Biologi för gymnasiet – nivå 1

BIOLOGI

FÖR GYMNASIET NIVÅ 1

Charles Darwin (1809–1882) var en brittisk naturforskare. Han är mest känd för sina teorier om hur arter har utvecklats genom naturligt urval, som han beskrev i boken Om arternas uppkomst. Grundläggande för dessa tankar var hans studier av de olika arter finkar han observerade på Galápagosöarna. Darwins teori skilde sig från den då rådande uppfattningen att arter var oföränderliga och skapade av Gud.

NATIONALENCYKLOPEDINS

BIOLOGI

FÖR GYMNASIET NIVÅ 1

NE Nationalencyklopedin AB Ångbåtsbron 1, 211 20 Malmö redaktionen@ne.se www.ne.se

© NE Nationalencyklopedin AB 2025

Författare: Rikard Ask, Magnus Ehinger, Martin Granbom och Låtta Skogh

Läromedelsutvecklare: Jesper Sörensson

Redaktör: Låtta Skogh

Bildredaktörer: Martina Eriksson och Låtta Skogh

Grafisk form: Jens Klaive

Grafisk redaktör: Arvid Gruvö Wärle

Layout: Arvid Gruvö Wärle, Jens Klaive och Albina Sjöberg

Detta verk är skyddat av upphovsrättslagen. Kopiering, utöver lärares och studenters begränsade rätt att kopiera för undervisningsändamål enligt Bonus Copyright Access kopieringsavtal, är förbjuden. För information om avtalet hänvisas till utbildningsanordnarens huvudman, t.ex. kommun, eller Bonus Copyright Access. De flesta skolor och högskolor har avtal med Bonus Copyright Access och har därigenom viss kopieringsrätt. Det är lärarens skyldighet att kontrollera att skolan har ett giltigt kopieringsavtal med Bonus Copyright Access. Den som bryter mot lagen om upphovsrätt kan åtalas av allmän åklagare och dömas till böter och fängelse i upp till två år samt bli skyldig att erlägga ersättning till rättsinnehavaren.

Tryckt hos GPS Group i Bosnien-Hercegovina Första upplagan, första tryckningen

ISBN 978-91-89915-34-3

förord

Välkommen till Nationalencyklopedins biologi för gymnasiet nivå 1 Läromedlet är omarbetat och uppdaterat i grunden enligt Gy25. För att du på bästa sätt ska kunna ta till dig innehållet presenteras och förklaras centrala begrepp i början av varje avsnitt. Varje avsnitt avslutas med sammanfattning, instuderingsfrågor och övningar som hjälper dig att förstå och använda dina kunskaper i praktiken. I diskussionsövningar får du möjlighet att utbyta tankar med dina klasskamrater och utveckla din förmåga att argumentera. I andra övningar får du söka, tolka, värdera och använda information.

I NE:s digitala läromedel kompletteras innehållet i boken med bland annat filmer, extramaterial och ytterligare övningar.

Med den här boken får du inte bara faktakunskaper – du får verktyg för att kunna analysera och resonera kring komplexa frågor.

Vår förhoppning är att väcka din nyfikenhet och öka din förståelse för hur din kropp och resten av livet på jorden fungerar.

Redaktionen, NE

innehåll

KAPITEL 1:

1.1 Biologins betydelse

1.2 Vetenskap och ovetenskap inom biologi 15

1.3 Systematiska undersökningar

1.4 Biologiska teorier och modeller

KAPITEL 2:

2.1 Ekosystem

2.2 Kretslopp

2.3 Näringskedjor och näringsvävar

2.4 Art, population och samhälle

2.5 Biologisk mångfald

2.6 Ekologiska samspel

2.7 Störning och succession

2.8 Ekosystemtjänster

2.9 Sjöns ekologi

2.10 Skogens ekologi

KAPITEL 3:

3.1 Vad är evolution?

3.2 Evolutionsteorins utveckling

3.3 Att förstå evolution

3.4 Ärftlig variation

3.5 Konkurrens

3.6 Naturligt urval

3.7 Genetisk drift

3.8 Artbildning

3.9 Evolutionsvetenskap

KAPITEL 7:

7.1

7.2

7.3

7.4

KAPITEL

8.1

8.2

8.3 Normer och diskriminering

8.4 Samtycke eller övergrepp? 466

8.5 Sexualitet, lust och kärlek

8.6 Könsorgan och sex

8.7 Graviditet och preventivmedel

8.8 Sexuellt överförbara sjukdomar

Fördjupningar

Fältstudier och laborationer

KAPITEL

1:

Livets vetenskap

Biologi är vetenskapen om livet. På land, i hav och i alla andra miljöer där liv finns.

AVSNITT 1: B I o Log INS BET yd ELSE

Biologi betyder läran om livet.

Biologin är vetenskapen som undersöker

och beskriver hur levande varelser ser ut och hur de fungerar, på alla nivåer från molekyler till ekosystem.

ORD OCH BEGREPP

DNA är en molekyl som innehåller den genetiska informationen för att bygga och styra alla funktioner i levande varelser.

Ekosystem är allt som lever och allt som inte lever inom ett visst område.

Molekyl är minst två atomer som är

sammanbundna med en eller flera kemiska bindningar.

Naturvetenskap är ett gemensamt namn på de vetenskaper som studerar naturen (fysik, kemi, biologi och geovetenskap).

Organism är en levande varelse.

Vetenskap är kunskap som har inhämtats med den vetenskapliga metoden.

Vetenskapliga metoden är ett sätt att utföra naturvetenskaplig forskning och säkerställa att slutsatserna är korrekta.

Biologin i vetenskapen och samhället

Biologi är vetenskapen som handlar om livet, de levande organismerna och livsfunktionerna.

Olika discipliner inom biologin behandlar olika aspekter av levande organismer:

p hur de ser ut och är uppbyggda (morfologi och anatomi)

p hur de fungerar (fysiologi)

p hur de beter sig och kommunicerar (etologi)

p hur de påverkas av och själva påverkar miljön som de lever i (ekologi)

p hur deras ärftliga egenskaper styrs och förs vidare mellan generationer ( genetik)

p hur de utvecklas över tid genom naturligt urval (evolution)

p hur de delas in i grupper efter släktskap (systematik).

Biologi är också grunden för många tillämpade vetenskaper, framför allt de som har att göra med

p kroppen (inom bland annat sjukvård, friskvård, skönhetsvård)

p odling av växter (för bland annat livsmedel, virke och prydnad)

p uppfödning av djur (för bland annat livsmedel, sällskap och sport)

p odling av celler (för bland annat jäsning, fermentering och produktion av läkemedel).

HISTORISKA GENOMBROTT

Biologins historia är fylld av upptäckter som har förändrat vårt sätt att se på världen och livet. När

Biologi handlar om hur levande varelser ser ut, hur de fungerar, hur de lever samt hur de har utvecklats och är släkt med varandra.

Charles Darwin publicerade sin evolutionsteori på 1800-talet utmanade han inte bara vetenskapliga teorier utan också religiösa föreställningar om människans ursprung.

Gregor Mendels ärftlighetslära, som först ignorerades i 30 år, blev i början av 1900-talet grunden till genetikens utveckling. På 1950-talet upptäckte forskarna Francis Crick, James Watson, Maurice Wilkins och Rosalind Franklin DNA-molekylens struktur – en nyckel till att förstå hur information lagras och förs vidare i levande organismer.

Dessa upptäckter har lett till allt från DNA-tester i brottsutredningar till nya behandlingar av genetiska sjukdomar. Historien visar hur biologisk kunskap utvecklas och hur den påverkar samhället i stort.

BIOLOGINS ROLL I DAGENS SAMHÄLLE

Biologi är både en naturvetenskap och en samhällspåverkande kraft. Vetenskapliga teorier utvecklas genom observationer, experiment och diskussion. Men biologins användning i allt från sjukvård till miljöpolitik påverkas också av etik, ekonomi och värderingar. Att förstå biologin innebär därför också att förstå hur vetenskap samspelar med samhället.

Biologi är i dag en central del av många samhällsfunktioner. Inom sjukvården används biologisk kunskap för att utveckla mediciner, analysera prover och ge behandling. Inom jordbruket används den för att ta fram mer tåliga grödor och minska användningen av bekämpningsmedel.

Under covid-19-pandemin blev biologins roll tydlig för alla. Forskare behövde snabbt förstå virusets struktur och spridning, samtidigt som läkemedelsbolag och myndigheter samarbetade för att utveckla vaccin.

Biologi blev plötsligt en fråga för både politik och vardag.

Biologisk kunskap används också i miljöarbete, rättsväsen och livsmedelsproduktion. Biologin påverkar därmed många av de beslut som tas i samhället.

ETIK OCH BIOLOGISK KUNSKAP

När biologisk forskning gör nya framsteg väcks ofta etiska frågor. Bör vi till exempel ändra gener hos människor? Får man klona djur? Har alla rätt att få tillgång till information om sin arvsmassa?

Ett exempel är DNA-tekniken för att identifiera gärningspersoner.

