wissenschaftlicher text florian marius

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  17.04.2012 Kantonsschule Zürcher Unterland Flechten als Bioindikatoren Wie Anhand der Flechten die Luftqualität ermittelt wird Klasse 4i Semester 4.2 Im Auftrag von Herr Abd-el-Razik und Herr Scherrer Eingereicht von: Marius Weber Florian Marti [1]

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17.04.2012 

Kantonsschule Zürcher Unterland

Flechten als BioindikatorenWie Anhand der Flechten die Luftqualität ermittelt wird

Klasse 4i Semester 4.2

Im Auftrag von Herr Abd-el-Razik

und Herr Scherrer

Eingereicht von:

Marius Weber

Florian Marti

[1]

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Flechten- Naturwissenschaftlicher Bericht

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung……………………………………………..S.2 

2. Fragestellungen und Hypothesen2.1 Fragestellung……………………………………………………..... S.32.2 Hypothesen………………………………………………………....S.3

3.  Material und Methode………………….……………S.3 

3.1 Auswahl der Untersuchungsflächen…………………………...S.3, S.4

3.2 Genaue Beschreibung der Untersuchungsflächen……………….…S.43.3 Auswahl der Flechten-Trägerbäume………………………………..S.4

3.4 Begrenzung der Stichprobeflächen…………………………………S.4

3.5 Auszählen der Zeiger-Flechten……………………………………. .S.5

4. Resultate und Berechnungen4.1Die Standorte der Bäume………………………………….... S.6,S7,S8

4.2 Die Baumart und deren Flechtenfrequenzwerte…………...S.8,S.9,S10

5. Diskussion5.1 Hypothesen verifizieren/falsifizieren………………………..…S.10,11 

5.2 Die Beantwortung der Fragestellung……………………………...S.115.3  Die Relevanz unserer Aussagen

……………………………S.11, S.12 

6. Literaturverzeichnis……………………….........S.13,S.14 

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Flechten- Naturwissenschaftlicher Bericht

1. Einleitung

Bioindikatoren, oder auch Zeigerorganismen nennt man Lebewesen, welche schnell auf 

Umweltänderungen reagieren, oder auf Grund ihrer Standorte, den Menschen Daten über jene

Umwelt geben können. Jenachdem welchen Organismus

man untersucht, erhält man

Informationen verschiedener

Bereiche der Umwelt. In unserem

Fall haben wir die Flechten an

verschiedenen Bäumen dafür

genutzt, um die Luftqualität in

Bülach zu überprüfen.

Die Flechte ist das Produkt einer

Symbiose eines Pilzes und einer

Alge. Während der Pilz der Alge

Schutz, Mineralstoffe und die

Möglichkeit sich an Orten

aufzuhalten, wo Algen im Normal-fall keine Überlebensmöglichkeit

hätten, anbietet, betreibt die Alge

Photosynthese und bietet dem Pilz

Kohlenhydrate an. Der Begriff 

„Parasitismus“ wird ebenfalls

benutzt, da die Vorteile bei dieser

Vereinigung auf der Seite der Pilze

liegen und bei manchen Flechten

die Algen von Pilzfäden angegriffen und abgebaut werden. Es gibt vier Überarten: Krusten-,

Blatt-, Strauch-, und Bartflechten. Zu den Syntheseprodukten1 gehören Farbstoffe, welche der

1 Als Synthese (spätlateinisch synthesis, von griechisch σύνθεσις, sýnthesis - die Zusammensetzung,Zusammenfassung, Verknüpfung) bezeichnet man den Umsatz (die Vereinigung) von zwei oder mehr Elementen(Bestandteilen) zu einer neuen Einheit.[3]

Ein Beispiel für Bioindikatoren: In den Spalten Acker, Grünland und Wald

Sind verschiedene Pflanzen aufgelistet. In der Spalte

Bodeneigenschaften erkennt man welche Informationen man Anhand

dieser Pflanzen über den Boden gewinnen kann. [2]

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Flechten- Naturwissenschaftlicher Bericht

Mensch zum Färben nutzen kann. Zudem wachsen sie sehr langsam2 und sind nicht im Wasser zu

finden.

