9. – 13. Schuljahr

Klaus Ruppersberg, Lara Durchgraf und Arne Krämer

Wachsmottenlarven fressen Plastiktüten Fake-News oder nicht?

Naturwissenschaftliche Überprüfung einer Sensationsmeldung

Ende April 2017 berichteten Online-Magazine, Print-Medien, Youtube, Funk und Fernsehen über Wachsmottenlarven, die sich aus dem Plastikbeutel einer Hobby-Imkerin he-rausgefressen hatten. Das Besondere dabei: Die Wachsmottenlarven sollten nach dieser Beschreibung das in der Natur schwer abbaubare Polyethylen der Plastiktüte zu Ethylenglycol verdauen einem gefragten Rohstoff der chemischen Industrie. Eine Lösung des globalen Plastikmüllproblems wäre in Sicht! Auch mehrere Wissenschaftler treten vor Fernsehkameras auf, in vielen Zeitungen und Zeitschriften erscheinen Artikel zum Thema (Abb.1, [1, 2]). Vier Monate später werden die sensationellen Ergebnisse jedoch anzweifelt [3, 4, 5]. Was ist nun wahr, was ist falsch?
Das Ziel dieses Artikels ist es, Schülerinnen und Schüler für das Thema „Recycling von Kunststoffen mit biologischen Mitteln (hier: Wachsmottenlarve) zu sensibilisieren und zu begeistern. Gleichzeitig sollen sie befähigt werden, Meldungen mit wissenschaftlichem Hintergrund auch kritisch zu hinterfragen und beim Auftauchen von Widersprüchen, wie im oben geschilderten Fall, in der Lage sein, sich mit Hilfe von selbst gesuchtem und/oder bereit gestelltem Material eine eigene Meinung zu bilden.
Was ist wahr, was ist falsch?
In Fachzeitschriften weicht die Euphorie der Skepsis [3, 4, 5]. Handelte es sich um „Fake-News? Ganz so einfach ist die Sache nicht. Die Mainzer Autoren Carina Weber, Stefan Pusch und Till Opatz schreiben in „Current Biology: „We cannot rule out the possibility that the wax moth Galleria melonella might indeed be capacable of the chemical () destruction of polyethylene but the present publication does not provide sufficient proof for this claim. [3]
Mit welchen Experimenten hätten Forscher die sensationelle Aussage überprüfen können? Ist die Aussage eventuell mit einem simplen Schülerexperiment, nämlich dem Mikroskopieren der Kotkrümelchen auf Plastiktüten-Überresten, überprüfbar?
Schülerinnen und Schüler sollen motiviert werden, bei der Bewertung naturwissenschaftlicher Kontexte, Aspekte sowohl der Chemie als auch der Biologie anzuwenden, um zu einem abschließenden Urteil zu gelangen.
Vorschlag für ein Schülerprojekt
Die Behandlung der Ausgangsfrage „Was ist wahr, was ist falsch? lässt sich in einem Fach, das nur mit zwei Unterrichtsstunden pro Woche unterrichtet wird, sicherlich nur im Anriss beantworten. Ergiebiger wird es, wenn sich eine Schülergruppe unter fachlicher Betreuung über einen Zeitraum von bis zu zwei Wochen in abgesprochener Rollenverteilung projektartig mit folgenden Unterfragen auseinandersetzt und zwischenzeitlich im Plenum oder über Poster den aktuellen Stand berichtet:
Gruppe1: „Imker und Angler: Was sind überhaupt Wachsmotten und wie leben sie? (Material1 )
Gruppe2: „Umweltchemiker: Das Plastikproblem Warum ist der Streit um die Abbaubarkeit von Plastik wichtig? (Material2 )
Gruppe3: „Kunststoffchemiker: Warum sind einige Kunststoffarten besser abbaubar als andere? (Material3 )
Gruppe4: „Toxikologen: Was ist eigentlich Ethylenglycol? (Material4 )
Gruppe5: „Insektenforscher: Fressen Wachsmottenlarven Plastik, und wenn ja, verdauen sie es? (Material5 )
Gruppe6: „Zukunftsforscher: Was wäre, wenn die Larven wirklich Plastik abbauen könnten? (Kasten1)
Zeitbedarf: Ambitionierte Teams benötigen für die Recherche mit Internet und einer Schulbibliothek ca.2Stunden, anschließend noch einmal 2 Stunden für Gestaltung des Posters (Variante Ausstellung etwas mehr). Sollten die Insektenforscher das Experiment nachstellen wollen, so ist mit ca. 10 Tagen zu rechnen, pro Tag ca. 2 Stunden Tierbetreuung und Mikroskopieren, zusätzlich etwa 2 Stunden Zeit für die Erstellung der Dokumentation.