Tekniken är förstås väldigt användbar, men den väcker också svåra frågor: Hur ska DNA-data lagras? Vem får använda den? Kan man bli felaktigt anklagad?

Fåret Dolly (till vänster), det första klonade däggdjuret, tillsammans med sin surrogatmamma.

Vårdpersonal i Indien bär skyddsutrustning under covid-19-pandemin.

Tekniker som genteknik och kloning ger stora möjligheter men kräver också stort ansvar. Vad som är tillåtet regleras ofta av lagar och riktlinjer, men samhällets värderingar förändras också över tid. Det är därför viktigt att kunna tänka kritiskt om biologins användning.

Vetenskaplig kunskap är aldrig helt frikopplad från människors åsikter, känslor och ideologier.

Biologin och individen

Kroppen är ett komplext system av organ, celler och signaler. Biologisk kunskap hjälper oss att förstå hur allt hänger ihop. När vi tränar, äter, blir sjuka eller återhämtar oss påverkas vi av biologiska processer.

Modern sjukvård bygger på kunskap om organ, celler, smittämnen, immunförsvar och gener. Vacciner, mediciner och behandlingar har utvecklats genom årtionden av biologisk forskning. Diabetes är en sjukdom som tidigare var dödlig, men tack vare upptäckten av insulin i början av 1900-talet kan diabetessjuka i dag leva långa och friska liv.

Val för grundläggande saker kring hälsan som sömn, kost och motion är också kopplade till biologin. Att förstå kroppens signaler kan hjälpa oss att leva mer hälsosamt.

Våra tankar, känslor och beteenden har också biologiska grunder. Nervsystemet och hjärnan styr hur vi reagerar på omvärlden, medan hormoner påverkar våra känslor och beslut. Biologin hjälper oss att

förstå till exempel varför och hur stress påverkar kroppen eller hur beroenden uppstår.

Forskning om signalsubstanser som serotonin och dopamin har lett till nya behandlingar för psykiska sjukdomar och funktionsnedsättningar som depression och ADHD. Samtidigt väcker det frågor om hur mycket av vårt beteende som är biologiskt styrt och vad vi själva kan påverka. Psykisk hälsa diskuteras mer öppet i dag än tidigare. Biologin är en viktig del i att minska fördomar och skapa förståelse.

MIKROLIVET OCH LIVET

Mikroorganismer som bakterier, virus och svampar finns överallt omkring oss, även i våra egna kroppar. Länge sågs bakterier bara som något farligt, men i dag vet vi att många mikroorganismer är nödvändiga för vår överlevnad.

I vår tarm finns till exempel miljarder bakterier som hjälper oss att bryta ner mat, bilda vitaminer och skydda oss mot sjukdomar.

Dessa bakterier kallas för tarmfloran . Den påverkar inte bara vår matsmältning. Forskning visar att den kan ha koppling till både immunförsvar och humör.

Antibiotika upptäcktes på 1920-talet av bakteriologen Alexander Fleming och har sedan dess räddat otaliga liv. Men överanvändning i både sjukvård och djuruppfödning har lett till att vissa bakterier utveck lat resistens. Antibiotikaresistens är ett av vår tids största globala hot enligt WHO. Biologisk kunskap är avgörande för att hantera detta.

VIKTEN AV BIOLOGISK KUNSKAP

Du behöver inte bli forskare för att biologin ska vara viktig i ditt liv. Som medborgare i ett samhälle ställs du inför val och frågor som bygger på biologisk kunskap: Ska du vaccinera dig? Vad tycker du om GMO? Hur bör vi agera för att skydda miljön?

Att ha en grundläggande förståelse för biologin gör det lättare att ta ställning, förstå samhällsbeslut och delta i samtal om framtiden. Biologi är både fakta och en del av hur vi formar världen omkring oss. Biologin påverkar också hur vi ser på oss själva och andra. Vår syn på hälsa, kön, arv, beteende och livets uppkomst formas av biologiska perspektiv. Genom att förstå hur kroppen fungerar, hur sjukdomar sprids eller hur ekosystem hänger ihop, kan vi fatta mer medvetna beslut både i vardagen och i frågor som rör samhället i stort.

Bakterien Staphylococcus aureus finns ofta på huden utan att skapa problem men kan orsaka flera sjukdomar, bland annat matförgiftning, TSS och sepsis.

Ett öra som har skapats med hjälp av levande broskceller som har skrivits ut med en 3D-skrivare.

Biologin i framtiden

Många av framtidens största utmaningar har med biologi att göra: förlust av biologisk mångfald och hållbar matproduktion till exempel. Biologer spelar en nyckelroll i att förstå och försöka lösa dessa problem. Ett exempel är hur ekologer kartlägger ekosystem för att skydda hotade arter. Ett annat är hur mikrobiologer undersöker jordbakterier som kan förbättra grödors tillväxt utan konstgödsel.

Biologisk kunskap behövs också för att förstå hur klimatförändringar påverkar djur och växter och hur vi kan anpassa oss för att klara framtiden.

Framtidens biologi utvecklas snabbt. Inom medicin pågår forskning om stamceller, konstgjorda organ och individanpassad behandling baserad på genetik. Inom livsmedelsteknik utvecklas konstgjort kött och genmodifierade grödor.

Tekniken CRISPR gör det möjligt att ändra arvsmassa med stor precision, vilket kan leda till behandling av genetiska sjukdomar men också till kontroverser kring ”designade barn” eller genförbättring.

Inom området syntetisk biologi skapas helt nya organismer med programmerade egenskaper. Inom biomimetik och bionik efterliknar tekniken biologiska system, som konstgjorda leder eller synsensorer. Biologin är inte längre bara ett verktyg för att förstå livet – utan också för att förändra det.

SAMMANFATTNING

* Biologi är grunden för tillämpade vetenskaper som har att göra med kroppen, växter, djur och celler.

* Biologins användning i till exempel sjukvård, livsmedelsproduktion och miljöpolitik påverkas av etik, ekonomi och värderingar.

* Genom att förstå till exempel hur kroppen fungerar, hur sjukdomar sprids eller hur ekosystem hänger ihop kan vi fatta mer medvetna beslut både i vardagen och i frågor som rör samhället i stort.

* Biologer försöker lösa stora utmaningar som förlusten av biologisk mångfald och utvecklingen av hållbar matproduktion.

FÖRDJUPNING

Kolera på grund av dålig luft?

Kolera är en sjukdom som skördar omkring 100 000 dödsoffer varje år runt om i världen. När man har drabbats får man kraftig, vattentunn diarré, och man måste springa på toaletten hela tiden. Eftersom man utsöndrar så mycket vatten är risken stor att man dör av uttorkning.

Över i princip hela världen trodde

blivit övertygad om att kolera spreds hos gruvarbetare som med smutsiga händer delade på maten.

År 1854 skedde ett kolerautbrott bland fattiga i London. John Snow tog reda på var de som hade dött bodde, och kom till slutsatsen att de hade tagit sitt vatten från en och samma pump på Broad Street. När handtaget på

också Hamburg i Tyskland av kolera. Den tyske läkaren Robert Koch lyckades identifiera att det var en bakterie som i dag kallas Vibrio cholerae som orsakade sjukdomen. Robert Koch hade viss hjälp av den inflytelserike läkaren Max von Pettenkofer, som absolut inte kunde tänka sig att mikroorganismer kunde orsaka sjukdo-

Läkaren John Snow lyckades identifiera en smittkälla till kolerautbrottet 1854 i London. Genom att pricka in antal kolerafall på en karta kunde han dra slutsatsen att det var en viss pumpstation för vatten som var smittkällan. Vattenpumpar är markerade med rosa rutor och sjukdomsfall med gröna punkter.

INSTUDERINGSFRÅGOR

1. Vad innebär biologi som vetenskap?

2. Ge några exempel på några olika biologiska forskningsområden och vad de innebär.

3. Ge några exempel på stora historiska genombrott inom biologi.

4. På vilket sätt var biologisk kunskap viktig för att hantera covid-19-pandemin?

5. Ge några exempel på vilken roll biologin spelar i dagens samhälle.

6. Vilka etiska frågor kan uppstå i samband med biologiska framsteg?

7. Ge några exempel på biologins roll för individen.

8. Varför är bakterier nödvändiga för vår överlevnad?

9. På vilket sätt kan biologisk kunskap vara viktig för att förstå och ta ställning i samhällsfrågor?

10. Ge några exempel på hur biologins roll i framtidens samhälle kan komma att se ut.

ÖVNINGAR

Biologin omkring oss Biologi används i den teknik vi använder, i medicinen vi förlitar oss på och i förståelsen av vår värld. Diskutera och reflektera i grupp.

1. Vilka saker i din vardag har med biologi att göra? Tänk på allt från material och medicin till mat och kläder.

2. Hur har kunskap inom biologi hjälpt människan genom historien?

3. På vilka sätt kan kunskaper inom biologi vara en risk eller ett hot?

Osynliga organismer

I sången ”Okända djur” går texten: ”Många är långa och svåra att fånga. Många syns inte men finns ändå. Men de flesta är små, mycket små, mycket små.”

