Zugl.: Wien, Univ., Diplomarbeit, 2006

Techn. Univ., Diss--Berlin, 1999.

Zugl.: Köln, Univ., Diss., 2005

Techn. Universiẗat, Diss., 2002--Berlin.

Univ., Diss.--Roskilde, 2006. / Literaturverz. S. 475 - 512.

In der vorliegenden Arbeit wurde eine Rejuvenilisierung durch die In-vitro-Vermehrung von Ziergehölzen anhand verbesserter Adventivwurzelbildung bei der Stecklings- und Steckholzvermehrung nachgewiesen. Weiterhin wurden Aussagen zur Dauer der Rejuvenilisierung bei vegetativ erzeugten Nachkommen von In-vitro-Mutterpflanzen getroffen. Das Überwinterungsverhalten bewurzelter Stecklinge aus verschieden juvenilen Mutterpflanzenherkünften wurde an vier Überwinterungsorten verglichen. Zur Lokalisation und zum zeitlichen Ablauf der Adventivwurzelbildung bei Stecklingen aus verschieden juvenilen Mutterpflanzenherkünften wurden histologische Studien durchgeführt. Parallel dazu wurden die Veränderungen der Peroxidase-Aktivität im Stecklingsgewebe während der Adventivwurzelbildung ermittelt, und mit den Ergebnissen der histologischen Untersuchungen verknüpft. / The results of the study suggest an apparent rejuvenation effect after in vitro propagation of woody plants by increasing adventitious rooting in softwood and hardwood cuttings. In addition data are presented for the duration of rejuvenation effect in juvenile stock plants after in vitro propagation and for overwintering success of juvenile cuttings in comparison with cuttings of conventional propagated stock plants. Histological studies to location and development of adventitious root formation in cuttings from different juvenile stockplants complete the morphological findings. Some of the test plants were used to determine the peroxidase activity level within the cutting tissue during adventitious rooting. Peroxidase activity is assumed to act as a boichemical marker for the ease of adventitious rooting.

Die vorliegende Forschungsarbeit leistet einen Beitrag zu einem nach phytosanitären und hygienischen Kriterien unbedenklichen Einsatz von Komposterden in Gartenbau und Landwirt-schaft. Das Pilzspektrum von Biomüllkomposten aus zwei verschiedenen Kompostierungsverfahren (offene Mietenrotte bzw. Rottebox) wurde im Verlauf der Rotte erfaßt. Insgesamt 960 Kompostproben, mit einem Trockengewicht von 6,9 g, wurden untersucht. 1187 Isolate konnten bestimmt und 99 Pilzarten aus 43 Gattungen zugeordnet werden. Am Ende der Vorrotte war das Pilzspektrum der Frischkomposte aus beiden Herstellungsverfahren auffallend gering, im Probenmaterial aus der offenen Mietenkompostierung noch deutlicher als im rotteboxbehandelten Material. Im Falle der offenen Mietenkompostierung ging das Artenspektrum der Komposte während der Nachrotte zurück. In dem mittels Rottebox hergestellten Fertigkompost erweiterte sich das Pilzspektrum während der Nachrotte um das Zwei- bis Dreifache. Die Pilzflora der Frisch- und Fertigkomposte umfaßte fast ausschließlich saprophytische und unter phytosanitären Gesichtspunkten unbedenkliche oder antagonistisch wirkende Pilzarten. Nur in einer Charge des rotteboxbehandelten Materials trat das als pathogen bekannte Pythium irregulare auf. Fast 70 % der Gesamtpilzflora setzte sich aus 15 Pilzarten zusammen. Diese dominierende Pilz-flora und ein Isolat von Pythium oligandrum wurde auf ihr