ erzittern lassen, können sie ihre Körper auf

über 40 Grad Celsius aufheizen. Arbeiterinnen – Jürgen

Tautz nennt sie Heizerbienen – schlüpfen in die Zellröh-

ren, vibrieren so lange mit ihren Muskeln, bis das Wachs

sich von selbst verformt. Übrigens: Dank ihrer Fähigkeit

Wärme zu erzeugen, können Honigbienen als ganzes

Volk den Winter überleben und die im Brutnest erfor-

derliche Temperatur von nahezu konstanten 37 Grad

Celsius aufrechterhalten.

Exkurs: BEE-onik – Wabenbau in der Technik

Eine leichte, stabile Struktur, die sich mit einem Mi-

nimum an Materialaufwand verwirklichen lässt, ist

nicht nur im Bienenstock attraktiv. Die Wabenform

fand schnell Nachahmer im technischen Bereich, vor

allem im Leichtbau, wie etwa in der Luft- und Raum-

fahrt, im Schiffbau, Hochbau oder in der Automobil-

branche. Auch bei Ziegelsteinen, Verpackungsmate-

rialien, Kuppelgewölben, Surfbrettern, Snowboards

etc. kommen Wabenstrukturen zum Einsatz.

Intranet, Immunsystem und Gedächtnis

Die Sechseckzellen sind nicht nur Vorratskammern, das

Wabenwerk hat weitaus mehr Funktionen:

Â Es dient als Kinderstube für die Brut und zeitweise als

Schlaf- und Ruheräume für erschöpfte Arbeiterinnen.

Â Von den Bienen komplett mit antibakteriellem Propo-

lis (von Baumknospen gesammeltes und mit Speichel

angereichertes Kittharz) überzogen, wirkt der Wa-

benbau im Volk wie ein schützendes Immunsystem.

Â Die röhrenartig angelegten Sechseckzellen sind an

den äußeren Rändern mit Wachswülsten versehen,

wodurch auf der gesamten Wabenoberfläche ein

ebenes zusammenhängendes Wabennetz entsteht.

Dieses Netz ist von immenser Bedeutung für die

Kommunikation im Stock. Es leitet Vibrationen weiter,

die die Bienen mit ihrer Flugmuskulatur erzeugen und

über ihre Beine auf die Wabenoberfläche übertragen.

Auf diese Weise kann eine Sammlerin im wuseligen

Stock inne ren auf sich aufmerksam machen: „Kommt

her und folgt mir, ich habe euch etwas mitzuteilen!“

Â Im Wachs ist der unverkennbare Duft des Volkes ge-

speichert. Wie eine Signatur ist der Stockduft Teil der

Identität der Kolonie. Da auch die Chitinpanzer mit

einer Wachschicht überzogen sind, trägt jede Biene

als Erkennungsmerkmal den stockeigenen Geruch

an sich. Wer fremdartig duftet, wird von den Wäch-

terbienen am Nesteingang angegriffen und darf nicht

eintreten.



Â Das Wabenwerk ist Klimaanlage und Wärmeregula-

tor: Der Bee Space in den Wabengassen sorgt für eine

gute Luftzirkulation und verhindert Wärmeverluste.

Das Bienenwachs besitzt sowohl isolierende als auch

wärmeleitende Eigenschaften, was unter anderem bei

der Aufzucht der Brut sehr entscheidend ist.