Mikroskopiskt små organismer finns överallt omkring oss, i oss och på oss. Ta reda på mer om vilken betydelse alla de organismer vi inte kan se har för vår vardag (till exempel kring sjukdomar, för mediciner och i mat).

Historiska genombrott inom biologi

I texten beskrivs tre biologiska historiska genombrott som har förändrat vårt sätt att se på världen och livet. Ta reda på mer om ett av dessa genombrott.

Historiska genombrott inom medicin

Delar av medicinsk forskning kan ses som tillämpad biologi. Exempel på viktiga upptäckter gjordes av Louis Pasteur, Alexander Fleming och Edward Jenner. Ta reda på mer om ett av dessa genombrott. Vad upptäckte de?

Vad har deras upptäckter fått för betydelse?

AVSNITT 2: V ETENSKAP och oVETENSKAP IN om BI o Log I

Vetenskap är kunskap som har samlats in genom forskning. Naturvetenskap handlar om naturen, biologi är naturvetenskap som handlar om levande varelser. Påståenden om till exempel hur levande varelser fungerar är vetenskapliga om de stämmer överens med forskningsresultat.

ORD OCH BEGREPP

Forskning är när man med systematiska metoder skapar ny kunskap.

Naturvetenskap är ett gemensamt namn på de vetenskaper som studerar naturen (fysik, kemi, biologi och geovetenskap).

Pseudovetenskap är osanna eller overifierade påståenden som inte styrks av den vetenskapliga metoden.

Vetenskap är kunskap som har inhämtats med den vetenskapliga metoden.

Vad är forskning?

Att forska eller bedriva vetenskap är att på ett systematiskt sätt skapa mer vetande. Att forska är att undra och ställa frågor och sedan försöka besvara dem med hjälp av observationer, experiment och beräkningar.

Varje observation, experiment och beräkning ger ett resultat. Ett resultat ses ofta som objektivt men beror på hur man har planerat och utfört observationen, experimentet eller beräkningen. Olika felkällor kan göra att ett resultat är osäkert. Mätmetoden kan ha varit fel eller förståelsen av problemet kan ha varit bristfällig.

Forskaren samlar ihop sina resultat och drar en

slutsats. Slutsatsen är det svar på forskarens fråga som stämmer bäst överens med alla resultat hen har just nu. Efter hand som forskare ställer nya frågor och gör nya observationer, experiment och beräkningar får man fler resultat. Då utvecklas slutsatserna.

Det vi vet om världen är alltså inte hundraprocentiga fakta, utan slutsatser som är baserade på den kunskap vi har just nu. Därför förändras och utvecklas det vi vet och vad vi anser vara ”sant”.

En del av det du får lära dig i skolan just nu är inte detsamma som dina föräldrar eller morföräldrar fick lära sig när de gick i skolan.

Med hjälp av en bild som ser vetenskaplig ut kan en text eller en annons verka mer vetenskaplig än den är.

Forskningsresultat

När en forskare har fått sina resultat och dragit sin slutsats så skriver hen en artikel. Artikeln är som en avancerad labbrapport. Den beskriver frågeställningen, experimenten, resultaten och slutsatsen. Den gör också en jämförelse med tidigare kunskap och beskriver vad som är nytt och vad som behöver undersökas vidare. Forskaren skickar sin artikel till en vetenskaplig tidskrift och hoppas att tidskriften vill publicera artikeln.

Innan tidskriften publicerar artikeln skickas den till två eller tre andra forskare. Forskarna läser artikeln noga och skriver kommentarer om den till tidskriften. Detta kallas peer review, som ungefär kan översättas till ’jämlik granskning’. Det kan vara att de tycker att artikeln är bra men att något behöver

ändras innan den publiceras. Det kan också vara att de tycker att artikeln är dålig eller att den inte passar för just den tidskriften.

Det finns tusentals vetenskapliga tidskrifter. En del är mycket specialiserade och innehåller bara artiklar om detaljer inom ett smalt ämnesområde. Andra tidskrifter är breda och innehåller artiklar om forskning inom många ämnesområden. Det är generellt sett svårare att få sin artikel publicerad i en bred tidskrift. Exempel på sådana tidskrifter är Science och Nature

Vetenskapliga artiklar behövs för att forskare och andra ska kunna veta vilka experiment som redan är gjorda, vem som var först med att ta reda på något och vilka som är de senaste slutsatserna inom ett visst ämnesområde.

Före internet fick forskare som undrade vilka slutsatser som var de senaste inom ett visst forskningsområde gå till ett vetenskapligt bibliotek och leta efter relevanta vetenskapliga artiklar i tryckta tidskrifter.

Vetenskapliga och ovetenskapliga påståenden

Ett vetenskapligt påstående stämmer överens med aktuella vetenskapliga resultat och slutsatser. För att ta reda på vilka vetenskapliga slutsatser som är aktuella behöver man läsa vetenskapliga artiklar och tidskrifter.

Att läsa vetenskapliga artiklar är svårt och kräver mycket träning. Det tar också mycket tid att hitta de viktigaste artiklarna inom olika ämnesområden. Dessutom finns speciella tidskrifter som utger sig för att vara vetenskapliga men som specialiserar sig på att publicera artiklar med pseudovetenskapligt innehåll. Det förekommer också att artiklar inte bygger på någon forskning alls utan är helt genererade av AI (artificiell intelligens).

Ovetenskap kallas idéer, metoder eller påståenden som inte är vetenskap. De kan inte testas, bekräftas

eller motbevisas genom den vetenskapliga metoden. Det kan också vara rena lögner, som har testats och motbevisats.

För att rapportera och popularisera nya vetenskapliga rön och hjälpa allmänheten att skilja mellan vetenskap och ovetenskap finns det vetenskapsjournalister. De läser vetenskapliga artiklar, intervjuar forskare och sammanfattar fakta på ett sätt som är begripligt för allmänheten.

På sociala medier finns det många klipp med påståenden som hänvisar till forskningsresultat. En del av påståendena är vetenskapliga och stämmer med aktuella vetenskapliga resultat, men många är ovetenskapliga. Forskningen de hänvisar till kan vara gammal eller gälla andra sammanhang.

”Jorden är platt” är ett ovetenskapligt påstående. Det finns många bevis för att den är rund.

VAD ÄR PSEUDOVETENSKAP?

Det finns många påståenden som inte bygger på vetenskap, till exempel övernaturliga saker och skrock. Det kan vara spöken, magiska kristaller eller ritualer som ger tur. Men vissa ovetenskapliga påståenden beskrivs så att de ger sken av att bygga på vetenskap, även om de inte gör det. Sådana teorier och påståenden kallas för pseudovetenskap.

Förespråkare för pseudovetenskapliga påståenden vill ofta inte att det ska göras experiment som testar om påståendet stämmer eller inte. Pseudovetenskapliga påståenden kan därför formuleras på ett sätt som gör dem omöjliga att testa. Ibland utför forskare ändå experiment och får resultat som visar att påståendet inte stämmer, men förespråkarna fortsätter

ändå att tro på det.

Det finns ofta starka skäl till att en person tror på ett pseudovetenskapligt påstående. Det kan vara

att hen tjänar pengar på det, till exempel genom att sälja en produkt, hålla föredrag eller genom att vara en influencer. Det kan också vara att hen verkligen vill att något ska vara sant, till exempel att en svår sjukdom ska kunna botas med hjälp av ett pseudovetenskapligt preparat. Ibland handlar det om att man tillhör en grupp som tror likadant, vilket gör det svårt att ifrågasätta.

Exempel på pseudovetenskap är astrologi, homeopati och intelligent design. Reklam för skönhetsprodukter, alternativmedicin, hälsokost och kosttillskott försöker också ofta få produkterna att verka mer vetenskapliga än de är.

Påståenden som bygger på religiös tro räknas inte som pseudovetenskap, förutom när de utges att vara vetenskapliga som i fallet med intelligent design.

Reklam för skönhetsprodukter försöker ibland få produkterna att verka vetenskapliga.

Fiskarna

Väduren

Inom astrologi är de tolv stjärntecknen viktiga. Vilket stjärntecken en person är född i anses bestämma hurdan personen är och vad som ska hända hen vid en viss tid.

ASTROLOGI

Astrologi är en lära som hävdar att människors personlighet och öde bestäms av var på himlen solen, månen och planeterna befinner sig när man föds. Den grafiska bilden av himlakropparnas positioner och uttolkningen av den kallas horoskop. Grunden för den västerländska astrologin sammanställdes cirka 150 e.Kr. av astronomen Ptolemaios i Alexandria.

Fram till 1600-talet var astrologin en del av vetenskapen astronomi, men när planeternas rörelse runt solen kunde beräknas och förklaras förlorade astronomerna intresset för astrologin. Sedan dess har man även upptäckt fler planeter (Uranus och Neptunus) som gör att de ursprungliga reglerna för hur horoskop ska tolkas inte längre fungerar.