antagonistisches Potential gegenüber den vier phytopathogenen Pilzen Pythium ultimum, Gaeumannomyces graminis var. graminis, Rhizoctonia solani und Fusarium oxysporum f. sp. pisi in vitro bei 10 °C und 20 °C untersucht. In unterschiedlichem Umfang waren bei beiden Temperaturen Trichoderma atroviride, Pythium oligandrum, Penicillium expansum, Mucor hiemalis, Mucor circinelloides und Mortierella stylospora signifikant antagonistisch wirksam. Zusätzlich wurden Biotests an Erbsen- und Weizenkeimlingen mit diesen nachweislich antago-nistisch wirkenden Pilzarten, mit Ausnahme von Mucor circinelloides, durchgeführt. Fusarium redolens wurde als zusätzliches Pathogen ausgewählt. Die antagonistische Wirksamkeit der aufgeführten Pilzarten aus Komposterde konnte in vivo bestätigt werden. Daraus läßt sich schließen, daß die Pilzflora von Komposten durch gezielte Rottesteuerung qualitativ und quantitativ beeinflussbar ist. Außerdem kann die Analyse der Pilzflora als Indikator zur Bewertung antiphytopathogener Wirkungen und hygienischer Unbedenklichkeit von Komposterden dienen. / The study is a contribution to the knowledge of the antiphytopathogenic properties of biogenic waste compost used in gardening and agriculture. The fungal species community of commercially composted organic household waste was recorded. The decomposition process of two different composting methods (as an open heap or rotting in a box) was monitored. A total of 960 compost samples with a dry weight of 6,9 g were studied. 1187 isolates repre-senting 99 species out of 43 genera were identified. The fresh and matured composts contained mostly saprophytic and apathogenic fungi or species with antiphytopathogenic properties. In the case of the compost, rotted in a heap, the fungal species community dropped during the maturing process. By contrast to that, the fungal species community of the compost rotted in a box increased twice to threefold during the maturing process. The known pathogen Pythium irregulare could be isolated out of a single sample. 15 fungal species were found to be dominating the community of all investigated compost heaps. Almost 70 % of all isolates belonged to this group. The dominating fungal species and an isolate of Pythium oligandrum were checked by the biotic series method at 10 °C and 20 °C against the following four fungal pathogens: Pythium ultimum, Gaeumannomyces graminis var. graminis, Rhizoctonia solani, and Fusarium oxysporum f. sp. pisi. Significant antagonistic properties at both temperatures were shown to varying degrees by Trichoderma atroviride, Pythium oligandrum, Penicillium expansum, Mucor hiemalis, Mucor circinelloides and Mortierella stylospora. To prove the results, several biotests on seedlings of wheat and pea with these selected species, with the exception of Mucor circinelloides, were also made. Fusarium redolens was chosen as an additional pathogen. The antagonistic properties of the above listed fungal species taken from compost could be confirmed in vivo. It can be concluded that the fungal species community of compost can be influenced in quality and quantity by controlling the rotting process. Besides, the fungal community spectrum can be used as an indicator for the phytosanitary quality and the antiphytopathogenic properties of compost.