Während der Arbeit in den Projektgruppen sollte es eine Unterbrechung geben, damit sich die Schülerinnen und Schüler durch Kurzberichte und/ oder Herumgehen und Anschauen von Zwischenergebnissen über den aktuellen Stand der anderen Gruppen informieren können.
Am Ende findet eine Abschlusspräsentation und mit etwas Abstand (Pause, nächster Tag) eine Evaluation, bei der die Schülerinnen und Schüler Auskunft darüber geben, wie zufrieden sie mit ihrer Arbeit, der Arbeit der anderen Gruppen und dem Gesamtprojekt sind. Die Ergebnisse werden gesammelt und aufbewahrt, damit sie Nachfolgegruppen als Orientierung dienen können.
Das Experiment
Es ergeben sich zwei unterschiedlich aufwändige Vorgehensweisen:
1. Die Gruppe wertet die im Material5 vorgegebenen Ergebnisse des dargestellten Versuchs aus, die am IPN probeweise erhoben worden sind. Dafür benötigt die Gruppe ebenso viel Zeit wie die anderen Gruppen.
2. Die Gruppe beginnt schon 1 – 2 Wochen früher, kauft sich Wachsmottenlarven und führt das Experiment selbst durch. Zusätzlicher Zeitbedarf: etwa 2 Std. pro Tag für Tierbetreuung und Mikroskopieren der Kotkrümelchen. Diese Variante ist wissenschaftspropädeutisch sehr reizvoll, anspruchsvoll, fördert Kreativität, Eigenständigkeit und methodische Kompetenz und ist mit schulischen Mitteln durchaus durchführbar. Gemäß der Richtlinie zur Sicherheit im Unterricht (aktuelle Fassung: Februar 2016), Abschnitt I, 7.1 sind Experimente mit Tieren in der Schule grundsätzlich erlaubt [6]. Wer sich also vorstellen kann, in Übereinstimmung mit dem Tierschutzgesetz Experimente mit wirbellosen Tieren durchzuführen [7], darf dies tun.
Die hier verwendeten Wachsmottenlarven werden vor allem als Futtertiere für Reptilien, Amphibien, Vögel und Fische verwendet. Im Fachhandel für Anglerbedarf werden sie z.B. unter der Bezeichnung „Bienenmaden verkauft (Abb.2, ca. 40 Stück für 3,95 Euro). Generell sind Wachsmottenlarven relativ anspruchslos, preiswert und ganzjährig erhältlich, sodass sich ein Einsatz in der Schule anbietet. Auf der folgenden Homepage können die optimalen Bedingungen für die Haltung von Wachsmottenlarven nachgelesen werden: http://www.futtertiere-futterinsekten.de/wachsmaden-wachsmottenlarven.html
Mit dem Versuch sollten folgende Hypothesen untersucht werden:
Hypothese 1: Die Tiere fressen den Kunststoff nicht, um sich zu ernähren, sondern um sich zu befreien.
Hypothese 2: Beim Mikroskopieren der Kotkrümelchen lassen sich (unverdaute oder angedaute) Kunststoffpartikel finden.
Das vorgestellte Versuchssetting ist ein Beispiel, es kann auch mit leichten Abänderungen durchgeführt werden. Alternativ können die Ergebnisse auch vorgegeben (s. Material5) und von den Lernenden ausgewertet werden.
Ausblick
Was wäre, wenn Wachsmottenlarven wirklich Plastik abbauen könnten? Hierzu könnte der Text in Kasten1 verteilt werden.
Können Wachsmottenlarven Plastik abbauen?
Können Wachsmottenlarven Plastik abbauen?
Im April 2017 erschienen Berichte über Wachsmottenlarven, die sich aus dem Plastikbeutel einer Hobby-Imkerin herausgefressen hatten, in nationaler und internationaler Presse. Diese Beobachtung ist deshalb von herausragendem Interesse, weil die Wachsmottenlarven den Kunststoff der Plastiktüte, von dem langläufig angenommen wird, es sei nicht biologisch abbaubar, zu verdauen schienen. Das würde ganz neue Möglichkeiten eröffnen, Plastikmüll zu vernichten zum Beispiel den Müll, der momentan in den großen Müllwirbeln des Pazifiks vorhanden ist. Und nicht nur das: Das Endprodukt der Verdauung war Ethylenglycol ein gefragter Rohstoff der chemischen Industrie. Spätere Studien allerdings stellen in Frage, ob die Wachsmottenlarven Plastik wirklich abbauen können oder nur zu Mikroplastik zerkleinern.