Trots att vetenskapen har utvecklats och det numera finns hur många bevis som helst för att solen, månen och planeterna inte påverkar våra personligheter eller öden tror många människor fortfarande på astrologi och horoskop. De komplicerade beräkningar som används för att framställa ett horoskop gör att det verkar vetenskapligt och riktigt.

Det vetenskapliga sättet att studera människors personlighet beskrivs inom psykologin. Psykologi är ett forskningsområde där man på ett systematiskt sätt studerar, beskriver och förklarar hur och varför människor känner, tänker och handlar som de gör. Inom psykologin tror man inte att människors personligheter och öden påverkas av var himlakropparna befinner sig utan av vårt biologiska arv (vår arvsmassa, det vill säga generna i vårt DNA) och av vår miljö (allt vi upplever och är med om).

HOMEOPATI

Homeopati är en typ av alternativmedicin som grundades i Tyskland 1810. Idén är att ”liknande botar liknande”. Homeopatiska medel är extremt utspädda lösningar av ämnen som orsakar samma typ av symtom som patienten redan har. I samband med att ämnet späds ut skakas det också på ett speciellt sätt för att dess krafter ska frigöras. När utspädningen är färdig består medlet av rent vatten, som enligt förespråkarna för homeopati ”minns” ämnet som det var blandat med. Homeopati framställs som en vetenskap och medlen påstås kunna bota olika sjukdomar. Det finns inga vetenskapliga bevis för att homeopati fungerar.

Homeopatiska

medel kan finnas som tabletter eller lösningar.

SAMMANFATTNING

* Vetenskap är kunskap som har samlats in genom forskning.

* Biologi är naturvetenskap som handlar om levande varelser.

* Forskning är att på ett systematiskt sätt skapa mer kunskap.

* Det vi vet om världen är slutsatser som är baserade på de resultat vi har just nu.

* Det du får lära dig i skolan just nu är inte detsamma som dina föräldrar eller

INTELLIGENT DESIGN

Intelligent design är en idé som är inriktad på att inte acceptera den vetenskapliga teori som säger att livet på jorden har utvecklats genom naturligt urval och evolution. Uttrycket intelligent design användes första gången 1989, alltså 130 år efter att Darwin publicerade sin bok Om arternas uppkomst

Förespråkare för intelligent design accepterar vissa delar av evolutionsteorin men hävdar samtidigt att de levande organismerna är för avancerade och komplexa för att kunna ha uppstått genom naturligt urval. I stället anser de att livets utveckling måste ha fått hjälp av en designer (till exempel en gud) som tänkt ut smarta lösningar på olika problem. Men all modern biologi hänger ihop med evolution genom naturligt urval, och evolutionsteorin har starkt stöd från bland annat paleontologi, genetik och molekylärbiologi.

morföräldrar fick lära sig när de gick i skolan.

* Ett vetenskapligt påstående stämmer överens med aktuella vetenskapliga resultat och slutsatser.

* Pseudovetenskap är ovetenskapliga påståenden som beskrivs så att de verkar bygga på vetenskap, även om de inte gör det.

* Forskare beskriver sina resultat i vetenskapliga artiklar som publiceras i vetenskapliga tidskrifter.

* Det är svårt att veta om ett påstående stämmer med aktuella forskningsresultat eller inte.

INSTUDERINGSFRÅGOR

1. Hur definieras vetenskap och forskning?

2. Vilken roll spelar vetenskapliga artiklar inom forskningsvärlden?

3. Hur kan vetenskapliga slutsatser förändras över tid?

4. Vad kännetecknar ett vetenskapligt påstående?

5. Varför kan det vara svårt för allmänheten att avgöra om ett forskningsresultat är aktuellt och relevant?

6. Vilka risker finns det med att vetenskapliga resultat påverkas av felkällor?

7. Vad är skillnaden mellan vetenskap och pseudovetenskap?

8. Hur kan bilder användas för att ge en falsk vetenskaplig trovärdighet?

9. Vilka metoder använder pseudovetenskapliga förespråkare för att framstå som vetenskapliga?

10. Varför fortsätter en del att tro på pseudovetenskapliga idéer trots vetenskapliga bevis emot dem?

ÖVNINGAR

Vetenskaplig artikel

Välj en vetenskaplig artikel i biologi och läs den. Hur är artikeln uppbyggd? Vilka delar finns med?

Beskriv de delar som finns med i artikeln och jämför med en klasskamrat. Hade artiklarna en liknande uppbyggnad?

Vetenskapligt eller ovetenskapligt?

Är de olika påståendena nedan vetenskapliga eller ovetenskapliga? Diskutera i små grupper och motivera varför de är vetenskapliga eller ovetenskapliga. Diskutera även om det finns påståenden som ligger i en gråzon och vad som i så fall krävs för att påståendet ska bli vetenskapligt.

1. Vacciner orsakar autism.

2. Växter växer snabbare om man spelar klassisk musik för dem.

3. Min faster blev frisk från sin cancer tack vare kristaller.

4. Enligt en studie från Karolinska Institutet minskar risken för hjärtinfarkt om man äter fisk två gånger i veckan.

5. Astrologi kan förklara varför vissa personer passar bättre ihop än andra.

6. Forskare har visat att koldioxidhalten i atmosfären påverkar klimatet.

Skapa din egen pseudovetenskap

Det kan vara svårt att skilja på vetenskap och pseudovetenskap. Hur ska man till exempel kunna veta att homeopati är en pseudovetenskap när det finns så många som påstår att homeopati fungerar?

Några typiska tecken på pseudovetenskap är:

Auktoritetstro. Vissa personer tillmäts så stor förmåga att avgöra vad som är sant och falskt att andra bara har att rätta sig efter deras bedömningar. Vetenskap hänvisar bara till verkligheten.

Experiment som inte kan upprepas. Man förlitar sig på experiment som utförts någon enstaka gång men som inte gått att upprepa med samma resultat.

Handplockade exempel. Man använder handplockade exempel när ett slumpmässigt urval vore möjligt. ”Anna-Stina, 71, blev fri från sina ryggbesvär när hon tog nya undermedlet” är ett typiskt sådant påstående. Vetenskap gör i stället stora studier och drar en slutsats utifrån det.

Ovilja till prövning. Man försöker inte pröva teorin mot verkligheten, trots att detta vore möjligt.

Likgiltighet inför motsägande fakta. Man hävdar att teorin är helt riktig trots att det finns iakttagelser eller experiment som den inte stämmer med.

Inbyggda undanflykter. Man begär att teorin prövas på sådana villkor att den bara kan bekräftas, aldrig motsägas, vilket resultatet än blir.

Du ska nu lära dig att känna igen pseudovetenskap genom att själv hitta på en produkt som ska marknadsföras med hjälp av pseudovetenskapliga påståenden. Din pseudovetenskap ska leda fram till något som går att sälja – till exempel en bok, en kurs, ett undergörande medel eller en makalös manick. Din nyuppfunna pseudovetenskap ska du sedan presentera för klassen. Övertyga dina klasskompisar om att köpa din produkt.

1. Försök att hitta ett problem som du skulle vilja lösa. Det kan till exempel vara en rynkfri hy, ett ”sexpack”

på magen, bättre hälsa, bättre sexliv, bot för cancer eller tillgång till obegränsad energi. Ju större och svårare problem, desto bättre!

2. Skriv ner följande punkter: a. ditt problem b. din lösning c. dina försäljningsargument.

3. Redovisa med en snygg datorpresentation som ”säljer” din produkt. Det är viktigare att du har fina bilder än mycket text i presentationen. Ha i stället ett säljande manus som du följer när du presenterar din produkt. Din presentation ska ta 2–5 minuter.

Några tips:

Tänk på att ladda din presentation med många ”vetenskapliga” ord. Du behöver inte veta vad ”kvantenergier” eller ”chromaterapi” är för att ändå använda dem. Om någon anklagar dig för att inte veta vad de betyder så kan du alltid hävda att de kan betyda olika saker för olika personer.

Ha en kändis till att stödja dina påståenden. Folk litar mer på en känd skådespelare eller fotbollsspelare än hundratals vetenskapliga rapporter.

Smyg in så många ”vessleord” du kan. Det är ord som låter viktiga men som gör att du faktiskt inte påstår något alls. Till exempel ”medlet kan hjälpa ditt barn att lära sig matematik fortare”, ”många har känt sig bättre av medlet” eller ”forskare tror att energiflödet längs kroppens meridiankanaler kan förbättras av att EFX energitejp sätts vid energicentra eller chakra”.

Ljug! Hänvisa till vetenskapliga rapporter som inte finns eller som är publicerade i oseriösa tidskrifter. Det gör inget om du säger emot dig själv.

Du kan också hänvisa till uråldrig tradition, ayurveda, traditionell kinesisk medicin eller det försvunna Atlantis.

Hävda att det är ”glömd” kunskap, att ”modern vetenskap” motarbetar dig eller att läkemedelsindustrin vill tysta ner din upptäckt. Välj en valfri konspirationsteori!