Die Untersuchungen zur Physiologie der Beziehungen zwischen Milchleistung und Fruchtbarkeit beinhalten erstens Einzeltieruntersuchungen (n=78 Kühe) zum Beginn der Ovaraktivität p.p., gemessen am Milchprogesterongehalt, zu den Stoffwechselparametern Glukose, Harnstoff, Protein, Cholesterol, Triglyceride, Phosphor und den Aktivitäten der Enzyme GLDH und GOT im Blutplasma sowie zu Milchleistungs- und Fruchtbarkeitsmerkmalen dieser Kühe. Sie wurden an deutschen und israelischen Kühen angestellt. Die 305-Tageleistung beträgt ca. 7500 bzw. 10200 l/Kuh. Unabhängig von der Leistung setzen die 1. und 2. Ovulation durchschnittlich am 19. und 36. Tag ein. Die stoffwechselphysiologischen Abläufe spielen sich trotz großer Leistungsunterschiede auf ähnlichem Niveau ab. Einzelne klinisch-chemische Parameter weisen in speziellen Beziehungen zu anderen Merkmalen Umkehrungen im Vorzeichen der Korrelationen auf. Von einer Adaptation der Stoffwechselwege an spezifische Bedingungen kann ausgegangen werden. Eine Häufung von Kühen ohne Ovulation bis zum 50. Tag p.p. ist nicht zwingend an die Leistung gebunden. Die ovariellen Aktivitäten bis 30 Tag p.p. geben eine relativ genaue Prognose der folgenden Fruchtbarkeit. Zweitens werden die Beziehungen zwischen Milchleistungs- und Fruchtbarkeitsmerkmalen in acht deutschen Herden (n=3225 Kühe, nach Laktationen), 207 israelischen Kibbuzherden sowie innerbetrieblich in einer nordamerikanischen Herde (n=320 Kühe) analysiert. Die Variabilität der Zwischentragezeit wird nur zu ca. 5% durch die Variabilität der Milchleistung bestimmt. Mit steigender Rastzeit steigt der Besamungserfolg. Für die Zwischentragezeit existiert ein Optimum bezüglich Ausschöpfung des Milchleistungspotentiales, das sich mit dem betriebswirtschaftlichen Optimum deckt, wenn die ZTZ leistungsabhängig festgelegt wird. Für höher veranlagte Kühe ist ein Kalbeintervall über ein Jahr hinaus sinnvoll und läßt insbesondere eine höhere Persistenz der Laktation erwarten. Für Kühe mit hohem Eiweiß-Fett-Verhältnis werden physiologische Vorteile ermittelt. Drittens wird mit Untersuchungen zu Auswirkungen des Erstkalbealters auf Leistung, Fruchtbarkeit und Schwergeburtenrate die Betrachtung des gesamten Reproduktions-prozesses geschlossen. Ein Erstkalbealter von 24-26 Monaten ist zu empfehlen. Im Ergebnis dieser physiologischen Analysen sowie unter Einbeziehung betriebswirtschaftlicher Berechnungen zur optimalen Zwischentragezeit wird ein tierindividuell und herdenspezifisch arbeitendes Fruchtbarkeitsmanagementsystem entwickelt. Dieser REPROSYS-FRUCHTBARKEITSPLANER KUH wird an 81 Kühen einer Versuchsanwendung und -auswertung unterzogen. / Firstly, the investigation of the physiology of the relations between milk performance and fertility includes experiments with single animals at the beginning of the first and second ovarian activity p.p., measured by progesteron in milk, investigations of metabilic parametres, such as glucosis, urea, proteine, cholesterol, triglycerides, phosphorus and activity of the enzymes GLDH and GOT in blood plasma as well as these cows' characteristics in milk performance and fertility. The tests were carried out with German and Isreli cows with 305-day-milk yield of 7500 resp. 10200 litres per cow. On average, the ovarian activity starts on the 20th day (1st ovulation) and on the 35th day (2nd ovulation), independently from milk yield. Metabolic processes occur on a similar level, despite big differences in performance. Several of the investigated parametres show - in special relations to other characeteristics - reversions in the pre-sign of the correlations. One can conclude that there is adaptation of the ways of metabolism to specific conditions. An accumulation of cows without ovulation up to the 50th day is not nessesarily related to performance. An exact prognosis of following fertility is possible by considering the ovarian activity up to the 30th day. Secondly, the relations between milk performance and fertility marks in eight German herds (n=3225 cows, for seperate lactations) all Israeli Kibbuz herds (n=207 herds) and within a North American herd (n=320 cows). The variability of the empty days is determined only by 3% by the variability of milk performance. A longer service interval causes rising success of insemination. There is an optimum for the service interval in order to ladle out the potential of milk capacity. It is congruent with the financial optimum if the empty days are fixed independently from performance. A calving interval of more than one year is useful for high-yielding dairy cows. Thus, higher persisence and 201-305-day milk yield can be expected than. Physiological advantages were established for cows with high protein-to-fat-relation. Thirdly, the consideration of the entire reproduction process is cosed by investigation of the effect of age of first calving on performance and dystokia. An early calving age of 24 to 26 mounth is recommended. The result of the physiological analyses as well as economic calculations on the optimal empty days is the development of an animal-inidividual and herd-specific fertility-management-system. This REPROSYS-MRG-FERTILITY-ORGANIZER COW is applicated and analysed by experiments with 81 cows.

