Erfolg beim Regionalentscheid „Jugend forscht“

Wirkungsmechanismen von effektiven Mikroorganismen

Wer forscht, der braucht nicht nur Fachwissen, sondern auch einen langen Atem. Wenn Schüler selbst an Neujahr an ihren Projekten weiterarbeiten, dann zeigt das echte Ausdauer. Zwei Schüler des Gymnasiums Marianum beschäftigten sich im Rahmen von „Jugend forscht“ mit effektiven Mikroorganismen und wurden beim Regionalentscheid für ihre Ausdauer belohnt. Klasmann-Deilmann gratuliert ganz herzlich!

Die Zusammenarbeit zwischen dem Gymnasium Marianum in Meppen und Klasmann-Deilmann in Geeste hat inzwischen Tradition. Als Ansprechpartner für Projektarbeit unterstützen wir Schüler in ihrem Forscherdrang, stellen Räumlichkeiten und Materialien zur Verfügung und geben Hilfestellungen. Mit ihrer Jugend-forscht-AG hatte sich Regina Wilkens, Biologie- und Chemielehrerin sowie MINT-Koordinatorin am Gymnasium Marianum schon öfters an uns gewandt. Das erste Mal, im Jahr 2009, ging es um die Wirkung von „Terra preta“ (Schwarzerde im Amazonasbecken) auf das Wachstum von Pflanzen.

Alexander Basenius (9. Klasse) hatte sich im letzten Schuljahr zusammen mit Timo Vähning (13. Klasse) mit effektiven Mikroorganismen (EM) beschäftigt, in unserem Gewächshaus in Geeste Versuche angelegt und beim Regionalentscheid gewonnen. In diesem Schuljahr hat er sich gemeinsam mit seinem Mitschüler Njiku Wellmer (12. Klasse) erneut an das Thema herangewagt.

„Bei den letzten Versuchen hatten die effektiven Mikroorganismen keine oder sogar negative Auswirkungen auf das Pflanzenwachstum. Damals wuchsen die Versuchspflanzen in einem perfekt auf sie abgestimmten Substrat“, erklärt Alexander Basenius. Bernd Nordzieke, unser Mitarbeiter im Bereich Research & Development, der das Projekt von unserer Seite aus begleitete, führt dazu aus: „Mit unserem Kultursubstrat hat die Pflanze bereits alles, was sie für ein optimales Wachstum benötigt. Fügt man dann effektive Mikroorganismen zu, liegt die Vermutung nahe, dass das Ergebnis mit einer Konkurrenzsituation um Nährstoffe erklärt werden kann.“

Die Frage war deshalb: Wie sieht das bei der Freilandkultur aus? Im Gewächshaus in Geeste säten die Schüler zum Vorziehen insgesamt 210 Chinakohlpflanzen aus. „Wir wollten von vornherein ausschließen, dass ein positiver Effekt durch das EM-Präparat nur auf die darin enthaltenen Nährstoffe zurückzuführen sein könnte. Deshalb haben wir für die Versuche zum Vergleich auch Pflanzen mit sterilen effektiven Mikroorganismen behandelt. Dafür haben wir das Präparat auf 70 Grad erhitzt“, sagt Nijku Wellmer. 70 Pflanzen wuchsen zur Kontrolle ohne Präparat auf, 70 weitere mit dem Präparat und die restlichen 70 Pflanzen wurden mit dem sterilen Präparat behandelt.

Nach sechs Wochen legten die Schüler im Schulgarten des Gymnasiums Marianum in Meppen ihr Versuchsfeld an. Bernd Nordzieke unterstützte die beiden Schüler dabei. Er machte eine Bodenanalyse, stattete die zwei mit entsprechendem Dünger aus, brachte ihnen die im Gewächshaus vorgezogenen Pflanzen und stand ihnen mit Rat und Tat zur Seite. Denn natürlich wollten die Schüler verlässliche Ergebnisse erzielen, also durfte bei dem Anbau nichts schiefgehen.

Viereinhalb Monate später konnte die Auswertung beginnen. Tatsächlich erzielten die mit EM-Präparat behandelten Pflanzen höhere Gewichte als die Kontrollvariante. Dabei lagen die Pflanzen mit den originalen effektiven Mikroorganismen vor denen, die mit dem sterilisierten Präparat aufgewachsen waren. Überrascht vom Ergebnis machten sich die Schüler daran, die Ursachen zu finden. Sie wollten sich näher mit den im Präparat enthaltenen Organismen und deren Stoffwechselprozessen befassen.

Eine arbeits- und zeitintensive sich alle paar Tage wiederholende Prozedur begann, um die Mikroorganismen zu selektieren und am Leben zu erhalten: Petrischalen mussten mit Nährmedium bzw. Selektivmedien befüllt, mit dem Präparat beimpft und im Inkubator bebrütet werden. Dieses Verfahren durfte auch durch Feiertage wie Neujahr nicht unterbrochen werden, sodass die Schüler auch an diesem Tag im Labor standen.

Die Auswahl der entsprechenden Nährmedien und das Verhalten der Kolonien darauf ‑ eine Kolonie entwickelte sich beispielsweise auf Pilzagar nicht weiter ‑ gab den Schülern erste Aufschlüsse. Dann nahmen sie die Kolonien unter die Lupe bzw. unter das Mikroskop und verglichen die optischen Parameter, untersuchten die Veränderung des pH-Werts im Flüssigmedium und achteten auf Auffälligkeiten wie den Geruch.

Die Schüler konnten Milchsäurebakterien, Hefepilze und Rotschmierbakterien identifizieren und beschäftigten sich daraufhin mit deren Stoffwechselprozessen. Sie kamen zu dem Schluss, dass die effektiven Mikroorganismen des Präparates den pH-Wert im Boden erhöhen. „Das ist in der Freilandkultur ein klarer Vorteil“, sagt Alexander Basenius, „wenn die Böden eher sauer und damit nicht optimal für das Pflanzenwachstum sind. In diesem Fall können die effektiven Mikroorganismen also den pH-Wert des Bodens neutralisieren“, so der Neuntklässler. Außerdem sei bei den Stoffwechselprozessen Nitrat entstanden. „Das ist ein typisches Düngemittel, wirkt sich also auch positiv auf das Pflanzenwachstum aus“, ergänzt Nijku Wellmer.

Mit diesen Ergebnissen stellten sich die beiden Schüler der Jury vom Nachwuchswettbewerb „Jugend forscht“ beim Regionalentscheid in Lingen und konnten punkten: Sie belegten den ersten Platz im Fachgebiet Biologie und sicherten sich damit den Einzug zum Landesentscheid in Clausthal-Zellerfeld im März. Außerdem ergatterten sie den „IHK-Sonderpreis der regionalen Wirtschaft“. Diesen Preis vergibt die IHK Osnabrück ‑ Emsland ‑ Grafschaft Bentheim seit 2008 für anspruchsvolle und zugleich wirtschaftsnahe Schülerarbeiten.

Wir gratulieren Alexander Basenius und Nijku Wellmer ganz herzlich zu diesem Erfolg und wünschen den beiden für den Landesentscheid viel Glück!

Hier geht es zum Bericht vom Gymnasium Marianum über den Regionalentscheid „Jugend forscht“ in Lingen.