Â Im Hohlraum der Bienenbehausung hat der Waben-

bau eine stützende und formgebende Funktion – ähn-

lich einem Skelett wächst er mit, wenn sich das Volk

vergrößert. Aus dem eigens ausgeschiedene Wachs

bauen sich die Bienen einen Körper, auf und in dem

sie sich aufhalten. Honigbienen verbringen ungefähr

90 Prozent ihres Lebens auf ihrem Wabenkörper!

Der Bien – ein super Organismus

Da die Bienenkolonie nur in ihrer Gesamtheit überle-

bensfähig ist, in der alle Individuen wie die Zellen eines

Körpers zusammenarbeiten und miteinander verbunden

sind, wird das Bienenvolk oft als ein einziger funktionie-

render Organismus verstanden. Dieser Gedanke spiegelt

sich im Begriff „der Bien“ wider, der bereits im 19. Jahr-

hundert aufkam. In der modernen Forschung hat sich die

Bezeichnung „Superorganismus“ durchgesetzt. Zum Su-

perorganismus Honigbienenvolk gehören nicht nur alle

Bienen der Kolonie – die Arbeiterinnen, Drohnen und

die Königin –, sondern auch das Wachswabenwerk, das

dem Volk als Vorratskammer, Kinderstube, Immun- und

Kommunikationssystem, als Gedächtnis, Tanzboden und

Stützgerüst im Hohlraum der Bienenbehausung dient.

Von den Bienen lernen

Wo sind die Grenzen eines Lebewesens, eines ineinan-

der verzahnten, gut funktionierenden Organismus? In

jedem intakten Ökosystem sind alle darin enthaltenen

Mitglieder aufs Engste miteinander verbunden. Fällt

eines davon weg, verschiebt sich das ganze System oder

stirbt schlimmstenfalls ab.

Über Jahrmillionen haben sich Bienen und Blüten-

pflanzen evolutionär zu einem perfekten System wei-

terentwickelt: Die Blüten stellen den Bienen Nektar

als energiereiches Futter zur Verfügung. Im Gegenzug

sorgen die Bienen für eine punktgenaue Bestäubung der

Pflanzen und garantieren damit deren Fortpflanzung.

Ein Geben und Nehmen ohne auszubeuten, eine für

beide Seiten gewinnbringende Symbiose, die letztlich

die Fruchtbarkeit des Planeten Erde hervorgebracht

hat. Gehören ebenfalls die Blütenpflanzen zum Orga-

nismus Bienenvolk dazu?

Welche Rolle spielt die Sonne? Die Sammlerinnen einer

Kolonie fliegen aus, um die von den Blütenpflanzen im

Nektar verstoffwechselte Energie der Sonne zu tanken.

Im Bienenstock wird Nektar in haltbaren Honig ver-

wandelt und als Energiereserve für sämtliche Lebens-

prozesse des Bienenvolkes gelagert … Solche Gedan-

kenexperimente lassen sich unendlich fortsetzen und

bieten viel Diskussionsstoff, vor allem, wenn der Mensch

als Wesen intergiert wird.

Nicht umsonst haben sich viele große Geister mit den

Honigbienen beschäftigt. Wenn wir genau hinsehen,

öffnen sie uns sehr anschaulich die Augen und schärfen

unseren Blick für das Ganze, für das Wesen des Lebens,

das Wesen der Natur. Wir können die Bienen zum Vor-

bild nehmen – nicht nur im Sinne der Bionik. Sie lehren

uns, sich ums Ganze zu kümmern.

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LITERATURTIPPS

Tautz, J. (2007). Der Bien – Superorganismus

Honigbiene. 2-CD-Set. Berlin: Supposé.

Tautz, J. & Steen, D. (2017). Die Honigfabrik: Die Wunderwelt

der Bienen – eine Betriebsbesichtigung. Gütersloh: Gütersloher

Verlagshaus.

Tourneret, E., de Saint Pierre, S. & Tautz, J. (2018). Das Genie

der Honigbienen. Stuttgart: Ulmer.

Ein Blick in diese Bienenbehausung veranschaulicht eindrücklich den Superorganismus Bienenvolk

LINKTIPP

Ökosystemdienstleistungen: der vielfältige Nutzen,

den der Mensch aus den Ökosystemen zieht.

www.nabu.de/imperia/md/content/nabude/naturschutz/

__kosystemdienstleistungen.pdf

QUERVERWEIS

Ergänzen können Sie den Unterricht mit Modul

„Schwarmintelligenz und Kommunikation“.

http://www.nabu.de/imperia/md/content/nabude/naturschutz/__kosystemdienstleistungen.pdf

http://www.nabu.de/imperia/md/content/nabude/naturschutz/__kosystemdienstleistungen.pdf



ZUM UNTERRICHT – DER VERLAUF IM ÜBERBLICK

Einführung der

Sache/Problem-

stellung im Plenum

15 Minuten

Â Wo lagern die Bienen ihren Honigvorrat, der

sie über den Winter bringt und aus dem sie

Energie für sämtliche Arbeiten und Lebens-

prozesse ziehen?