Zur Aufklärung der Wirkmechanismen von Bacillus subtilis wurden standardisiert hergestellte Kulturfiltrate (KF) zweier phytosanitär effektiver Stämme (FZB C und G) hinsichtlich ihrer pflanzenwachstumsfördernden und die Pathogenese von F. oxysporum beeinflussenden Wirkung untersucht. Die KF wurden zu 3 verschiedenen Zeitpunkten des Fermentationsprozesses (logarithmische Phase, Übergangsphase und stationäre Phase) gewonnen und 8 d alten Tomatensämlingen über die Nährlösung in den Endkonzentrationen 0,1 und 1 % für die Dauer von 10 d zugesetzt. Zur Untersuchung der wuchsstimulierenden Wirkung wurden die Parameter Sproß- und Wurzellänge sowie Sproß- und Wurzeltrockenmasse bestimmt. Hierbei konnte festgestellt werden, daß die KF der logarithmischen Phase und der Übergangsphase beider Stämme bei einer Anwendungskonzentration von 0,1 % zu einer Förderung des Wurzelwachstums führten. Die Behandlung mit 1%igen KF hingegen zeigte abhängig von der jeweiligen Fermentationsphase eine nur geringe Wirksamkeit bis hin zu phytotoxischen Erscheinungen. Zur Prüfung der pathogenesebeinflussenden Wirkung wurden die für 10 d mit den KF vorbehandelten Tomatensämlinge mit einer Mikrokonidiensuspension von F. oxysporum inokuliert. Nach einer 5-, 7-, und 10-tägigen Pathogeneinwirkung wurde der Anteil kollabierter Sämlinge sowie die Erregerausbreitung im Leitgefäßsystem erfaßt. Die Vorbehandlung mit KF der Übergangsphase führte bei 0,1%iger Anwendung nach 7 d zu einer fast 50%igen Reduzierung des Anteils kollabierter Tomatensämlinge sowie einer deutlich verringerten Pathogenausbreitung. Eine direkte antifungale Wirkung der KF der Übergangsphase gegenüber dem Testpathogen konnte bei 0,1%iger Anwendung nicht festgestellt werden. Die mit dem KF der Übergangsphase behandelten Tomatensämlinge zeigten gegenüber der Kontrolle einen erhöhten IAA-Gehalt sowie eine erhöhte ß-1,3-Glucanaseaktivität. Zur genaueren Identifizierung der aktiven Komponenten wurden die KF der Übergangsphase mittels präparativer HPLC fraktioniert (Fraktionen G1-G6) und analog geprüft. Die Fraktionen G3, G5 und G6 führten zu vergleichbaren Wachstumsförderungen wie die komplexen KF der logarithmischen Phase und der Übergangsphase. Die Fraktion G3 bewirkte im Testpathosystem nach 7 d ein um 60 % verringertes Kollabieren der Sämlinge, hatte jedoch keine direkte antifungale Wirkung. Die mit dieser Fraktion behandelten Tomatensämlinge zeigten eine Zunahme des IAA-Gehaltes sowie einen signifikanten Anstieg der ß-1,3-Glucanaseaktivität. Zusätzlich erfolgte die analoge Prüfung diverser Phytohormonstandards. Hierbei zeigte sich, daß die exogene Applikation von IAA, IBA und Kinetin nur eine geringe wuchsstimulierende Wirkung auf die Tomatensämlinge ausübte. Die Pathogenese blieb ebenfalls unbeeinflußt. Nur die Anwendung der IAA-Vorstufe IPyA, die auch im B. subtilis-KF sporadisch detektiert wurde, führte in der Konzentration 10-7 M zu einer signifikanten Reduzierung des Anteils kollabierter Sämlinge. Diese Pflanzen waren durch einen signifikant erhöhten IAA-Gehalt und eine signifikant erhöhte