4.4 Passiv transport

Det er ikke alltid lett å si hva et individ er. Innenfor dyrekolonier, for eksempel bier og maur, kan ikke enkeltorganismer overleve uten resten av kolonien. Enkeltorganismene har likevel egen atferd og betraktes derfor vanligvis som enkeltindivider. I andre kolonier, for eksempel hos maneter som lever deler av livet som polypper, er enkeltorganismene genetisk identiske og opprettholder forbindelser mellom organismene. Da henger en gruppe fysisk sammen med naboene og kan oppfattes som ett individ. Deler av livet løsner polyppene fra hverandre, og manetene lever avgrenset som enkeltindivider.

Mange planter formerer seg ved knoppskyting. Da blir det vanskelig å vite hva som er det opprinnelige individet, og hva som er knoppen, «barnet», som er en klon.

Hos de fleste dyr, inkludert mennesker, forekommer ikke slike problemer med definisjoner av hva som er ett individ eller hva som er én organisme. Også eneggede tvillinger er – til tross for at de er genetisk identiske – helt klart to ulike individer som kan leve uavhengig av hverandre.

Livsprosessene

I en levende organisme foregår det sju livsprosesser: • vekst og utvikling • fordøyelse og næringsopptak • celleånding og gassutveksling • ekskresjon • reaksjon på stimuli fra omgivelsene • bevegelse • formering

Livsprosessene gir ikke et entydig svar på hva «liv» er. Det som er levende, kan kopiere seg selv eller formere seg. Men å kopiere seg selv kan også en del krystallstrukturer. Også DNA og RNA kan kopiere seg selv i et reagensglass under de rette betingelsene. Virus er ikke egentlig liv, men arvestoff pakket inn i et proteinskall som trenger hjelp fra en annen celle for å kunne formere seg. Derfor betrakter vi virus som dødt. Knoppskyting vil si at det vokser ut en liten utgave, en knopp, på morindividet. Denne knoppen løsner og utvikler seg til et nytt individ.

En polypp er en utvekst festet med en stilk.

I det biologiske hierarkiet bruker vi inndelingen økosystem – samfunn – populasjon – art – individ – organsystem – organ – vev – celle.

Hva er levende? 1. Virus (ebolavirus) 2. Bakterie (Helicobacter pylori)

1 2

Alt levende får energi fra fordøyelse og celleånding, og avfall blir skilt ut. Homeostasen gir koordinasjon og kontroll over disse prosessene. En bil har bygningstrekk og strukturer som koordinerer inntak og forbrenning av bensin, overføring av energi til bilens ulike deler og utskilling av avfall gjennom eksosrøret. Men en bil er likevel ikke levende. Men hva med roboter? Kunstig intelligens er i rivende utvikling. Kan en robot snart lage nye og smartere roboter? Blir de i så fall levende? I del III vil du lære mer om livsprosessene i ulike organismer.

Felles for alle organismer er at de er levende individer. I levende organismer foregår det sju livsprosesser.

endrede teorier observasjon, ideer, eksisterende teorier

hypoteser

forsøk

bekreftet ikke bekreftet

Figuren viser leddene i den naturvitenskapelige arbeidsmetoden. REPETISJON

a Hva betyr ordet organisme? b Hvordan definerer du individ? c Hvilken inndeling bruker vi i det biologiske hierarkiet? d Hva er felles for alle organismenes celler? e Forklar hva livsprosessene går ut på. f Hvorfor regner vi ikke virus som levende?

1.4 Biologiske arbeidsmetoder

Alle artene vi kjenner, er plassert i seks riker: bakterier, arker, protister, sopper, planter og dyr. Innenfor de seks rikene finner vi organismer med mange felles trekk. Når vi i denne boka skal sammenlikne organismer og deres anatomi og fysiologi, vil du se fellestrekk, men også enormt stor variasjon. Noen ganger bør du se i et mikroskop eller en stereolupe for å se detaljer som skiller organismene. Andre ganger er organismen så stor at du ser ytre forskjeller. I biologi er det også vanlig å undersøke planter og døde dyr for å se hvordan de ser ut inni. Og vi kan finne organsystemer og organer vi kan sammenlikne hos ulike planter eller dyr.

Biologi lærer du både ved å lese teori og ved å observere og undersøke selv. For å finne ut hvordan levende organismer oppstår, fungerer og utvikler seg, og hvordan de forholder seg til hverandre og miljøene omkring, bruker biologer enten den naturvitenskapelige arbeidsmetoden eller den induktive metoden.