Â Wie sieht die Struktur genau aus?

Â Woraus besteht sie?

Â Warum ist die Wabenstruktur die bestmögliche

Wahl?

Â Warum wären runde, dreieckige, quadratische

Formen dicht an dicht gepackt weniger geeignet?

Brainstorming, Sammeln von

Hypothesen und Vermutungen

Folien 1 und 2 zeigen in

mehreren Ansichten den

Wachswabenbau der Bienen

Folie 2 Hypothesenbildung

(Lösung: Beste Material-

ausnutzung bei geringstem

Materialaufwand und höchste

Stabilität, die runde Form

bietet zwar mehr Raum,

erfordert jedoch viel mehr

Material.)

Arbeit in zwei

Arbeitsgruppen,

30 Minuten,

Gruppenwechsel

möglich nach

15 Minuten,

Austausch der

Ergebnisse

15 Minuten

Â Sechseck, Kreis, Quadrat, Dreieck: Wie lässt sich

überprüfen, welche Form am meisten Fassungs-

vermögen besitzt?

Â Eine Arbeitsgruppe überlegt sich einen

Rechenweg und rechnet aus.

Â Eine Arbeitsgruppe überlegt sich ein passendes

Experiment.

AB 1

AB 2

Erläuterung der

Sache/Problem-

stellung im Plenum

10 Minuten

Rätsel: Sind Bienen mathematisch begabt? Die

verblüffende Exaktheit des Wabenbaus

Arbeit in Kleingruppen

15 Minuten

Experiment: Die sechseckige Seifenblase AB 3

Lösung Folie 3

Unterrichtsgespräch

und Gruppenarbeit

20 Minuten

BEE-onik – Ideenklau im Bienenstock AB 4

Erläuterung der

Sache/freies Unter-

richtsgespräch,

offene philosophi-

sche und (selbst)

kritische Diskussion

30–45 Minuten

Â Der Bien – das Volk als Superorganismus

Â Wachskörper als wesentlicher Bestanteil des

Bienenvolkes

Â Was gehört alles zu einem Organismus?

Â Welche Naturstoffe oder Lebewesen sind unver-

zichtbar für das menschliche Leben? An welchen

Naturkreisläufen sind wir beteiligt? Welche öko-

logischen Systeme nutzen wir? Welche nutzen wir

nicht (mehr)?

Folie 4

Puffer

Gruppenarbeit

30 Minuten

Durchführen des oben erdachten Experiments oder

freies, kreatives Gestalten mit Wabenmustern

Grafik Seite 8



ERLÄUTERUNGEN DES UNTERRICHTSVERLAUFS

Am Anfang wird die Frage aufgeworfen, worin die

Honigbienen ihren Honig aufbewahren, beziehungs-

weise wie diese Struktur genau aussieht und woraus

der Wabenbau besteht. Die Folien 1 und 2 zeigen ver-

schiedene Ansichten des Wabenwerks. Um die Thematik

sinnlich erfahrbar zu machen, wäre es schön, eine Natur-

bauwabe vom Imker sowie mehrere kleine Wachsstücke

herumzureichen. Wenn die Schüler das Wachs länger in

den Händen halten, merken sie die durch Wärme zuneh-

mende Viskosität, die später noch von Bedeutung sein

wird. Um einen Bogen zu den kritischen Betrachtungen

am Ende der Unterrichtseinheit zu spannen, können

bereits jetzt die symbiotischen Zusammenhänge her-

ausgearbeitet werden: Bienen stellen das Wachs für den

Bau ihrer Waben – mit der Energie des Honigs – selbst

her. Honig wiederum ist haltbar gemachter Nektar, den

die Blütenpflanzen mithilfe der Sonnenenergie produ-

zieren und ihren Bestäubern seit Jahrmillionen anbieten.