Wir nutzen für unsere Analyse eine weitere Charakteristika der Flechte: Sie reagiert sensibel auf 

Veränderungen, wie zum Beispiel Umweltveränderungen.

2. Fragestellung und Hypothesen

2.1 Fragestellung

Unsere genaue Fragestellung lautet nun wie folgt: „ Was kann man, anhand der Anzahl Flechten,

an verschiedenen Orten in Bülach, etwas über die Luftqualität dieser Orte aussagen?“.

2.2 Hypothesen

1. Wir sind uns sicher, dass die Anzahl der Flechten, welche in einem Gebiet vorkommen, linear

mit der Annäherung an die Industriezonen von Bülach sinkt.

2. Wir gehen davon aus, dass die Baumart keine Rolle spielt und deswegen jeder Baum in etwa

gleichviele Flechten hat.

3.Material und Methode[4]

Bestimmung der Luftqualität aufgrund von 6 Zeiger-Flechtenarten auf 

Stämmen von ausgewählten Laubbaumarten. ( WWF-Standart-Methode)

3.1. Auswahl der Untersuchungsflächen

Als Untersuchungsflächen3 kommen Quadratkilometerflächen oder Viertel-Quadratkilometer-

flächen, als einzelne Orte in Frage. Dabei ordnet man diese Fläche als ein Quadrat an. Alle

Resultate innerhalb dieses Quadrates, werden dann später zusammen bewertet. In diesen

Quadraten müssen acht geeignete Flechten-Trägerbäume vorkommen. Wir haben diese

Untersuchungsflächen in Gruppe 1,Gruppe2, Gruppe 3 und Gruppe 4 umbenannt. Somit nutzten

wir 4 Untersuchungsflächen für unsere Analyse. Die Gruppe 1 befindet sich im Industriegebiet.

2 Etwa 1-4mm im Durchmesser pro Jahr.3 Standorte

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Flechten- Naturwissenschaftlicher Bericht

Bis hin zur Gruppe 4 entfernen wir uns immer mehr vom Industriegebiet. Als Flechten- Träger-

bäume dürfen nur die verschiedenen Lindenarten, Ahornarten, Esche, Linde, Kastanienarten und

Eichenarten benutzt werden. Sie müssen einen Stammumfang von 90-280 cm haben und

freistehend sein. Sie müssen einen gerade wachsenden Stamm ohne Wucherungen, oder Wunden

haben.

3.2 Genaue Beschreibung der Untersuchungsflächen

Zur genauen Beschreibung der Untersuchungsflächen gehören eine eindeutige Ortsangabe und

möglichst viele allgemeine Feststellungen, wie zum Beispiel über die Geländeform, über

nahegelegene Siedlungen, Strassen und Verkehrsdichte sowie Industrie-und Gewerbeanlagen.

Am Einfachsten ist es, wie wir es gemacht haben, alle Bäume in einer Karte zu markieren.

3.3 Auswahl der Flechten-Trägerbäume

Im Zentralen Bereich dieser Quadrate werden eine gewisse Anzahl Bäume untersucht 4 , um eine

repräsentative Auskunft der Standorte auszusagen. Sind allerdings keine geeigneten Flechten-

Trägerbäume zu finden, dürfen auch die Randbereiche der Untersuchungsflächen mit einbezogen

werden.

3.4 Begrenzung der

Stichprobeflächen

Die Stichprobeflächen werden mit

Hilfe eines Flechten-Zählrahmens

begrenzt. Dazu wird der Flechten-

Zählrahmen mit 10 Testflächen auf 

dem Stamm der Flechten-

Trägerbäume auf derflechtenreichsten Seite angebracht.

Die Unterkante des Flechten

Zählrahmens muss 120 cm über

dem Boden sein.