ß-1,3-Glucanaseaktivität gekennzeichnet. Die Ergebnisse werden hinsichtlich möglicher Mechanismen für die pflanzenwachstums- und gesundheitsfördernde Wirkung des Rhizobakteriums B. subtilis diskutiert. / Studies were made to clear up the mode of actions of Bacillus subtilis. Standardized sterile culture filtrates (CFs) were produced from two phytosanitary active isolates of the rhizobacterium (FZB C and G). Samples of the CFs from both strains were isolated from three different phases of the bacterial fermentation process (logarithmic-, transition- and stationary phase) and added to the nutrient solution in which 8 d old tomato seedlings were present, at a dilution of 0,1 and 1 % (final conc. of the solution) for 10 d. After this pretreatment the growth parameters shoot- and root length and shoot- and root dry matter were determined. The results of these experiments have shown that 0,1 % concentrated CFs from the logarithmic- and transition phases of both strains promote the root growth of tomato seedlings after 10 d cultivation. At a higher concentration of 1 % of the CFs, especially the stationary fermentation phase, inhibition of the root growth was observed. To test the phytosanitary effect of the pretreatment of tomato seedlings with the CFs, seedlings were inoculated with a microconidia suspension of F. oxysporum. The number of collapsed seedlings were counted after 5, 7 and 10 d. The invasion of the pathogen in the xylem vessels was also determined. Precultivation of the seedlings with the CFs from the transition phase reduced the number of plants killed by the pathogen to about 50 % and reduced the pathogen invasion. Plants showed an increased level of the phytohormone IAA and an increased activity by ß-1,3-glucanase. Concentration 0,1 % of the CFs from the transition phase had no direct antifungal effects on the pathogen development. CFs from the transition phase were fractionated by high-performance liquid chromatography (fractions G1-G6) and tested in the same pathosystem. The fractions G3, G5 and G6 improved the root growth of the tomato seedlings, as compared with the influence of the logarithmic- and the transition phase. The G3-fraction stimulated not only the root growth but also induced an increased resistance towards the test pathogen by 60 % after 7 d. This fraction had no direct antibiotic effects towards fungal development. Seedlings showed an increased level of the phytohormone IAA and significant increased activity of ß-1,3-glucanase. Classical phytohormones such as IAA, IBA and Kinetin were analogue proved. The exogen application of these substances had no significant effect on the plant growth and pathogenesis. Only the IAA-precursor IPyA, which was detected sporadical in the B. subtilis-CF, reduced significantly the pathogenesis of the tomato seedlings at concentration of 10-7 M. Test plants showed significant increased IAA-level and significant increased activity of ß-1,3-glucanase. The results would be discussed towards the possible mechanisms for plant growth and health promoting effect of rhizobacterium B. subtilis.