In den nächsten Schritten wird nach und nach erarbei-

tet, warum die Wabenform die bestmögliche Struktur

ist (höchste Stabilität und beste Materialausnutzung bei

geringstem Materialverbrauch). Die Schüler sollen frei

assoziieren und Hypothesen aufstellen, die sie im wei-

teren Verlauf durch methodisches Arbeiten und wissen-

schaftliche Planung selbst verifizieren oder widerlegen.

Aufgeteilt in zwei Arbeitsgruppen überlegen sie Rechen-

wege ( Arbeitsblatt 1) und entwickeln Experimente

( Arbeitsblatt 2), die zu einem repräsentativen Ergebnis

führen sollen.

Zur Einführung der nächsten rätselhaften Fragestellung

kann noch einmal Folie 2 aufgelegt oder die Naturbau-

wabe gezeigt werden: Die Präzision und Exaktheit des

Wabenbaus lässt vermuten, dass Bienen ein mathema-

tisches Verständnis haben. Das Seifenblasen-Experi-

ment ( Arbeitsblatt 3 und Folie 3) veranschaulicht

die physikalisch anspruchsvolle Lösung des Rätsels auf

spielerische Weise. Bienen sind in der Lage Wärme zu

erzeugen und profitieren von den Selbstorganisations-

prozessen, die im Wachs bei Erwärmung automatisch

stattfinden. Hier kann betont werden, dass die Bienen

mit dem von ihnen selbst produzierten (körpereigenen)

Baustoff bis aufs Engste verbunden sind und ihn opti-

mal ausnutzen.

Arbeitsblatt 4 geht näher auf den Nutzen der Waben-

struktur in der Technik ein und inspiriert die Schüler, wie

ein Bioniker zu denken.

Um das offene Unterrichtsgespräch beziehungsweise

die freie philosophisch-ethische und (selbst)kritische

Diskussion am Ende vorzubereiten, benötigen die Schü-

ler noch einige Informationen über den Superorganis-

mus Bienenvolk. Erläuterungen zum Bien (siehe Seite 6)

sowie der Gedanke, dass der Wachswabenkörper we-

sentlicher Bestandteil des Superorganismus ist, können

mit Fotos ( Folie 4) oder idealerweise mit einem Besuch

bei einem wesensgemäßen Imker demonstriert und er-

lebbar gemacht werden. Das Gespräch soll bewusst frei

und mit offenem Ausgang geführt werden können und

wird hier nicht mit einem konkreten Arbeitsauftrag

verknüpft.

Wenn noch Zeit und Lust übrig ist, können die Schüler

entweder das auf Arbeitsblatt 2 entwickelte Expe-

riment durchführen oder mit Wabenmustern grafisch

kreativ werden. Allein das Entwerfen und Übereinan-

derschieben zweier deckungsgleicher Wabenelemente

bringt überraschende Effekte – die man übrigens auch

beim Naturwabenbau entdecken kann, da die Bienen

die Sechseckzellen versetzt zueinander auf beiden

Seiten der Wabe ausbauen (siehe Seite 4 und Folie 2).

Dadurch entstehen Würfel, Treppen oder sonstige

Muster, mit denen man sich gestalterisch ausleben kann

(siehe Grafik unten).

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Gestalterisches Experimentieren mit Wabenstrukturen

9© Als Kopiervorlage freigegeben. Aurelia Stiftung und Klett MINT GmbH Physik, Chemie, Mathematik (Biologie, Ethik/Philosophie, Kunst) | Sekundarstufe II

Wunderwerk Wabenbau

Folie 1

WABENBAU DER HONIGBIENEN

In faszinierender Gruppenarbeit …

… um Pollen und Honig darin zu lagern.