Kristallterapi är ett slags pseudovetenskap som går ut på att varje stens ”unika vibrationsegenskaper” kan påverka människors ”energifält”.

AVSNITT 3: SySTE m ATISKA u N d E r S ö KNIN g A r

Biologisk kunskap bygger på forskning om levande organismer. Genom

att forskare

undersöker verkligheten på ett

systematiskt sätt växer

det

mänskliga vetandet. Vi lär oss mer och mer om världen vi lever i.

ORD OCH BEGREPP

Experiment är en vetenskaplig undersökning för att bevisa eller motbevisa en hypotes.

Felkälla är något som påverkar resultatet så att det blir svårare att dra slutsatser av resultatet.

Frågeställning är en övergripande

fråga och en eller flera smala och konkreta undersökningsbara frågor.

Hypotes är ett antagande som en forskare gör om hur något fungerar och som sedan testas på olika sätt.

Observation är en noggrann och uppmärksam iakttagelse.

Simulering är en modell i ett datorprogram som används för att undersöka eller förklara hur verkligheten fungerar.

Slump är något oförutsägbart, till exempel att något händer utan att man kan veta det i förväg.

Frågeställning och hypotes

Bakom all forskning finns ett intresse eller en idé. Det kan vara att forskaren undrar något som det saknas kunskap kring eller att hen vill hitta en lösning på ett problem.

Forskaren läser vetenskapliga artiklar och böcker för att ta reda på vad tidigare forskning i ämnet har visat. Vad vet vi redan? Vilka metoder har andra forskare använt?

Forskaren bestämmer vad hen vill undersöka och

formulerar en frågeställning. Frågeställningen består ofta av dels en övergripande fråga, dels en eller flera smala och konkreta undersökningsbara frågor.

Forskaren formulerar även en hypotes.

Hypotesen är ett antagande eller en gissning som forskaren vill testa. En hypotes ska gå att undersöka på ett vetenskapligt sätt. Det ska alltså gå att ta reda på om hypotesen stämmer eller inte med hjälp av observationer, experiment eller simuleringar.

Genom att studera växters egenskaper kan forskare dels skapa mer kunskap, dels utveckla bättre metoder för att odla livsmedel och andra grödor.

Att studera valar är svårt. Det går inte att göra experiment ute i havet, och även att observera dem är besvärligt. En del forskare fäster sändare på valar för att kunna studera hur de rör sig, men det är svårt att få sändaren att fastna på valen.

Experiment, observationer och simuleringar

När forskaren har formulerat sin frågeställning och sin hypotes är det dags att tänka ut vilka experiment, observationer och/eller simuleringar som kan användas för att ta reda på om hypotesen stämmer eller inte. Att kunna tänka ut exakt vilka metoder som kan användas för att svara på en viss fråga är viktigt för att bli en bra forskare.

Experiment

Ett experiment är att påverka något och se vad som händer. För att det ska gå att dra säkra slutsatser

från ett experiment måste det utföras på rätt sätt. Ofta jämför man två saker som man behandlar olika. Det kan vara att man vill undersöka om ett nytt läkemedel är bättre än ett gammalt. Då ger man en grupp människor (experimentgruppen) det nya läkemedlet och en annan grupp (kontrollgruppen) det gamla läkemedlet. Sedan undersöker man hur personerna i de olika grupperna mår.

Det är viktigt att bara ändra en sak i taget. Om gruppen som får det nya läkemedlet även får träffa en sjukgymnast och en dietist varje vecka så blir det omöjligt att veta varför experimentgruppen och kontrollgruppen skiljer sig åt.

Det är också viktigt att de två grupperna är så lika som möjligt när experimentet börjar. Det går inte att jämföra 112 unga, vältränade icke-rökare som fått det nya läkemedlet med 15 äldre, över viktiga rökare som fått det gamla läkemedlet.

IBLAND GÅR DET INTE ATT GÖRA EXPERIMENT

Ibland kan man inte påverka det man vill undersöka. Det kan vara för att det är för svårt, för dyrt eller tar för lång tid. Anledningen till att forskare plötsligt lyckas ta reda på något som de tidigare inte vetat beror ofta på att det har skett en teknisk utveckling som gjort att utrustning och metoder har blivit bättre, snabbare och/eller billigare. När mikroskopen blir bättre kan man undersöka saker som tidigare inte gick att se. När DNA-tekniken blir snabbare och billigare kan man undersöka saker som tidigare tog för lång tid eller var för dyrt.

Det kan också vara så att man inte får göra experiment. Det finns många regler för vilka experiment som får och inte får utföras. Det kan vara för farligt eller för oetiskt. Det finns till exempel stränga regler för experiment med djur. I EU är det förbjudet att undersöka om en ny sorts smink kan vara skadlig genom att testa sminket på försöksdjur.

Att göra experiment med vilda djur är också ofta förbjudet. Särskilt stränga regler finns för experiment med människor.

Observationer

Att göra experiment med exempelvis planeter, vilda djur i naturen eller klimatet är ofta omöjligt av flera anledningar. Sådana saker får man i stället studera genom att göra observationer.

När man observerar iakttar man något noggrant och uppmärksamt. Oftast mäter och räknar man olika saker. För att resultaten från olika observa-

tioner ska gå att jämföra är det viktigt att mäta och räkna på samma sätt varje gång. Man kan också fotografera och filma. Sedan försöker man så tydligt som möjligt beskriva vad man sett.

Simuleringar

Ibland kan man göra en simulering med hjälp av ett datorprogram. En simulering är en modell som används för att undersöka eller förklara hur verkligheten fungerar. Programmet innehåller information om hur det man undersöker påverkas av olika saker. Man kan använda programmet till att undersöka vad som händer om man ändrar en sak i taget. Man kan använda simuleringar till exempel när man vill undersöka saker som evolution, klimatförändringar och populationsutvecklingar. Simuleringar används bland annat när man ska räkna ut fiskekvoter, det vill säga hur mycket fisk av en viss art som fiskare från olika länder ska tillåtas ta upp.

Vi kan observera att isarna smälter, men för att kunna studera klimatförändringarna på ett mer övergripande sätt behövs simuleringar.

Data och resultat

I en naturvetenskaplig undersökning består resultatet ganska ofta av siffror. Tänk dig att en forskare har frågeställningen ”hur snabbt växer gräs?”.

Forskaren skulle kanske odla gräs i en kruka och mäta hur högt gräset är varje dag i en vecka. Gräsets höjd de olika dagarna är forskarens mätvärden. Ett annat ord för mätvärden är data.

För att få veta svaret på frågan om hur snabbt gräs växer måste forskaren göra beräkningar. Hur mycket gräset växer varje dag beräknas genom att ta varje dags mätvärde minus mätvärdet för dagen innan. Sedan kan forskaren räkna ut medelvärdet

för tillväxt per dag. Den genomsnittliga tillväxthastigheten i millimeter per dag är forskarens resultat.

Forskaren kan också räkna ut hur stor skillnad det var mellan hur mycket gräset växte de olika dagarna. Skillnaden kallas spridning och är ett mått på hur säkert resultatet är. Om det är mycket stor skillnad mellan hur snabbt gräset växer de olika dagarna så är det osäkert om forskarens medelvärde verkligen visar hur snabbt gräs växer i genomsnitt. Då behövs fler mätvärden, alltså mer data, för att resultatet ska bli säkert.

Genom att mäta hur högt gräset är varje dag kan vi räkna ut hur snabbt det växer och hur mycket tillväxthastigheten skiljer sig mellan olika dagar.

Felkällor

Felkällor är faktorer som gör mätvärden och resultat osäkra. Det kan vara att mätinstrumenten inte är tillräckligt noggranna eller att proverna som analyseras inte är tillräckligt rena. Det kan också vara problem med själva metoden, till exempel att mätningar inte utförs på samma sätt varje gång eller att mer än en sak skiljer experimentgruppen från kontrollgruppen.

En felkälla kan också vara att forskaren påverkas av sina förväntningar när hen gör sina mätningar och/eller tolkar sina resultat.

Blinda undersökningar

När ett resultat ska avläsas måste forskaren ofta göra en bedömning. I en jämförelse mellan en ny och en gammal pollenallergimedicin ska man kanske avgöra om personerna blivit mer eller mindre täppta i näsan och om de blivit mer eller mindre trötta. Om forskaren vet vilket resultat hen förväntar sig kan bedömningen påverkas av det. För att undvika att ett resultat påverkas av människors förväntningar utför forskare ofta blinda undersökningar. Det innebär att forskaren inte vet vilket prov som är vilket just när hen gör själva mätningen eller bedömningen.

Undersökningen med pollenallergimedicin kan till och med göras dubbelblind . Det innebär att varken försökspersonerna eller forskarna vet vem som får det gamla och vem som får det nya läkemedlet. Men informationen finns i ett register som forskarna tar fram efter att försöket är färdigt och alla mätningar är gjorda.

Genom att hindra både försökspersoner och forskare från att veta vilken medicin som ges till vem blir undersökningen dubbelblind. Dubbelblinda undersökningar ger mer tillförlitliga resultat eftersom förväntningar inte påverkar hur resultaten bedöms.