Welche Konsequenzen hätte es, wenn Wachsmottenlarven wirklich Plastik abbauen können?
Von den Schülerinnen und Schülern können, aufbauend auf die Ergebnisse der einzelnen Gruppen, Überlegungen bzw. Recherchen zu folgenden Aspekten angestellt werden:
Skalierbarkeit
  • Wie viel Plastikmüll verzehrt eine Mottenlarve pro Zeiteinheit (Informationen hierzu s. [8])?
  • Wie viel Plastikmüll könnte eine Motte insgesamt in ihrem Larvenstadium fressen?
  • Wie hoch darf/kann der Plastikanteil an der Nahrung der Wachsmottenlarve maximal sein?
  • Wie viele Motten bräuchte man, um alles Plastik, das in die Umwelt eingetragen wird, abzubauen?
  • Wie lange bräuchte die gleiche Anzahl Motten, das Plastik des Great Pacific Garbage Patches zu fressen?
  • Welche Folgen hätte es, wenn man das beteiligte Enzym künstlich herstellen könnte?
Machbarkeit
  • Wie gelangen die Mottenlarven zum Plastikmüll der Ozeane?
  • Lebensraum der Wachsmotten? Biomasse der Wachsmottenlarven?
  • Wirtschaftlichkeit?
Nebenwirkungen
  • Was würde passieren, wenn im großen Stil gezüchtete Wachsmotten „ausbrechen würden?
  • Was würde passieren, wenn Larven, die das Zellgift Ethylenglycol angereichert haben, von Vögeln gefressen werden?
  • Ethische Betrachtung: Ist der Einsatz der Tiere in dieser Weise vertretbar? Wie bekommt ihnen die Plastikdiät? Was passiert, wenn die „plastikhaltigen Motten gefressen werden?
Weiteres Material, zum kostenfreien Download (Material2):
Süddeutsche Zeitung vom 13.5.2015: Müll über Bord, http://www.sueddeutsche.de/wissen/illegale-entsorgung-muell-ueber-bord-1.1958609
Great Pacific Garbage Patch: Plastikmüll im Meer, http://www.pedocs.de/frontdoor.php?source_opus=13046
Umweltbundesamt: Wie lange braucht Müll, um abgebaut zu werden? https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/419/dokumente/wie_lange_braucht_der_muell_um_abgebaut_zu_werden.pdf .
Weiteres Material, zur Auswertung (Material4):
Weinskandal 1985: http://www.zeit.de/1985/32/saure-trauben-suesse-suenden/komplettansicht
Das Gift des Erpressers: https://www.welt.de/wissenschaft/article169165845/Das-Gift-des-Lebensmittel-Erpressers-So-gefaehrlich-ist-es.html]
Literatur
[1]Bombelli, P.; Howe, C.J.; Bertocchini, F.: Polyethylene bio-degradation by caterpillars of the wax moth Galleria mellonella, Curr. Biology, Vol. 27, Iss. 8, 2017, pp. R292-R293
[2]Groß, M.: Raupen zerlegen PE. Chem. in unserer Zeit 51(2017): 223. doi:10.1002/ciuz.201770405
[3]Weber, C.; Pusch, S.; Opatz, T.: Polyethylene bio-degradation by caterpillars?, In: Current Biology, Vol.27, Iss.15 (2017), pp. R744-R745, ISSN 0960-9822, https://doi.org/10.1016/j.cub.2017.07.004
[4]Groß, M.: Kontroverse um Raupen und PE. Chem. Unserer Zeit 51(2017): 294. doi:10.1002/ciuz.201770506
[5]Bombelli, P.; Howe, C.J.: Federica Bertocchini, Response to Weber et al., Current Biology, Vol.27, Iss.15, 2017, p. R745
[6]RiSU 2016: http://www.kmk.org/fileadmin/Dateien/veroeffentlichungen_beschluesse/1994/1994_09_09-Sicherheit-im-Unterricht.pdf (13.2.2018)
[7]Tierschutzgesetz: https://www.gesetze-im-internet.de/tierschg/BJNR012770972.html (13.2.2018)
[8]Bünder, H.: Deutschland versinkt im Plastikmüll, FAZ vom 5.1.2018, http://www.faz.net/aktuell/wirtschaft/deutschland-versinkt-im-plastikmuell-15374075.html (13.2.2018)