The contribution of botanical gardens to out-of-school education should be larger than it is currently in Germany. In the curricula of all school types botany plays only a minor role, although plants form the base for all animal life on earth. To increase the attractiveness of botanical gardens for teachers, offers and programs should be created and conducted in didactically sensible manners and allow students an emotional approach towards the topics through trial and experiments. Therefore it is insufficient to conduct guided tours, which are still most common. Student-centered methods, like learning at workstations, or experimental courses, can lead to an improved retention of the contents learned at the out-of-school learning setting. There are, however, methodological differences even within learning at workstations. In the first part of my study I compared a student- (S) and a teacher-centered (T) type of learning at workstations (chapter III). My intention was to find out, which of both methods results in more positive emotions at the out-of-school learning location and a higher sustainable knowledge increase. Like in all three parts of my study, 8th grade students from so-called “Mittelschulen” and “Realschulen” from Lower Franconia participated in the programs. I evaluated them by using multiple-choice tests assessing the students' knowledge regarding the topic 'plants and water' (see Appendix), following a before-after / control-impact study design. The students' emotions were assessed using the intrinsic motivation inventory directly after the garden visit. Using generalized linear mixed models, I did not find a significant difference between either of the two approaches. A reason for this could be that the students could be practically active in both methods, which made them fairly similar. Given that there was a significant knowledge increase in both methods, and the effort to develop the teacher-centered learning at workstations was much lower, I would suggest to follow that method for educational work in botanical gardens. Students already have many predefined concepts regarding many topics, especially when these are important in everyday life. These concepts do often not match the scientific state-of-the-art. Still, students bring their so-called 'alternative conceptions' into visits to the botanical garden. According to theory, confronting them with their own conceptions in the light of scientific facts, should foster updating their concepts with scientifically correct additions. To investigate this method regarding my topic 'plants and water', I developed an intervention with experiments on the lotus effect, which also plays a role in everyday life (chapter IV). Topics like the surface tension of the water, which is also found in 6th grade curricula in German schools, were included. Prior to the intervention, I assessed the students' conceptions using questionnaires and used the three most frequent alternative conceptions to develop a multiple-choice test, which was also used in a before-after / control-impact design. A group of students was also confronted with their conceptions during an introductory talk (AC), whereas another was not (NAC). This was conducted in a way, that likely led to dissatisfaction of the students with their own concepts. The analysis of the questionnaires with the Mann-Whitney U test showed, however, no difference between the two groups directly following the treatment. Over longer time, however, the NAC group retained significantly more knowledge. Probably the students confronted with the alternative conceptions remembered the illustrations of these more easily than the scientifically correct view. For some botanical topics it is certainly helpful to include this conceptual change approach, but apparently not for the lotus effect. In this case it is most sensible to focus on the surface structure of water-repellent leaves and fruits, as we describe it in a publication in 'Unterricht Biologie'. For the practical work in botanical gardens I would suggest to rather assess the students' concepts and assumptions in the beginning of an intervention in a botanical garden, especially with respect to feasibility. In the third part of my study I concentrate on the application of concept maps (chapter V). This method of cross-linking old and newly acquired knowledge is effective, but not very common in Germany, neither in schools, nor in botanical gardens. One group of students followed exclusively a teacher-centered