Den utdöda fisken Tiktaalik levde för 375 miljoner år sedan under den geologiska tidsperioden devon. Den var en av övergångsformerna mellan fiskar och landlevande djur.

Slumpen

Ordet slump används inom sannolikhetsteorin för att beskriva händelser som inte är förutsägbara. Oförutsägbara händelser kan göra att resultatet av en undersökning blir missvisande eller konstigt på ett eller annat sätt.

Ju fler upprepningar man gör, desto säkrare blir resultatet eftersom slumpen då spelar mindre roll. Om en av fem personer som får en ny pollenmedicin får en basketboll på näsan just den veckan som experimentet utförs så påverkas resultatet mycket mer än om en av hundra personer drabbas av en liknande slumphändelse.

För att ta reda på om ett resultat av en undersökning är tillförlitligt eller om det beror på slumpen utför man matematiska beräkningar, så kallade statistiska test . Det finns många olika statistiska test. När man jämför två medelvärden använder man ofta ett statistiskt test som kallas t-test. Det tar bland annat hänsyn till hur stor spridningen mellan de olika mätvärdena är.

Personerna som fick den nya allergimedicinen nyser i genomsnitt färre gånger per dygn jämfört med personerna som fick den gamla medicinen. Med hjälp av ett t-test kan man beräkna om skillnaden mellan gruppernas medelvärden sannolikt beror på medicinen eller på slumpen.

Slutsatser

En slutsats är en sammanvägning av ett antal resultat. Forskaren formulerar ett påstående som stämmer så bra som möjligt med de resultat som hen känner till just nu. Det är både resultat från hens egen forskning och resultat som andra forskare har skrivit om i vetenskapliga artiklar.

Att en slutsats är baserad på många resultat gör den på ett sätt säkrare. Många små mätfel kan ta ut varandra om man räknar ut ett medelvärde och många resultat som tyder på samma slutsats förstärker varandra. Å andra sidan är en slutsats mer subjektiv än ett resultat. Forskaren värderar i sin sammanvägning hur viktiga olika resultat är. Forskaren kan till exempel tycka att hens egna resultat är mer trovärdiga än andra forskares.

Det kan också saknas en viktig pusselbit, vilket får forskaren att dra fel slutsats. Efter hand som forskare ställer nya frågor och gör nya

observationer, experiment och beräkningar får man fler resultat. På så sätt utvecklas slutsatserna.

Ibland finns det två eller flera slutsatser eller förklaringar som stämmer ungefär lika bra med de resultat man har för tillfället. Då kan vissa forskare tro mest på en slutsats, medan andra forskare tror mest på en annan. För att ta reda på vilken av slutsatserna som stämmer bäst gäller det för forskarna att tänka ut vilka observationer, experiment eller beräkningar de kan använda för att jämföra de olika slutsatserna med varandra.

Laborationer och fältstudier i skolan

I skolan gör vi laborationer, fältstudier och simuleringar. Laborationer är ofta olika typer av experiment och utförs normalt i en labbsal. Fältstudier är oftast observationer och utförs normalt utomhus. Syftet med labbar och fältstudier är att du ska lära dig något naturvetenskapligt genom praktiskt arbete samt förstå hur naturvetenskaplig kunskap växer fram. Det är också en träning i att genomföra systematiska undersökningar, använda naturvetenskaplig utrustning och utföra naturvetenskapliga metoder.

SAMMANFATTNING

* Den vetenskapliga metoden är forskares systematiska arbetssätt att undersöka något.

* En frågeställning består ofta av dels en övergripande fråga, dels en smal och konkret undersökningsbar fråga.

* En hypotes är ett antagande eller en gissning som ska gå att undersöka på ett vetenskapligt sätt.

* Ett experiment är att påverka något och se vad som händer.

* En observation är en noggrann och uppmärksam iakttagelse, ofta ingår att mäta, räkna, fotografera eller filma.

* En simulering är en digital modell som används för att undersöka eller förklara hur verkligheten fungerar.

* Blinda och dubbelblinda undersökningar utförs för att undvika felkällan att resultaten påverkas av förväntningar.

* En slutsats är en sammanvägning av de resultat som en forskare känner till just nu, både hens egna och andra forskares.

FÖRDJUPNING

Den vetenskapliga metoden

Den vetenskapliga metoden handlar om att förstå hur saker fungerar genom att göra observationer och experiment. När vi lär oss mer om något kan våra idéer och teorier förändras och bli mer korrekta. Men teorin kan aldrig sägas vara ”klar”, eftersom nya upptäckter kan tvinga oss att ändra eller till och med förkasta den.

Det finns teorier som är så välgrundade att vi inte behöver testa dem längre. Teorier om atomer, celler, evolution och gravitation är exempel på det. Men det finns också teorier som ständigt förändras tack vare nya upptäckter. Till dessa hör hur vi förklarar universums och solsystemets uppkomst och människans utveckling.

observation eller iakttagelse

frågeställning

ställ en hypotes

gör ett experiment

bekräftar experimentet hypotesen?

På så sätt växer vår kunskap hela tiden och vi lär oss mer om världen omkring oss. Eftersom vi undersöker världen och den verklighet vi kan se, röra vid och mäta med olika verktyg kan vi vara säkra på att det vi vet är sant – åtminstone tills nya vetenskapliga teorier visar något annat.

nej

felaktig hypotes

förbättra teorin revolution ja ja nej

formulera en vetenskaplig teori

använd teorin för att förstå universum bättre

hitta fler bevis

kan teorin förbättras för att förklara de nya bevisen?

Vägen till vetande kanske verkar lång och komplicerad, men det är bara genom att testa hypoteserna genom ytterligare observationer och experiment som vi kan bilda oss en korrekt uppfattning om vår omvärld.

INSTUDERINGSFRÅGOR

1. Vad är skillnaden mellan en hypotes och en vetenskaplig teori?

2. Hur påverkas trovärdigheten i forskning av hur experimenten genomförs?

3. Hur kan en forskare säkerställa att ett experiment är rättvist och ger tillförlitliga resultat?

4. Vilka etiska dilemman kan uppstå vid experimentella studier på människor och djur?

5. Hur kan teknisk utveckling förändra möjligheterna att genomföra forskning?

6. Vilka är de tre huvudsakliga metoderna för vetenskapliga undersökningar och hur skiljer de sig åt?

7. Varför är det viktigt att forskare tar hänsyn till felkällor i sina undersökningar?

8. Hur kan forskarens egna förväntningar påverka resultaten och hur kan detta undvikas?

9. Vad innebär det att en slutsats kan vara mer subjektiv än ett resultat?

10. Hur hanterar forskare slumpen vid undersökningar?

ÖVNINGAR

Att arbeta utifrån den vetenskapliga metoden I detta förenklade exempel följer vi stegen från observation till slutsats i diagrammet på förra sidan:

Observation. Du iakttar att kanadagäss flyger i v-formation när de flyttar.

Frågeställning. Du formulerar en frågeställning som går att undersöka: ”Varför flyger kanadagäss i v-formation när de flyttar?”

Hypotes. Du ställer upp en hypotes: ”Kanadagäss flyger i v-formation för att spara energi.”

Testa hypotesen. Formulera ett test av hypotesen: ”Jag låter några kanadagäss flyga ensamma en viss sträcka och låter andra flyga i grupp. Om jag sedan väger dem borde det vara så att ju mer gässen gått ner i vikt, desto mer energi har de gjort av med.”

Förkasta eller behåll hypotesen. Var det de ensamma gässen som minskade mest i vikt? I så fall kan du dra slutsatsen att det är mer energieffektivt för gässen att flyga i grupp – du behåller hypotesen att kanadagäss flyger i v-formation för att spara energi. Även om experimentet bekräftar hypotesen kan man inte säga att den är sann, bara att det är troligare att den är det.

Du ska nu testa att arbeta med ett antal frågeställningar utifrån den vetenskapliga metoden. Formulera en eller flera hypoteser till var och en av frågeställningarna nedan. Tänk ut sätt att praktiskt konstruera försök eller undersökningar för att testa om respektive hypotes stämmer eller ska förkastas. Arbeta i grupp.

1. Växer lavar på något speciellt ställe på en trädstam?

2. Äter larver av en viss fjärilsart en viss växtart?

3. Orsakar snus cancer?

4. Påverkar födan tillväxten hos en gädda?

5. Är mobiltelefoni skadligt?

6. Påverkar det moderna jordbruket insektsfaunan?

Leta upp mer information kring dessa frågor. Vilka resultat har forskare kommit fram till?

Krukväxter och hypoteser

Om du har ett stort intresse för vackra krukväxter har du lagt märke till att det ofta finns en rekommendation för hur mycket växtnäring man ska ge sina växter för att de ska grönska och blomma. Enligt förpackningen ska man blanda 10 ml växtnäring i 5 liter vatten. Du känner dig dock inte säker på att den föreslagna mängden är den bästa och vill undersöka hur det förhåller sig.

