Natur und Technik

Die Sonne als wichtigste Energiequelle der Erde steht im Mittelpunkt dieser Folge. Ein Überblick über die Formen der Sonnenenergie un die dazugehörigen Umwandlungsprozesse zeigt, dass praktisch kein Lebensvorgang auf der Erde ohne Energie von der Sonne denkbar ist. Anhand von Beispielen aus der Tier- und Pflanzenwelt werden verschiedene Strategien zur Nutzung des Sonnenlichts vorgestellt und mit technischen Lösungen verglichen, die der Mensch entwickelt hat, um die Sonnenenergie für seine Zwecke einzusetzten. Alle Fächer, alle Jahrgangsstufen: Wir bieten Multimedia-Begleitprogramme zu den Sendungen des Schulfernsehens – mit Fakten zum Thema, didaktischen Hinweisen, Arbeitsblättern, Videos und vielem mehr. (Text: ARD alpha)

Der Großteil der Erde wird von Wasser bedeckt. Vom Weltall betrachtet erscheint die Erde deshalb als blauer Planet. Ohne Wasser gäbe es kein Leben. Ohne Wasser sterben Mensch, Tier und Pflanze, denn sie bestehen zu weit mehr als der Hälfte aus Wasser. Wasser in seinen drei physikalischen Erscheinungsformen ist deshalb auch das Thema von drei „Wasser“-Sendungen aus der Reihe „Natur und Technik“: der Wasserkreislauf in der Natur, Wasser als Niederschlag wie Regen, Schnee und Hagel. Oder als dominierendes Element auf der Erdoberfläche, wo Bäche, Flüsse, Seen und Ozeane zwei Drittel der Erde bedecken.
Oder als kilometerdicke Eisschicht die Pole! Oder Wasser als Schöpfer von imposanten, manchmal auch verheerenden Naturschauspielen – von Riesenwellen über Eisberge und kalbenden Gletschern bis zu den Dampf speienden Geysiren! Warum gibt es Wasser in den drei verschiedenen Formen? Wie wird das Wasser und seine unterschiedlichen Aggregatzustände technisch genutzt? Anwendungen wie die Tiefkühlung und das Kochen von Lebensmitteln, die Nutzung von Wasserkraft zur Energiegewinnung und geothermische Anwendungen runden das Thema „Wasser, Dampf und Eis“ ab. (Text: ARD alpha)

Mit dem unvorstellbar Kleinsten, mit Atomen und Molekülen befasst sich diese Folge der Sendereihe. Zunächst vermitteln Beispiele aus dem Alltag und Tricksequenzen eine bildhafte und anschauliche Vorstellung von der Zusammensetzung der Materie. Anhand der Bestandteile der Luft werden Grundbegriffe der Physik und einfache chemische Reaktionen erklärt. Interessante naturwissenschaftliche Experimente helfen immer wieder beim Verständnis von Vorgängen in der Natur und erläutern praktische Anwendungen in der Technik. (Text: ARD alpha)

Warum kann man im Toten Meer nicht untergehen? Warum schwimmt Öl auf dem Wasser? In der zweiten „Wasser-Sendung“ der Reihe „Natur und Technik“ wird gezeigt, welche Bedeutung der physikalische Begriff „Dichte“ für das Verhalten verschiedener Materialien im Wasser hat. Es wird gezeigt, wie Fische mit Hilfe ihrer Schwimmblase im Wasser schweben. Und wie der Mensch diese Technik beim Tauchen oder beim U-Boot fahren nachahmt, um scheinbar schwerelos in den Tiefen des Wasser zu schweben, zu sinken und zu steigen. Wie in jeder Sendung machen die Schülerinnen und Schüler eigene Experimente, um die theoretischen Erkenntnisse in der Praxis zu testen. (Text: ARD alpha)

Vom Vogelflug bis zum Bambushalm: Die „Ingenieurleistungen“ von Tieren und Pflanzen dienen den Menschen seit jeher als Vorbild für eigene technische Lösungen. In dieser Folge der Sendereihe geht es um die Bionik, die sich inzwischen als eigenständiges Fachgebiet der Ingenieursausbildung etabliert hat. An verschiedenen historischen und modernen Fluggeräten werden in der Sendung die Prinzipien der Bionik erläutert. Spektakuläre und populäre Erfolge wie Schwimmtrikots aus Haifischhaut, der Lotuseffekt für Fassadenanstriche oder Bedachungen und Beispiele aus der Robotik zeigen das ernorme Potenzial, das in der neuen Disziplin steckt. Schließlich gibt es noch einprägsame, im Klassenzimmer oder zu Hause jederzeit nachvollziehbare Experimente rund um das Lernen von der Natur. (Text: ARD alpha)