Den naturvitenskapelige arbeidsmetoden begynner ofte med en observasjon. Ut fra observasjonen forsøker biologen å finne én eller flere mulige forklaringer, hypoteser. For å teste gyldigheten av en hypotese gjør man forskjellige systematiske forsøk for å bekrefte eller avkrefte den. Dersom hypotesen ikke stemmer, kan biologen begynne på nytt med en ny hypotese eller nye forsøk. En teori er hypoteser som er testet mange nok ganger i uavhengige forsøk og der mange nok innen fagfeltet støtter opp om teorien. Teorier dreier seg gjerne om større problemstillinger som f.eks. evolusjonsteorien. Å arbeide med logiske slutninger steg for steg kalles deduksjon, og metoden kalles hypotetisk-deduktiv. Den naturvitenskapelige arbeidsmetoden tar utgangspunkt i den hypotetisk-deduktive metoden og kjennetegnes ved systematisk testing av én eller flere hypoteser.

I biologi 1 arbeider du både i felt og i laboratoriet.

Darwin grunnla den moderne evolusjonsteorien blant annet basert på observasjoner og innsamling av ulike arter av finker. Variasjonen i nebbform og nebbstørrelse mellom disse finkeartene skyldes økologiske tilpasninger knyttet til ulik tilgang på mat.

Deduksjon (latin): logisk slutning fra det allmenne til det spesielle

Induksjon (latin): logisk slutning fra enkelttilfeller til det allmenne

Den induktive metoden er basert på studier, som kartlegging og observasjoner. Det kan dreie seg om undersøkelser av biologisk mangfold i et økosystem eller genetiske studier for å påvise graden av slektskap mellom arter. Ofte trekker man generelle slutninger på grunnlag av et visst antall forsøk eller observasjoner. Det kalles induksjon. Grunnlaget for den viktigste biologiske teorien, Darwins evolusjonsteori, ble lagt gjennom induksjon. Han drev langvarig observasjon av mangfold og variasjon innenfor og mellom arter og studier av økologiske tilpasninger. Til sammen utgjorde studiene et utall brikker i et puslespill.

Darwin studerte og beskrev 14 arter av finker på Galapagosøyene. De stammet alle opprinnelig fra én finkeart som for lenge siden kom over til øygruppen og etter hvert spredte seg til de forskjellige øyene. Etter lang tids isolasjon utviklet fuglene på de forskjellige øyene ulike former og

1 2 3 4

Neandertaler (Homo neanderthalensis). Slik kan neandertaleren ha sett ut. størrelser på nebbene fordi de tilpasset seg tilgangen på føde der de nå levde. Noen ble frøspisere med korte, kraftige nebb. Andre hadde utviklet smale og lange nebb som var tilpasset å spise insekter. Ut fra disse observasjonene – og mange flere – formulerte Darwin evolusjonsteorien sin.

Genetiske analyser har vist det nære slektskapet mellom finkene. Slike analyser kan med stor nøyaktighet fortelle ikke bare om slektskapet mellom organismer, men også når de skilte lag. For eksempel viser analyser av fossilt DNA fra neandertalerskjeletter at de og vi (Homo sapiens) var i svært nær slekt. De fleste av oss har også noen prosent DNA fra neandertaleren i våre gener. Det viser at menneskene og neandertalerne fikk barn med hverandre. Neandertalerne døde ut for ca. 40 000 år siden.

Forskning er ofte først og fremst motivert av ønsket om å vite mer, uten at det ligger noen bestemt hypotese bak. Mange biologiske spørsmål har ikke noe entydige svar, og det er mye biologisk forskning som ikke gir endelige svar med to streker under. Biologiske problemstillinger er dessuten gjerne sammensatte, og mange faktorer spiller inn. Ofte må vi akseptere usikkerhet i større eller mindre grad, selv om vi vet stadig mer.

Biologiske arbeidsmetoder bygger som regel på forskjellige former for analyser, alt fra telling, måling og veiing til avanserte instrumentanalyser og matematiske eller statistiske modeller. Statistiske analyser er ofte helt avgjørende for å undersøke forskjeller eller årsakssammenhenger. Legger kjøttmeisen flere egg når våren har vært varm? Kan vi forklare økt antall egg bare med varmere temperatur, eller må vi trekke inn andre faktorer, som nedbør, vinterlengde og bestandstetthet? Finnes det genetiske forskjeller mellom individer i nord og i sør? Nesten uansett hva vi ønsker å undersøke og forstå, er statistikk og programmering viktige verktøy.

Den naturvitenskapelige arbeidsmetoden er sentral innenfor biologien. Den går ut på at en hypotese blir testet, og ut fra resultatene blir den så bekreftet eller avkreftet. Den induktive arbeidsmåten går ut på å observere fenomener og trekke en logisk slutning på grunnlag av observasjonene.