4 Je mehr Bäume untersucht werden, desto genauer sind die Resultate.

Ein Flechtenzähler [5]

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Flechten- Naturwissenschaftlicher Bericht

3.5 Auszählen der Zeiger-Flechten

Unsere Resultate basieren auf sechs verschiedene Arten von Flechten. Es wurden bei allen

Bäumen die Anzahl der Blasen-, Gelbblatt-, Runzel-, Linden-, Pflaumen-, und

Gelbpulverflechten gezählt und ausgewertet. Die Flechten werden, wenn sie grösser als einBleistiftdurchmesser sind mit in die Bewertung miteinbezogen und für jede Flechte wird gezählt,

in wie vielen der zehn Testflächen sie vorkommt. Das gibt für jede Zeiger-Flechte einen

Flechten-Frequenzwert von minimal 0 bis maximal 10. Alle Flechten-Frequenzwerte5 der sechs

Zeiger-Flechten ergeben zusammen die Flechtenfrequenzsumme6, welches wir dann analysiert

haben.

5 Die Anzahl der Testflächen, welche von den einzelnen Flechtenarten gefüllt werden.6 Die Summe aller, mit Flechten ausgefüllten Testbereichen an einem Baum

[6] Blasenflechte [7] Gelbpulverflechte

[8] Runzelflechte9 Lindenflechte

[10] Pflaumenflechte [11] Gelbblattflechte

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Flechten- Naturwissenschaftlicher Bericht

4. Resultate und Berechnungen

4.1 Die Standorte der Bäume

Die

Untersuchungsflächen in

der Stadt Bülach

Die Bäume der Zone Gruppe

1.Spitzahorn

2.Linde

3.Spitzahorn

4.Buche

5. Buche

6.Eiche

7.Spitzahorn

8.Bergahorn

1

2

45

6 78

[12] Alle Ortschaftsbilder

gehören zur selben Quelle

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7

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8

5

3

7

2

6

4

1

Die Bäume der ZoneGruppe 2

1. Bergahorn

2. Esche

3. Linde

4. Esskastanie

5. Spitzahorn

6. Eiche

7. Linde

8. Rosskastanie

4

6

2

3

5

1

Die Bäume der ZoneGruppe 3

1. Birke

2.Föhre

3.Buche

4. Birke

5. Pappel

6. Linde

7. Apfelbaum

8. Eiche

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Flechten- Naturwissenschaftlicher Bericht

4.2 Die Bäume und deren Flechtenfrequenzwerte

Gebiet 1 Gebiet 2 Gebiet 3 Gebiet 4

Baumart Frequenz-wert

Baumart Frequenz-Wert

Baumart Frequenz-wert

Baumart Frequenz-wert

Spitzahorn 21 Bergahorn 15 Birke 8 Esche 16Linde 23 Esche 16 Föhre 6 Linde 10

Spitzahorn 14 Linde 20 Buche 26 Linde 18

Buche 12 Esskastanie 14 Birke 10 Esche 33

Buche 20 Spitzahorn 28 Pappel 11 Eiche 21Eiche 2 Eiche 10 Linde 25 Spitzahorn 25

Spitzahorn 11 Linde 19 Apfelbaum 15 Eiche 10

Bergahorn 16 Rosskastanie 21 Eiche 3 Eiche 25

Durchschnitt 14,875 Durchschnitt 17,875 Durchschnitt 13 Durchschnitt 19,75

5

Die Bäume der ZoneGruppe 4

1. Esche

2.Linde

3.Linde

4.Esche

5. Eiche

6. Spitzahorn

7. Eiche

8.Eiche

2

3

4

6

1

8

Die Vier obigen Grafiken zeigen die Untersuchungsfläche der Gruppe 1-4. Die Standorte der Bäumewurden ebenfalls markiert und im grünen Kästchen niedergeschrieben.

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Flechten- Naturwissenschaftlicher Bericht

In der oberen Tabelle kann man die

Durchschnittliche Punktzahl, der am Häufigsten

vorkommenden Baumartarten. Natürlich sagt diesnoch nicht besonders viel aus, da zum Beispiel die

Eiche 3 mal im Gebiet mit der besten Wertung, aber

nur einmal in jedem anderen Gebiet vorkommt und

damit sicher eine bessere Wertung erzielt, als wenn

es vermehrt im Gebiet 3 aufgetaucht würde. Darum haben wir einen erwarten Wert für jede Art

berechnet, für den Fall, dass die Bäume genau immer den durchschnittlichen Wert haben und

diesen mit dem echten Durchschnitt verglichen. Das heisst, dass wir zum Beispiel bei der Eiche3mal den Durchschnitt von Gebiet 4 genommen haben, da sie 3 mal in diesem Gebiet gemessen

wurde. In jedem anderen Gebiet wurde sie nur 1 mal gemessen, was bedeutet, dass wir den

Durchschnitt jedes anderen Gebietes noch einmal dazugerechnet haben und jene Summe durch

die ganze gesamte Anzahl an Eichen, die gemessen wurden(6) dividierten. Diese Prozedur nennt

man das Gewichtete Mittel.