… mit der Energie des Honigs gebaut …

Arbeiterinnen bilden Bauketten oder -trauben Wachs ausschwitzende Baubienen

Gegenseitiges Füttern – Baubienen müssen regelmäßig mit Honig „aufgetankt“ werden

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Wunderwerk Wabenbau

Folie 2

WABENBAU DER HONIGBIENEN

Geniales Werk von höchster Präzision

Frisch gebaute Waben sind schneeweiß

Erst mit der Zeit werden die Waben dunkler und gelblich

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Wunderwerk Wabenbau

Arbeitsblatt 1

GEOMETRISCHE FORMEN AUF DEM PRÜFSTAND Warum ist eine Struktur aus regelmäßigen Sechsecken die beste Wahl?

Bienen könnten ebenso gut runde bzw. zylinderförmige Zellen bauen – oder quadratische oder dreieckige Formen.

Überprüfe rechnerisch, welche der abgebildeten geometrischen Grundformen größte Fassungsvermögen besitzt.

1. Was musst du beachten, damit der Vergleich aussagekräftig ist?

2. Der einheitliche Umfang U sei 15 Zentimeter. Schreibe die Formeln für die Umfangberechnungen auf oder leite sie

her. Ermittle jeweils die unbekannten Seitenlänge a beziehungsweise den Radius r oder Durchmesser d.

Umfang regelmäßiges Sechseck (Hexagon):

Formel:

Rechnung:

Umfang Kreis:

Formel:

Rechnung:

Umfang Quadrat:

Formel:

Rechnung:

Umfang gleichseitiges Dreieck:

Formel:

Rechnung:


Wunderwerk Wabenbau

3. Schreibe die Formeln für die Berechnung des Flächeninhalts auf oder leite sie her. Berechne die jeweiligen

Flächeninhalte mit den oben ermittelten Seitenlängen a beziehungsweise dem Radius r oder Durchmesser d.

Flächeninhalt Hexagon:

Formel:

Rechnung:

Flächeninhalt Kreis:

Formel:

Rechnung:

Flächeninhalt Quadrat:

Formel:

Rechnung:

Flächeninhalt gleichseitiges Dreieck:

Formel:

Rechnung:

4. Welche Form hat – bei gleichem Umfang – den größten Flächeninhalt?

5. Welche Vorteile hat eine Wabenstruktur gegenüber einer dichtesten Kugelpackung?


Wunderwerk Wabenbau

Arbeitsblatt 2

GEOMETRISCHE FORMEN AUF DEM PRÜFSTAND Warum ist eine Struktur aus regelmäßigen Sechsecken die beste Wahl?

Bienen könnten ebenso gut runde bzw. zylinderförmige Zellen bauen – oder quadratische oder dreieckige Formen.

Entwickle ein Experiment, mit dem du ermitteln könntest, welche der abgebildeten geometrischen Grundformen das

größte Fassungsvermögen besitzt.

1. Was musst du beachten, damit der Vergleich aussagekräftig ist?

2. Skizziere deine Idee für ein Experiment.

3. Welche Schwierigkeiten oder Ungenauigkeiten könnten auftauchen?

4. Welche Materialien könntest du leicht besorgen?


Wunderwerk Wabenbau

Arbeitsblatt 3

EXPERIMENT: DIE SECHSECKIGE SEIFENBLASE

Ist es möglich, eine sechseckige Seifenblase herzustellen? Wenn ja, warum? Wenn nein, warum nicht? Überlege und

probiere aus! Brauchst du noch etwas, damit das Experiment gelingt?

Hypothese mit Begründung:

Durchführung des Experiments:

Ergebnis und Bewertung der Hypothese:

Verfügbare Materialien: Â Puste-Fix

Â Wasser

Â Spülmittel

Â Petrischale

Â Strohhalm

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Wunderwerk Wabenbau

Folie 3

DIE SECHSECKIGE SEIFENBLASESelbstorganisationsprozesse von Materialien

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Wenn sich zwei oder mehrere Seifenblasen berühren, verbinden sie sich über eine glatte Fläche miteinander. Ähnliche

Selbstorganisationsprozesse finden beim Bau der Wachswaben im Bienenstock statt.