Laboratoriearbeid

Mye biologisk forskning foregår på laboratoriet. Små organismer, celler eller detaljer kan vi undersøke ved hjelp av stereolupe eller mikroskop. Større organismer kan undersøkes ved for eksempel disseksjon. Det betyr at du skjærer i det du skal undersøke. Vi kan også dyrke planter, sopp og bakteriekulturer og studere dyr og gjøre forskjellige forsøk. Det finnes strenge etiske regler for hva man kan gjøre av forsøk på levende organis-

mer, særlig på dyr. Samtidig framskaffes svært mye viktig kunnskap gjennom forskjellige laboratorieforsøk. Du får lære mer om metoder og laboratoriearbeid i dette faget. Ett av kompetansemålene sier at du skal planlegge, gjennomføre og presentere data – altså skrive rapporter – fra eksperimenter.

I alle forsøk må man vurdere eventuelle feilkilder. Det er viktig å prøve å begrense feilkildene i størst mulig grad og vurdere usikre faktorer som påvirker resultatet. Skal du gjennomføre et forsøk med frøspiring, er det viktig å ha kontroll på ulike faktorer, som fuktighet, temperatur og lystilgang. I tillegg kan frø ha ulik spiringsevne, pottene kan ha ulik mengde jord, jorda kan inneholde forskjellige typer næringsstoffer, vannmengden kan variere litt fra potte til potte osv. Hvordan vi tolker det vi observerer, kan også variere fra person til person. Forsøket bør derfor helst gjøres flere ganger eller av flere grupper. Da kan man se bort fra resultater der avviket er stort, og beregne gjennomsnittet av de andre resultatene. Man må uansett vurdere grundig hvorfor det ble ulike resultater.

Selv om den naturvitenskapelige arbeidsmetoden ikke kan gjennomføres på samme måte på en skole som i et stort laboratorium med profesjonelle forskere, skal likevel framgangsmåten i denne arbeidsmetoden ligge til grunn i en del av forsøkene vi gjør. Noen forsøk kjenner vi ikke resultatet av på forhånd, i andre vet vi mer om hva resultatet antakelig blir. Du bør uansett sette opp hypoteser sammen med de andre i gruppen og observere, måle og notere deg resultater og mulige feilkilder. Ved andre forsøk kan dere bruke den induktive metoden. Etter forsøket kan arbeidet oppsummeres i en rapport. Tabellen på neste side gir en oversikt over hva rapporten din bør inneholde:

Abiotisk: ikke-levende miljøfaktorer

Biotisk: alt levende

Innhold Beskrivelse

Tittel på forsøk (øvelse), navn og dato

Hensikt Bruk gjerne samme tittel som på øvelsen i boka og eventuelt samme nummer.

hypoteser som skal testes.

Utstyrsliste Lag en liste over utstyret du brukte. Ta gjerne et bilde av utstyret og legg det inn i rapporten, da er det lettere å huske i ettertid hva du gjorde.

Framgangsmåte Beskriv hvordan dere brukte utstyret og gjennomførte forsøket.

Figurer og bilder kan hjelpe deg til å beskrive forsøket. Sett gjerne navn på det du ser på

Resultat Forklar hva dere observerte under forsøket, og noter resultatene.

Konklusjon og feilkilder Drøft resultatene og skriv konklusjonene dere kom fram til. Bekrefter feilkilder i forsøket, og beskriv hvordan de eventuelt kan ha påvirket resultatet ditt.

Mye biologisk forskning foregår på laboratoriet. vi gjør. I alle forsøk er det viktig å vurdere eventuelle feilkilder.

Feltarbeid

I biologi 1 skal du drive med feltarbeid. Du skal planlegge, gjennomføre og presentere data fra feltundersøkelser. I feltarbeidet skal du kunne undersøke både abiotiske og biotiske faktorer i et økosystem og gjøre greie for sammenhengene som forklarer det biologiske mangfoldet. I biologi innebærer det å kunne skrive at du kan formulere spørsmål og hypoteser. Og du må kunne vise din kompetanse ved å skildre observasjoner og undersøkelser fra felt.

Du kan undersøke mye i felt. Forberedelser er en viktig del av et feltarbeid. Husk at tilstedeværelsen av arter og de økologiske faktorene varierer gjennom året. I feltarbeidet vil du få mye dybdekunnskap og læring knyttet til det spesielle området du skal arbeide med.

I et praktisk feltarbeid kan biologigruppen deles inn i små grupper. Hver av gruppene kan få tildelt eller velge et område som skal undersøkes. Her kan det gjerne legges opp til en halv eller en hel dags arbeid, slik at dere rekker å gå gjennom og registrere arter og måle forskjellige abiotiske faktorer. Læreplanen sier at dere skal utforske abiotiske og biotiske faktorer i ett økosystem. Det kan være lurt å velge et avgrenset område på stedet der du utfører feltarbeid. Det forenkler arbeidet.