In dieser Tabelle sind die Ergebnisse, die wir aus diesen Berechnung gezogen haben. Die

entscheidenden Werte sind die in der Spalte: Abweichungen in Prozent.

Mittelwert der Gebiete 16.37

Eiche 11.833333

Spitzahorn 19.

Linde 19.166666

Esche 21.666666

Buche 19.333333

Art Durchschnitt Erwartet Abweichung in Prozent

Eiche 11.8333333 17.5 -32.380952

Spitzahorn 19.8 16.45 20.3647416

Linde 19.1666667 17.1875 11.5151515

Esche 21.6666667 19.125 13.2897603

Buche 19.3333333 14.25 35.6725146

Mittelwert der Gebiete 16.375

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-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Mittelwert

der gebiete

Eiche Spitzahron Linde Esche Buche

Hier noch graphisch dargestellt.

Rot: Durchschnittswert der Art. Grün: Erwarteter Wert. Violett: Abweichung in Prozent

Mit den gemessenen Flechtenfrequenzsummen können wir uns nun an diese Vorgabe orientieren:

Gemittelte Flechten-Frequenzsumme Bestimmung der Grösse der allgemeinen

Luftbelastung

0-12 Hohe Luftbelastung

>12-24 Mittlere Luftbelastung

>24 Geringe Luftbelastung

5. Diskussion

5.1 Hypothesen verifizieren/ falsifizieren

Hypothese 1: „Wir sind uns sicher, dass die Anzahl der Flechten, welche in einem Gebiet

vorkommen, mit der Annäherung an die Industriezonen von Bülach sinkt.“ 

Wir konnten mit den oben aufgezeigten Diagrammen unsere Hypothese verifizieren. Wenn man

sich den Durchschnitt aller Flechten-Frequenzsummen ansieht, so steigt diese von Gruppe 1zu

Gruppe 4 an. Allerdings hat Gruppe 3 den niedrigsten Wert, obschon sie nach unserer Hypothese

mehr Flechten, als die erste und die zweite Gruppe und weniger als die Vierte haben müsste. Wir

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müssten den ganzen Versuch in der dritten Gruppe wiederholen, da nicht ausgeschlossen ist, dass

während dem Messen Fehler passiert sind und, falls die Resultate sich nicht ändern, dann liegt die

proximate und die ultimate Ursache der Flechten-Frequenzsummen nicht an der Luft sondern, an

anderen Faktoren.

Hypothese 2: „Wir gehen davon aus, dass die Baumart keine Rolle spielt und deswegen jeder

Baum im gleichen Untersuchungsgebiet in etwa gleichviele Flechten hat.“ 

Aus den Resultaten und Berechnungen haben wir suggeriert, dass diese Hypothese sich nicht

bestätigen konnte. Es gab schon Unterschiede der Flechten-Frequenzsummen, innerhalb der

Bäume gleichen Artes.

Hypothese für die Ursache der Falsifizierung der Hypothese 2: Die Untersuchungsflächen

könnten gross genug gewesen sein, sodass die Bäume weit genug voneinander entfernt sein

konnten, und schon dort die Bäume untereinander von dem Luftbereich7 in denen sie leben nicht

mehr miteinander korrespondieren.

5.2 Die Beantwortung der Fragestellung

Fragestellung: „Was kann man, anhand der Anzahl Flechten, an verschiedenen Orten in Bülach,

etwas über die Luftqualität dieser Orte aussagen?“ 

Je mehr Flechten es an einem Ort hat, desto besser ist dort die Luftqualität, bei einer Höhe über

Meer von ca. 484 Meter und der Mindesttemperatur von ca.-17° C und der Höchsttemperatur von

ca. 32° C in Bülach.