Im Experiment „Die sechseckige Seifenblase“ sieht das so aus:


Wunderwerk Wabenbau

Arbeitsblatt 4

BEE-ONIK – IDEENKLAU IM BIENENVOLKBionik: Beobachtungen in der Biologie finden ihren Nutzen in der Technik

In der Bionik werden Phänomene und Lösungen der belebten Natur erforscht und für technische An-

wendungen nutzbar gemacht. Vom Wabenbau der Honigbienen inspiriert findet die Wabenstruktur

heute in zahlreichen Bereichen ihre Anwendung.

Warum ist das Wabenwerk der Honigbienen für technische Anwendungen so attraktiv?

Wo könnten Wabenstrukturen sinnvollerweise zum Einsatz kommen?

Warum sind Waben so stabil?

Informiert euch über Wabenplatten. Wo habt ihr sie schon einmal gesehen? Wofür würdet ihr sie nutzen?

Ideen aus dem Bienenstock: sehr stabile und leichte Wabenplatten

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Wunderwerk Wabenbau

Folie 4

SUPERORGANISMUS BIENENVOLK

Das Wabenwerk ist wesentlicher Bestandteil des Superorganismus Bienenvolk

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Lösungen: Wunderwerk Wabenbau

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Autorin

ANGELIKA SUST

WUNDERWERK WABENBAU

Angelika Sust gründete 2005 in Berlin das Textlabor

Sust – Raum für Kinder- und Jugendmedien, Bienen-

projekte und Naturpädagogik. Als freie Autorin und

Lektorin schreibt und konzeptioniert sie Bienenbücher

sowie Kinder- und Jugendbücher für verschiedene

Verlage. Ausgleichend zur Schreibtischtätigkeit ist sie

Shiatsu-Praktikerin, Naturpädagogin und Imkerin: Sie

gibt ganzheitliche Shiatsu-Behandlungen und gestaltet

Workshops über Bienen, Honig und Blütenvielfalt für

Kinder und Erwachsene direkt am Bienenstock.

Der Ulmer Verlag veröffentlichte 2016 ihr Buch über

wesensgemäße Bienenhaltung für Imkereieinsteiger

„Unsere ersten Bienen“. Als Co-Autorin verfasste sie mit

Demeter-Imker und Autor Günter Friedmann das um-

fassende Praxishandbuch „Bienengemäß imkern“, und

in enger Zusammenarbeit mit dem Bienenexperten und

Autor Jürgen Tautz erschien 2018 der großformatige

populärwissenschaftliche Bildband „Das Genie der

Honigbienen“.

„ Honigbienen faszinieren mich! Sie zeigen eindrücklich und vorbildlich das Wesen der

Natur – als perfekt funktionierende, nachhaltig handelnde Gemeinschaft, die seit Jahrmillionen

in enger Symbiose mit ihrer Umgebung lebt. Eine Biene allein macht noch keinen Honig. Wir sollten uns gemeinsam von der Energie und Intelligenz des Schwarms beflügeln und anstacheln lassen, denn dann kann etwas entstehen, das uns und allen anderen das

Leben versüßt! “

Angelika Sust

IMPRESSUM

1. Auflage Februar 2019

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Redaktion und Autorenkoordination: Frank Haß, Kirchberg, und

Jörg Schmidt, Andernach

Projektkoordination und Herstellung: Petra Wöhner, Klett MINT GmbH

Satz: Tanja Bregulla, Aachen

Eine Zusammenarbeit der Aurelia Stiftung und der Klett MINT GmbH

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LITERATURTIPP

Sust, Angelika (2016).

Unsere ersten Bienen. Stuttgart: Ulmer.

WUNDERWERK WABENBAU

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angelika sust wunderwerk wabenbau - mint zirkel · 2019. 2. 8. · geniale erfindungen der natur...

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