Der Ursprung des Lebens liegt im Wasser und begann vor vier Milliarden Jahren mit den primitiven Einzellern. Noch heute bedeckt Wasser 2/​3 der Erdoberfläche; ohne Wasser ist nach wie vor kein Leben denkbar. Die Sendung befasst sich mit den vielfältigen Lebensformen im Wasser, vermittelt, wie sich Wasserbewohner fortbewegen und wie sie sich mit ihren Sinnesorganen den dunklen Tiefen der Meere angepasst haben. Weitere Fragen, die diese Sendung beantwortet: Wie atmen Fische und wie kommt der lebensnotwendige Sauerstoff ins Wasser? Warum kann der Blauwal, das größte Tier, das momentan auf der Erde lebt, nur im Wasser existieren? Eine spannende Forschungsreise zu den Geheimnissen der blauen Tiefe! (Text: ARD alpha)

Von den physiologischen Voraussetzungen über die physikalischen Grundlagen von Schall und Licht, spannt sich der Bogen bis zu interessanten Beispielen aus der Tierwelt mit ganz anderen Seh- und Höreigenschaften. Besonderer Wert wird auf die Gefahren für Augen und Ohren und die Möglichkeiten des Schutzes gelegt. Einfache Experimente für zu Hause und in der Schule und eine Rätselfrage mit Suse Sausewind beschließen die Sendung. (Text: ARD alpha)

Frühling, Sommer, Herbst und Winter: Es ist der Rhythmus der Jahreszeiten, der das Leben auf der Erde bestimmt. Doch warum gibt es eigentlich Jahreszeiten? Die Sendung „Die Erde im Jahreskreislauf“ der neuen Schulfernseh-Reihe „Natur und Technik“ macht eine Reise ins Weltall, um ausführliche Antworten auf diese Frage zu geben: Denn die Neigung der Erdachse zur Sonne, um die sie sich die Erde selbst dreht, ist verantwortlich für den Wechsel der Jahreszeiten auf der Nord- und Südhalbkugel. Anschaulich und spannend werden weiter die Veränderungen in der Natur im Laufe eines Jahres auf der Erde erklärt, z. B. das Überwintern von heimischen Tieren und Pflanzen. Experimente, die leicht nachzumachen sind, sowie ein Rätsel schließen die Sendung ab. (Text: ARD alpha)

Der sagenhafte Ikarus, Leonardo da Vinci und natürlich die Pioniere der Luftfahrt haben ihn geträumt, den Traum vom Fliegen. Ein Querschnitt durch die technischen und natürlichen Möglichkeiten des Fliegens bietet diese Folge der Sendereihe Natur und Technik. Es geht um Segler, Drachen und Ballons aber auch um Düsenjets, Senkrechtstarter und Hubschrauber. Die Grundzüge ihrer Flugtechnik werden erläutertund im Vergleich mit dem Flug der Vögel Grenzen und Innovationen der menschlichen Technik aufgezeigt. Zum Nachmachen gibt’s einen Heißluftballon aus einem Teebeutel und Suse Sausewind ist wieder mit einer Rätselfrage dabei. (Text: ARD alpha)

Was passiert mit Zucker, wenn man ihn in ein Getränk rührt? Warum kann man Salatsoße aus Essig und Öl rühren, so lange man will, und trotzdem schwimmen nach kurzer Zeit wieder die Öltröpfchen auf dem Essig? Mit diesen Fragen und mit Szenen beim Abwaschen und Wäschewaschen wird in die Sendung eingeführt. (Text: ARD alpha)

Die Sendung begleitet die Wettermoderatorin Astrid Hofmann bei der Vorbereitung der Wettervorhersage. Sie erklärt die Entstehung des Wetters. (Text: hr-fernsehen)

Reinstoffe, wie man sie in chemischen Labors sieht, kommen im Alltag eher selten vor. Die meisten Stoffe, die uns begegnen, sind Gemische. Sie vermengen verschiedene Arten von Teilchen und lassen sich in zwei Arten unterscheiden. Manchen Gemischen ist schon mit bloßem Auge anzusehen, dass sie aus verschiedenen Bestandteilen bestehen. Ein Beispiel für solche heterogenen Gemische ist der aus Feldspat, Quarz und Glimmer zusammen gebackene Granit. Andere Gemische wirken auf den ersten Blick wie aus einem Guss. Bronze oder Lösungen wie Zuckerwasser sehen aus, als bestünden sie aus einem einzigen Stoff, sind aber homogene Gemische.
Reinstoffe weisen nur eine Sorte von Teilchen auf und sind nicht aus verschiedenen Elementen zusammengesetzt. Daher haben Reinstoffe bei gleichen äußeren Bedingungen stets gleiche Eigenschaften. Zucker beispielsweise schmeckt immer gleich süß. Im Unterschied dazu ändern sich die Eigenschaften von Gemischen mit dem Mischungsverhältnis. Wie süß uns Zuckerwasser vorkommt, hängt davon ab, ob wir nur eine Prise oder gleich mehrere Esslöffel Zucker ins Wasser geben.
Ein anderes Beispiel dafür, wie sich die Eigenschaften von Gemischen ändern, ist das Salzstreuen im Winter. Der Reinstoff Wasser gefriert bei 0° Celsius. Das Gemisch aus Salz und Wasser gefriert erst bei Temperaturen unter Null Grad. So können Gehwege und Straßen bis etwa minus 20 °C eisfrei gehalten werden oder Eisplatten aufgetaut werden. Gemische herzustellen, ist meist nicht allzu schwierig. Sie wieder zu trennen, ist schon nicht mehr so einfach. Aber es geht, zum Beispiel durch das Filtrieren. Dabei werden feste Stoffe von Flüssigkeiten oder Gasen getrennt.
Das Filter ist wie ein Sieb mit sehr kleinen Löchern. Die Flüssigkeiten und Gase gelangen durch das Filter. Sind die Körner des Feststoffes größer als die Poren im Filter, werden sie zurückgehalten. Dieses Prinzip kommt uns technisch sehr zustatten. Etwa beim Staubsauger, der Luft einzieht und ein Gemisch aus Staub und Schmutz mitreißt. Damit der Apparat seinen Zweck erfüllt, muss das im Luftstrom angesaugte Gemisch wieder getrennt werden. Das geschieht im Staubsaugerbeutel, der wie ein Filter wirkt und die groben Partikel zurückhält. (Text: ARD alpha)