5.3 Die Relevanz unserer Aussagen

Wir konnten die Bäume nicht mit 100 prozentiger Sicherheit bestimmen, da wir durch Bilder

von Knospen die zugehörige

Baumart bestimmen mussten. 

7 Die Untersuchungsflächen sind mit der Absicht gewählt, dass die Bäume auf der ganzen Fläche dieselbe Luftnutzen. Dies ist hier wahrscheinlich nicht der Fall.

Gehört zu 13

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Flechten- Naturwissenschaftlicher Bericht

Die Zeichnungen, anhand wir die

Bäume identifiziert haben. [13]

Wie wir schon bei den Hypothesen gesehen haben, sind die Untersuchungen und Ergebnisse

nicht einwandfrei. Die Ergebnisse sind gewiss nützlich, jedoch fehlen uns zum Teil

Bezugssysteme. Es wäre von Vorteil, diesen Versuch in mehreren Ortschaften durchzuführen,

welche sich von Bülach unterscheiden. Die Kriterien der Unterscheidung würden sich auf die

Grösse der Ortschaft und insbesondere auf die Grösse des Industriegebietes und deren

Einwirkung auf die Umwelt belaufen.

Ein weiterer potentieller

Makel unserer

Untersuchungen könnte die

Ungenauigkeit der

Messungen sein. Wir haben

beim Messen die

Flechtenzähler am

flechtenreichsten Ort

platziert, wobei oft viele

Flechten um den Stamm

angeordnet sind. Allerdings sind sie nicht gleichmäßig verteilt,

weswegen wir auf das Kompensationsprinzip, welches nicht

analysiert wurde, ob es aufgeht, angewiesen sind.

Hätte man die Flechten über eine längere Zeitspanne, an mehreren Bäumen und an Kleineren,

und dafür mehreren Untersuchungsflächen untersucht, so hätte man die Ergebnisse miteinander

vergleichen können und es wären zwei Vorteile dabei herausgesprungen:

1.  Ein Fehler bei der Messung hätte kein grosses Gewicht, da sich dieser Fehler einpendeln

würde. 

2.  Man hätte die Luftentwicklung während dieser Zeitspanne in den jeweiligen Zonen nochzusätzlich analysieren können.

Zudem ist die Anzahl der Flechten nur an der Luftqualität untersucht worden, wobei andere

Faktoren, wie zum Beispiel allfällige Fressfeinde, oder das Klima der jeweiligen Orte nicht

berücksichtigt worden sind.

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6. Literaturverzeichnis

[1] Bildnachweis Titelblatt

http://www.google.ch/imgres?q=flechte&um=1&hl=de&rlz=1T4ADSA_deCH437CH437&biw=

1366&bih=556&tbm=isch&tbnid=Sf49sMZxtIgHtM:&imgrefurl=http://www.umweltwirkungen.de/flechten/was-sind-flechten/index.html&docid=BWnH7P6gvfiA3M&imgurl=http://www.umweltwirkungen.de/imag

es/parmelia-sulcata.jpg&w=1204&h=903&ei=qcGBT-TwEsXN4QTuroHXBw&zoom=1&iact=hc&vpx=521&vpy=26&dur=4453&hovh=194&hovw=259&tx=173&ty=116&sig=112926690749682954924&page=4&tbnh=156&tbnw=226&start=43&ndsp=17&ved=1t:429,r:14,s:43,i:248  (08.04 2012, 19:10)

[2] Bildnachweis Bioindikator S2.

http://hypersoil.uni-muenster.de/0/05/18.htm  (08.04,12 19:54)[3] Quellennachweis

Fußnote von S2.

http://de.wikipedia.org/wiki/Synthese  (09.04.2012, 14:31)

[4] Quelle für Material und Methode: 

In Anlehnung an das Dossier von Frau Ariane Spielmann. 