1. Formulera en hypotes som undersökningen ska utgå från.

2. Gör en instruktion som talar om hur undersökningen ska utföras. Vad behövs för att utföra undersökningen? Var tydlig och skriv så att det blir lätt för en klasskamrat att upprepa undersökningen.

3. Diskutera vilka faktorer som kan påverka resultatet och hur de i så fall påverkar resultatet.

4. Testa gärna hypotesen genom att genomföra undersökningen.

Hur många träd finns i skolans närområde?

Alla undersökningar innebär att man måste fatta beslut som påverkar resultatet. Arbeta i grupper om fyra.

1. Besluta inom varje grupp vad som räknas som skolans närområde. Är det skolgården? Allt som går att se från skolan? De omkringliggande gatorna? Ett ännu större område? Skriv ner vad ni bestämmer er för.

2. Besluta inom varje grupp vad ni ska räkna som ett träd. Ska ett mycket litet exemplar av ett träd, till exempel en liten granplanta, räknas? Är ett träd som delat sig i två stammar nere vid marken ett eller två träd? Vad gör ni om ni hittar något som ni inte kan artbestämma? Skriv ner vad ni bestämmer er för.

3. Genomför undersökningen och sammanfatta resultaten.

4. Redovisa sedan i helklass. Varje grupp redogör för: a. sin definition av ”skolans närområde” b. sin definition av ”träd” c. hur många träd de har räknat.

5. Sammanfatta hur många träd de olika grupperna räknat.

6. Diskutera vilka svårigheter ni stötte på under arbetets gång.

7. Fundera kring vad som krävs för att en vetenskaplig undersökning ska vara trovärdig.

För att krukväxter ska må bra behöver de växtnäring.

AVSNITT 4: B I o Log ISKA TE or IE r och mod ELLE r Vetenskapliga teorier och modeller används för att beskriva hur världen fungerar. En biologisk teori är en väl underbyggd förklaring som har bekräftas många gånger genom observationer och experiment. En biologisk modell är en förenkling som beskriver och förklarar ett fenomen eller samband. Teorier och modeller gör den komplexa verkligheten mer begriplig.

ORD OCH BEGREPP

Energiomsättning är att organismer tar upp, lagrar, transporterar och använder energi utifrån.

Modell är en förenkling som beskriver och förklarar ett fenomen eller samband.

Oorganiska ämnen är ämnen som inte innehåller grundämnet kol.

Organiska ämnen är ämnen som innehåller grundämnet kol.

Teori är en väl underbyggd förklaring som har bekräftas många gånger genom observationer och experiment.

Urcell är den första typen av cell som bildades på jorden och som allt liv utvecklats ur.

Ämnesomsättning är när kroppen bryter ner ämnen som finns i maten och använder energin och materialet från ämnena för att bygga upp nya celler och organ.

Röda blodkroppar är ett undantag till teorin som säger att celler innehåller kromosomer. Teorin gäller trots att det finns enstaka undantag.

Vad är teorier och modeller?

En biologisk teori är en väl underbyggd förklaring av något som rör levande organismer. Förklaringen är baserad på fakta och den har kunnat bekräftas genom observationer och experiment många gånger.

Biologiska teorier beskriver hur något är i allmänhet, exempelvis att celler innehåller kromosomer som består av det kemiska ämnet DNA.

Forskare har naturligtvis inte undersökt alla celler i hela världen för att kontrollera om detta stämmer, men tillräckligt många för att kunna säga att det är så. Teorin gäller trots att det finns undantag. Exempelvis saknar röda blodkroppar hos däggdjur kromosomer, eftersom cellkärnan försvinner när cellen mognar.

Exempel på biologiska teorier:

p Evolutionsteorin som säger att ärftliga egenskaper hos populationer av levande varelser förändras över generationer.

p Cellteorin som säger att alla levande organismer består av celler och att alla celler har uppkommit genom att en annan cell har delat sig.

p Genetiska teorin som säger att egenskaper ärvs från generation till generation via gener.

p Centrala dogmen som säger att gener används som mall när proteiner bildas via processerna transkription och translation.

p Fotosyntesteorin som säger att växter, alger och vissa bakterier använder ljusenergi för att bilda kolhydrater av koldioxid och vatten.

p Cellandningsteorin som säger att organismer utvinner energi ur kolhydrater och andra ämnen genom att förbränna dem med syre.

En biologisk modell är en förenkling som beskriver och förklarar ett biologiskt fenomen och/eller samband. Exempel på biologiska modeller:

p En förenklad anatomisk bild som visar var ett organ sitter och ungefär hur det ser ut.

p En förenklad schematisk bild som visar DNA-molekylen som en repstege.

p En förenklad schematisk bild som visar hur celldelning går till.

p En förenklad beskrivning av fotosyntesens kemiska reaktion.

p En förenklad beskrivning av livets uppkomst.

Kriterier för liv

De mest centrala biologiska teorierna är de som gäller för alla levande varelser. Något är levande om det uppfyller alla nedanstående kriterier. (Forskare har förstås inte undersökt exakt alla levande varelser, men ännu har de inte hittat någon som inte uppfyller kriterierna.)

1. Celler. Allt liv som vi känner till består av celler. Virus består inte av celler och räknas oftast inte som levande.

2. Ämnesomsättning. Alla organismer tar upp kemiska ämnen från sin omgivning och omvandlar dessa till de byggstenar som organismen behöver.

Fjärilen äter nektar för att få energi så att den kan sköta sin ämnesomsättning, röra sig och fortplanta sig.

En anatomisk modell som visar var de de inre organen sitter.

3. Energiomsättning. Organismer tar upp, lagrar och transporterar energi i kemisk form. Molekylen ATP (adenosintrifosfat) fungerar som energibärare i alla celler på jorden. Organismer avger energi, till exempel som värme.

4. Fortplantning. Organismer förökar sig. En del förökar sig bara genom delning (könlöst), medan andra har könlig (sexuell) fortplantning. Några organismer kan föröka sig på båda sätten.

5. Informationsöverföring. Organismer överför information inom individen, mellan individen och dess omgivning och mellan släktingar i olika generationer (i form av gener). Förmågan att överföra information ger förutsättningar att reagera på förhållanden i omgivningen. Förmågan till informationsöverföring mellan generationer ger förutsättningar till evolution genom naturligt urval.

6. Evolution. Organismer utvecklas över generationer genom naturligt urval.

Livets uppkomst

Livet uppstod för cirka 4 miljarder år sedan, cirka

600 miljoner år efter att jorden bildades. För att liv ska kunna uppstå krävs en serie av kemiska reaktioner. För att dessa reaktioner ska kunna ske behövs vatten, energi, katalysatorer och bestämda förhållanden och former av grundämnena väte, kol, kväve, fosfor och syre. Dessa förhållanden kan ha funnits i någon av följande miljöer:

p vattensamlingar på jordens yta,

p vulkaner på havets botten, p djupa sprickor under jordens yta, p på en annan planet.

Allt liv som vi känner till består av komplexa celler med en rad gemensamma egenskaper. Detta tyder på att alla levande celler är besläktade med en

En kejsarpingvin med sin unge.

och samma urcell. Men urcellen uppkom troligen inte hux flux i en icke-levande miljö. Troligen uppkom livet steg för steg:

1. Först bildades de organiska ämnen som är byggstenar i allt liv, exempelvis enkla sockerarter, fettsyror och aminosyror.

2. Sedan sammanfogades de organiska molekylerna i längre kedjor, till exempel små proteiner av aminosyrorna.

3. Den första cellen bildades genom att det bildades en cellvägg eller ett membran som skilde insidan från utsidan.

4. En urcell lärde sig att kopiera sig själv och överföra all information om hur den nya cellen skulle se ut.

5. Urcellerna blev mer och mer komplicerade. De fick mer och mer avancerade informationssystem som kunde lagra och överföra information om cellens byggnad och funktion från generation till generation.

6. Vid någon punkt bildades en cell som kom att bli förfader till alla nu levande varelser.

RNA är ett ämne som liknar DNA men RNA bildar enkla kedjor i stället för dubbla som hos DNA.

Ett problem som vetenskapen länge brottades med var vilket som kom först: DNA eller proteiner? DNA-molekylen innehåller bygginstruktionerna för alla proteiner i cellen. Men proteiner sköter processerna när DNA kopieras och byggs upp. Det vill säga DNA behövs för att göra proteiner och proteiner behövs för att göra DNA – vilket kan ha kommit först?

Lösningen kom när forskare upptäckte att vissa RNA-molekyler kan ha funktioner som liknar proteinernas. Hos de allra första urcellerna fanns troligen någon slags RNA som kunde kopiera sig själv.

Troligen skedde många felkopieringar, och därför bildades många olika varianter av RNA-molekylerna. Olika varianter blev olika bra på att utnyttja molekylerna som fanns i omgivningen.

Så småningom fick urcellerna förmågan att låta proteiner sköta ämnesomsättning och kopiering av arvsmassan. Samtidigt började informationen lagras i den stabilare DNA-molekylen i stället. RNA blev budbärare vid proteintillverkningen.