Wenn Ballone platzen und Vulkane ausbrechen, wenn Body Flyer in die Luft steigen wie Vögel, wenn ein Bieranstich zur Bierdusche wird oder wenn sich Industrieroboter wie von Geisterhand bewegen, dann hat das mit Druck und Überdruck zu tun. Der richtige Blutdruck ist wichtig für die Gesundheit, und der richtige Reifendruck für die Verkehrssicherheit und die Lebensdauer von Reifen. (Text: hr-fernsehen)

Die Fotosynthese ist die Grundlage für pflanzliches und tierisches Leben auf der Erde. Die Sendung beschreibt die Wasseraufnahme der Pflanzen durch die Wurzeln, die Aufnahme des Kohlenstoffdioxid durch die Spaltöffnungen der Blätter, die Phototlyse des Wassers unter Anwesenheit von Chlorophyll, die Umwandlung von Kohlenstoffdioxid und Wasser zu Zucker und den Aufbau von Zucker zu einem Produkt mit besseren Speicherungseigenschaften, der Stärke. Hintergrundinformationen zur Sendung gibt es unter www.br-online.de/​bildung/​databrd (Text: ARD alpha)

Die Pflanzen im Schulgarten wollen nicht so recht wachsen, deshalb beschließen Schüler und Lehrer, eine Bodenprobe untersuchen zu lassen. In der Forschungsanstalt lernen sie wichtige Kennwerte wie ph-Wert oder Mineralstoffgehalt kennen, mit denen die Güte des Bodens beurteilt werden kann. Damit kann dem Gartenbesitzer eine fundierte Düngeempfehlung gegeben werden. Ein Zeichentrickfilm zeigt anschließend den Aufbau des Bodens. Bei einer Exkursion in den nahen Wald lernen die Schüler die Struktur naturnaher Böden kennen und sammeln einige Bodenbewohner für die Beobachtung mit dem Mikroskop ein. In einem weiteren Trickfilm wird die Aufgabenteilung der Bodenbewohner und ihr Beitrag beim Abbau organischer Substanz erklärt. Zum Schluss werden Eingriffe des Menschen durch die Nutzung des Bodens, besonders die Wirkung von übermäßiger Düngung und von Pflanzenschutzmitteln, gezeigt. (Text: ARD alpha)

Wasser ist nicht nur zum Waschen da, sondern für alle Lebewesen auf der Erde sogar unentbehrlich. Zu Beginn zeigt der Film eine Reihe von wichtigen Verwendungsmöglichkeiten für Wasser. Wenn das kostbare Nass aus dem Wasserhahn kommt, hat es bereits einen weiten Weg hinter sich. Die größten Wasservorräte auf der Erde birgt das Meer. Durch die Sonnenwärme verdunstet Wasser, verdichtet sich in der Höhe zu Wolken, die ihre Last später als Regen und in anderen Niederschlagsformen wieder abladen. Über dem Festland versickert ein Großteil der Niederschläge im Boden und sammelt sich erst an wasserundurchlässigen Schichten als Grundwasser.
Als Quelle oder durch Brunnenbohrungen kommt es wieder zutage. Das Wasser aus natürlichen Quellen sammelt sich in Bächen und Flüssen und gelangt schließlich wieder ins Meer. Ein Teil davon wird abgezweigt und als Brauchwasser von den Wasserwerken ins Leitungsnetz gespeist. Da sowohl die Luft, wie auch der Boden heute mit Schadstoffen belastet sind, muss das Wasser in Wasserwerken häufig mit aufwendigen Methoden gereinigt werden. Auch das Abwasser aus den Haushalten und der Industrie schließlich muss in Kläranlagen vorgereinigt werden, bevor es in den Wasserkreislauf der Natur zurückgeführt wird. (Text: ARD alpha)