[5] Bildquelle

Vom Dossier von Frau Ariane Spielmann.(2012,S.4)

[6] Bildquelle Blasenflechte

http://www.google.ch/imgres?q=blasenflechte&um=1&hl=de&sa=N&rlz=1T4ADSA_deCH437CH437&biw=1366&bih=556&tbm=isch&tbnid=DA0oVUFk3oq6tM:&imgrefurl=http://www.ag-burgwald.de/%3FFlora:Flechten&docid=bRmURFKZIsyICM&imgurl=http://www.ag-burgwald.de/images/Blasenflechte.jpg&w=400&h=266&ei=hPKKT7yXGpTT4QSn4MT0CQ&zoom=1&iact=hc&vpx=710&vpy=139&dur=353&hovh=183&hovw=275&tx=197&ty=100&sig=112926690749682954924&page=1&tbnh=109&tbnw=147&start=0&ndsp=21&ved=1t:429,r:4,s:0,i:74 (15.04.2012,18.11,S.5)

[7] Gelbpulverflechte Bild

http://www.google.ch/imgres?q=gelb+blattflechte&um=1&hl=de&sa=X&rlz=1T4ADSA_deCH4

37CH437&biw=1366&bih=556&tbm=isch&tbnid=xPLHQ7cqJpmTAM:&imgrefurl=http://www.vkz.de/de/heute/redaktion/serien/phaenomene-der-natur-2010/kw-14-gelbe-flechten-

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Flechten- Naturwissenschaftlicher Bericht

ueberall/&docid=Akb1WWhfP_mhuM&imgurl=http://www.vkz.de/uploads/pics/phaeno_gelbe.j

pg&w=600&h=400&ei=svOKT8KOIqik4ASWrqDCCQ&zoom=1&iact=hc&vpx=999&vpy=89&dur=1668&hovh=183&hovw=275&tx=124&ty=136&sig=112926690749682954924&page=5&tbnh=159&tbnw=206&start=73&ndsp=15&ved=1t:429,r:4,s:73,i:238  (15.04.2012,18.16, S5)

[8] Bild Runzelflechte

http://www.vogelschutz-kefenrod.de/Flechte-des-Jahres-2006.html  (15.04.2012,18.20,S5)

{9] Bild Lindenflechte

http://www.flickr.com/photos/12639178@N07/6707936575/  (15.04.2012,18.26,S5)

[10] Bildquelle Lindenflechte

http://www.google.ch/imgres?q=Pflaumenflechte&um=1&hl=de&sa=N&rlz=1T4ADSA_deCH437CH437&biw=1366&bih=556&tbm=isch&tbnid=Amubdd6NO159zM:&imgrefurl=http://www.pflanzenliebe.de/innen/innen_flechten/innen_flechten.html&docid=Ako53fC7dOO-zM&imgurl=http://www.pflanzenliebe.de/innen/floragalerie_mittel/moose_farne_flechten_mittel /flechten_mittel/pflaumenflechte/pflaumenflechte6.jpg&w=277&h=385&ei=9_aKT4nSF4nm4QS7o6HMCQ&zoom=1&iact=hc&vpx=390&vpy=100&dur=525&hovh=265&hovw=190&tx=127&ty=147&sig=112926690749682954924&page=1&tbnh=110&tbnw=79&start=0&ndsp=24&ved=1t:429,r:2,s:0,i:70 (15.04.2012,18.28,S5)

[11] Gelbblattflechte

http://www.google.ch/imgres?q=gelbblattflechte&um=1&hl=de&sa=N&rlz=1T4ADSA_deCH43

7CH437&biw=1366&bih=556&tbm=isch&tbnid=fNGxaXufHgKpJM:&imgrefurl=http://foto.stuttgarter-zeitung.de/gallery_details.php%3Fmediaid%3D188940&docid=-gdslStTMcmNCM&imgurl=http://foto.stuttgarter-zeitung.de/media/thumb_2/188940.jpg%253Fv1&w=400&h=261&ei=HvuKT9ysPJH14QT_7NitBw&zoom=1&iact=rc&dur=105&sig=112926690749682954924&page=1&tbnh=126&tbnw=193&start=0&ndsp=9&ved=1t:429,r:0,s:0,i:68&tx=157&ty=64  (15.04.2012,18.48,S5)

[12] Bildquelle

Von einem Dossier von Frau Ariane Spielmann.(2012,S.6,S7,S8)

[13] Bildquelle

Dossier von Frau Ariane Spielman(2012,S.11,S.12)

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