learning at workstations regarding 'plants and water' (NCM), a second group created concept maps directly after the treatment and a second directly before the retention test (CM). The first map was intended to be a means of consolidation, whereas the late map was rather focused on recapitulation of what was learned about six weeks ago. To evaluate that I used the same multiple-choice tests as I did for the first part. The CM group showed a significantly higher knowledge increase, over short and long time-scales, although these students did significantly worse in the pretest than those of the NCM group. Regarding genders, female students profited especially from the first concept map (consolidation), males rather from the second (recapitulation). From the results one can conclude that prominently weaker students benefit from this method. Additionally the gender-related results show that using concept maps multiple times can be beneficial for different types of learners. In every study there also was a control group (C), which only had to fill out the questionnaires at the same time as the participating students, to account for external factors (like media, etc.). Especially learning at workstations and concept maps are very appropriate to be conducted at the out-of-school learning location botanical garden and are likely to strongly increase learning success. It is beneficial to mix several methods to achieve the best results in different types of learners. Additionally, when methods in school are mixed with those of out-of-school learning, the education gets more open, practical and colorful. That all resulted in a substantial long-term knowledge gain of all participating students. / Der Beitrag botanischer Gärten zur außerschulischen Bildung sollte größer sein, als er momentan in Deutschland ist, denn in den Lehrplänen aller Schularten spielt die Botanik eine sehr geringe Rolle, obwohl Pflanzen die Grundlage allen tierischen Lebens sind. Doch um diesen Lernort für Lehrer attraktiver zu machen, sollten die Programme und Angebote didaktisch aufbereitet sein und den Schülern durch Ausprobieren und Experimentieren einen emotionalen Zugang bieten. Hierfür genügt es nicht, Führungen und Lehrervorträge durchzuführen, welche noch immer zu hohen Prozentsätzen stattfinden. Schülerzentrierte Methoden, wie das Lernen an Stationen, oder experimentelle Praktika, können dazu führen, dass das am außerschulischen Lernort (ASL) Gelernte besser im Gedächtnis bleibt. Jedoch gibt es auch beim Lernen an Stationen methodische Unterschiede. Im ersten Teil meiner Studie habe ich eine schülerzentrierte (S) gegen eine lehrerzentrierte (T) Form des Lernens an Stationen gegeneinander getestet (siehe Kapitel III), um herauszufinden, welche der beiden Methoden zu positiveren Emotionen am ASL und einem erhöhten, anhaltenden Wissenszuwachs führt. Wie bei allen drei Teilen meiner Studie nahmen Schüler und Schülerinnen der 8. Jahrgangstufe von Mittel-und Realschulen aus Unterfranken teil. Evaluiert wurde mithilfe eines selbst entwickelten Multiple-Choice-Tests zum Wissen der Schüler und Schülerinnen zum Thema Wasser und Pflanzen (siehe Appendix 5). Dieser Test erfolgte als Vor- und Nachtest sowie als verzögerter Behaltenstest (retention). Die Emotionen der Schüler und Schülerinnen wurden über den IMI-Fragebogen (intrinsic motivation inventory) direkt nach dem Besuch im botanischen Garten einmalig erfragt. Weder beim Wissenstest, noch bei den Emotionen, ergab sich nach Auswertung mittels generalisierter gemischter linearer Modelle (GLMM) ein klares Signal für eine der beiden Methoden. Ein Grund könnte sein, dass bei beiden Formen des Lernens an Stationen die Schüler und Schülerinnen auch praktisch aktiv werden konnten, sich die Methoden somit sehr ähnelten. Da bei beiden Methoden insgesamt signifikant dazu gelernt wurde und das eher lehrerzentierte Lernen an Stationen nicht so aufwändig war in der Entwicklung wie das schülerzentrierte, würde ich den botanischen Gärten erstere Methode für die Bildungsarbeit empfehlen. Schüler und Schülerinnen haben zu vielen Themen, vor allem des Alltags, bereits ganz eigene Konzepte und Vorstellungen, die nicht unbedingt denen das aktuellen wissenschaftlichen Standes entsprechen. So kommen die Schüler und Schülerinnen natürlich auch mit diesen individuellen Konzepten in den botanischen Garten. Hier sollte nun auch auf diese sogenannten “alternativen Konzepte” eingegangen werden, da diese Konfrontation, laut Theorie, die Übernahme neuer, wissenschaftlich korrekter Bausteine in das bereits vorhandene Konzept fördern soll. Um bei dem Thema Wasser und Pflanzen zu bleiben und gleichzeitig ein alltagsrelevantes Thema anzusprechen, habe ich ein Praktikum und Experimente zum Lotuseffekt entwickelt und die Vorstellungen der Schüler und Schülerinnen dazu erfragt (siehe chapter IV). Hierbei spielten auch Themen wie die Oberflächenspannung von Wasser eine Rolle, was in Deutschland in der 6. Klasse angesprochen wird. Aus nicht korrekten Vorstellungen wurden die drei häufigsten ausgesucht und daraus ein Multiple-Choice-Test entwickelt, der ebenfalls als Vor-, Nach- und Behaltenstest fungierte. In einem einführenden Vortrag zum Lotuseffekt wurde ein Teil der Schüler und Schülerinnen (AC) zusätzlich mit diesen alternativen Vorstellungen konfrontiert, über Bilder und im Unterrichtsgespräch. Dies erfolgte in einer Art und Weise, sodass die Schüler und Schülerinnen mit der eigenen Vorstellung unzufrieden wurden. Eine zweite Gruppe wurde während des Vortrags nicht mit ihren alternativen Vorstellungen konfrontiert (NAC). Die Auswertung der Fragebögen über den Mann-Whitney U Test ergab keinen Unterschied zwischen den beiden Gruppen im Hinblick auf den kurzfristigen Wissenserwerb. Die Gruppe jedoch, welche nicht mit ihren alternativen Vorstellungen konfrontiert wurde (NAC), lernte langfristig im Vergleich zu der AC-Gruppe signifikant mehr dazu. Womöglich erinnerten sich die Schüler und Schülerinnen der AC-Gruppe nur noch an die Bilder der falschen und nicht an die der wissenschaftlich korrekten Vorstellung und wurden somit irritiert. Bei einigen botanischen Themen ist es sicherlich von Vorteil, die alternativen Vorstellungen der Schüler und Schülerinnen einzubringen, vielleicht nicht unbedingt beim Lotuseffekt. Hier sollte man sich, wie in einem von uns dazu verfassten Artikel in der Unterricht Biologie beschrieben sein wird, auf die Oberflächenstruktur von wasserabweisenden Blättern und Früchten beschränken. Für die pädagogische Arbeit in botanischen Gärten würde ich die mündliche Abfrage der Vorstellungen und Vermutungen der Schüler und Schülerinnen zu Beginn eines Programmes aus Gründen der besseren und schnelleren Umsetzbarkeit empfehlen. Im dritten Teil meiner Studie beschäftigte ich mich mit der Anwendung von Concept Maps (siehe Kapitel V). Diese Methode des Vernetzens von altem und neu erworbenem Wissen ist effektiv, aber weder in deutschen Schulen, noch in botanischen Gärten weit verbreitet. Eine Gruppe folgte ausschließlich dem lehrerzentrierten Lernen an Stationen zu Wasser und Pflanzen (NCM), eine zweite Gruppe erstellte direkt im Anschluss an das lehrerzentrierte Lernen an Stationen sowie direkt vor dem Behaltenstest eine Concept Map (CM). Die erste Map diente hierbei als Sicherungsform des gerade Gelernten und die späte Map als Wiederholung des vor circa sechs Wochen Gelernten. Als Evaluationsinstrument diente erneut der eigens entwickelte Multiple-Choice-Wissenstest aus der ersten Teilstudie. Die CM-Gruppe zeigte einen signifikant größeren Lernzuwachs, kurz- wie auch langfristig, im Vergleich zur NCM-Gruppe, obwohl die CM-Gruppe im Vortest signifikant schlechter war. Im Hinblick auf die Geschlechter haben die Mädchen vor allem von der ersten Sicherungs-Map und die Jungen mehr von der Wiederholungs-Map profitiert. Anhand der Ergebnisse kann man schlussfolgern, dass vor allem schwächere Schüler und Schülerinnen von dieser Methode profitieren. Außerdem zeigen die Ergebnisse zu den Geschlechtern, dass das mehrmalige Anwenden von Concept Maps unterschiedliche Lerntypen fördern kann. Bei jeder der drei Studien gab es eine Kontrollgruppe (C), die ausschließlich die Fragebögen im Abstand von sechs bis acht Wochen in der Schule beantworten musste. Dies diente dem Ausschließen von Vorkomnissen in der Öffentlichkeit und dem Umfeld der Schüler und Schülerinnen, was deren Wissen zu Wasser und Pflanzen und dem Lotuseffekt hätte erheblich steigern können. Vor allem das Lernen an Stationen sowie die Concept Maps lassen sich sehr gut am ASL botanischer Garten durchführen und können zu einem größeren Lernerfolg führen. Am besten spricht man hier die meisten Lerntypen an, wenn man während der Programme möglichst viele verschiedene Methoden anwendet. Dazu kommt, dass man neben den Methoden aus der Schule natürlich auch die des ASL einbringt und so der Unterricht automatisch anschaulicher, offener und praktischer wird. Dies alles hat dazu geführt, das alle Gruppen langfristig signifikant dazu gelernt haben.