Energiomsättning

I organismer som lever pågår hela tiden en rad processer som skapar och upprätthåller organismens komplicerade strukturer. För att processerna ska fungera krävs energi och vissa kemiska ämnen.

Levande varelser tar upp energi utifrån. Energiomsättning innebär att organismer tar upp, lagrar, transporterar och använder energi. Energin används för att bygga upp komplexa molekyler som DNA och proteiner, för att driva rörelser och för att överföra information.

ATP ÄR ENERGIVALUTAN

Alla organismer använder det kemiska ämnet ATP (adenosintrifosfat) som energivaluta. En ATP-molekyl består av kvävebasen adenin, sockret ribos och tre fosfatgrupper.

Den yttersta av de tre fosfatgrupperna kan spjälkas av. Då bildas ADP (adenosindifosfat) bestående av kvävebasen adenin, sockret ribos och två fosfatgrupper, samt en lös fosfatgrupp. Samtidigt frigörs energi som cellen kan använda för att utföra andra, energikrävande reaktioner.

ATP → ADP + Pi + energi

Varje gång cellen ska utföra en energikrävande reaktion så ”betalar” den med ATP. Men cellen kan också bilda nytt ATP ur ADP och Pi

genom att använda energin som frigörs när den bryter ner energirika molekyler. Cellen får ”lön” i form av ATP.

ENERGIKÄLLA: FOTOTROF ELLER KEMOTROF

Organismer kan ta upp energi i form av ljusenergi eller kemisk energi.

Växter, alger och vissa bakterier tar upp energi från solljus. De har fotosyntes och använder energin för att bilda energirika kolhydrater från koldioxid och vatten:

koldioxid + vatten + energi (solljus) → glukos + syre

Organismer vars energikälla är ljus kallas fototrofa . Ordet kommer av grekiska phōs som betyder ’ljus’ och trophē som betyder ’näring’.

Djur och svampar tar upp energi från energirika organiska molekyler som har bildats av växter eller av andra djur. För att kunna komma åt energin måste organismerna ha tillgång till syre. Vid cellandningen reagerar glukos med syre så att det bildas koldioxid och vatten, samtidigt frigörs energi:

glukos + syre → koldioxid + vatten + energi (ATP)

Som du ser är cellandningen och fotosyntesen varandras raka motsatser. Organismer vars energikälla är energirika molekyler kallas kemotrofa

I gröna blad finns ämnet klorofyll som fångar upp solljus och deltar i fotosyntesen.

En dovhjort äter eklöv för att få i sig organiska ämnen. Dovhjortar är kemoheterotrofa.

Ämnesomsättning

Alla levande varelser behöver också tillförsel av kemiska ämnen. De fyra grundämnen som det finns mest av i levande organismer är väte, kol, syre och kväve. Utöver dessa är även fosfor, järn, kalcium, kalium, koppar, magnesium, mangan, svavel och zink livsnödvändiga för i princip allt liv. Livsnödvändiga grundämnen kallas mineralämnen . Många organismer behöver dessutom tillförsel av vissa organiska ämnen, till exempel aminosyror, fettsyror och vitaminer.

Ämnesomsättning innebär att organismer tar upp, förändrar och avger olika kemiska ämnen. Ämnesomsättningen omfattar dels reaktioner där energirika kemiska föreningar bryts ner och energin blir tillgänglig, dels reaktioner där större molekyler byggs upp ur enkla föreningar. Många reaktioner förekommer hos alla organismer och är kopplade till ett komplicerat nätverk av kretslopp och kedjor.

KOLKÄLLA: AUTOTROF ELLER HETEROTROF

Alla organismer behöver kol för att kunna bilda organiska molekyler. Kolatomerna kommer från koldioxid i luften eller från organiska ämnen som andra organismer har bildat.

Växter, alger och vissa bakterier har fotosyntes och tar upp koldioxid ur luften, vatten ur marken och energi ur ljuset. Av detta tillverkar de den organiska molekylen glukos, som sedan används för att bygga större molekyler, bland annat stärkelse och cellulosa. Organismer vars kolkälla är koldioxid kallas autotrofa . Ordet kommer av av grekiska autos som betyder ’själv’ och trophē som betyder ’näring’. De flesta organismer som utnyttjar koldioxid som kolkälla utnyttjar ljus för att få sin energi. De är alltså fototrofa och autotorofa. Sammantaget kallas de för fotoautotrofa.

Människor och andra djur samt svampar får i sig kol genom att bryta ner organiska molekyler som växter, svampar eller djur har bildat. Kolhydrater, fetter och proteiner bryts ner till enkla kemiska föreningar. Dessa använder organismen för att bygga upp egna biomolekyler. Organismer vars kolkälla är organiska ämnen kallas heterotrofa . Heteros betyder ’annan’. De flesta organismer som utnyttjar organiska molekyler som kolkälla utnyttjar även organiska molekyler för att få sin energi. De är alltså kemotrofa och heterotorofa. Sammantaget kallas de för kemoheterotrofa.

Vissa bakterier som har koldioxid som sin främsta kolkälla använder energirika oorganiska molekyler för att få energi. De är alltså kemotrofa och autotrofa, sammantaget kallas de för kemoautotrofa. Andra bakterier som har organiska föreningar som främsta kolkälla använder solljuset för att få energi. De är alltså fototrofa och heterotrofa, sammantaget kallas de för fotoheterotrofa.

Överföring av information

Levande varelser kan i olika stor utsträckning ta in information om omgivningen. En växt kan växa i riktning mot ljuset. En människa kan stå gömd bakom ett hörn och höra på stegen när någon kommer på andra sidan (och hoppa fram och skrämmas i exakt rätt sekund).

Information förmedlas också inom varje individ. Med hjälp av nervsignaler får hjärnan veta vad som händer i kroppen. Finns det mycket eller lite mat i magen? Kliar tröjan? Är skorna lagom stora? Med hjälp av nervsignaler och hormoner får olika kroppsdelar veta vad de ska göra. Ska hjärtat slå snabbare? Ska spottkörtlarna producera mer saliv?

När organismer fortplantar sig överförs genetisk information från föräldrarna till avkomman.

En koltrasthane sjunger för att informera om att reviret är hans.

Gorillor lever i små familjer som består av mellan 5 och 15 individer. Små gorillaungar växer och utvecklas ungefär som människobarn.

Fortplantning och tillväxt

Fortplantning innebär att levande varelser blir fler. Organismer som består av bara en enda cell förökar sig genom att cellen delar sig och blir två likadana celler. Växter, djur och svampar som består av många olika, specialiserade celler förökar sig oftast med könlig (sexuell) fortplantning.

Könlig fortplantning innebär att två föräldrar av olika kön tillsammans får avkomma. Avkomman blir inte likadan som någon av föräldrarna utan en unik blandning av dem. Avkommans utveckling från en befruktad äggcell till en vuxen individ är en komplicerad process, med ett stort antal celldelningar som styrs av arvsmassan som ärvts från de båda föräldrarna.

Celler, liv och död

Alla levande organismer består av en eller flera celler. Varje cell är omgiven av ett cellmembran. Innanför membranet upprätthåller cellen den kemiska och fysikaliska miljö som krävs för att ämnesomsättning och energiomsättning ska kunna ske.

Cellerna utgör de minsta levande enheterna i organismen. Under organismens liv dör enskilda celler. När celler dör som en del av den normala reparationen av kroppen sker det via en kontrollerad, förutbestämd form av celldöd. Processen kallas apoptos och är en förutsättning för organismens liv.

Processen när celler i stället dör av yttre orsaker kallas nekros. Nekros kan framkallas av många faktorer, till exempel våld, gift, strålning, värme, kyla eller syrebrist. Anledningen till att celler dör av syrebrist är att syre behövs för att cellen ska kunna utvinna energi till sina livsprocesser genom cellandning.

Syrebrist kan uppstå om en blodpropp blockerar blodflödet till någon del av kroppen. Stoppat blodflöde kan leda till en infarkt, det vill säga att cellerna i en del av ett organ dör av syrebrist. Om infarkten sker i ett livsviktigt organ kan den leda till att hela organismen dör. Hjärtinfarkt och hjärninfarkt (stroke) hör till de vanligaste dödsorsakerna i Sverige och andra höginkomstländer.

Att organismen dör innebär inte att samtliga celler och organ i kroppen har dött, men kroppens delfunktioner kan inte längre hållas samman. En död organism kan innehålla levande celler i flera dagar, och vanligen finns det många döda celler i en levande organisms kropp.

SAMMANFATTNING

* En biologisk teori är en väl underbyggd förklaring baserad på fakta som har kunnat bekräftas genom observationer och experiment många gånger.

* En biologisk modell är en förenkling som beskriver och förklarar ett biologiskt fenomen och/eller samband.

* Den första cellen uppstod för cirka fyra miljarder år sedan.

* Växter, alger och vissa bakterier är fotoautotrofa, de får energi från ljus och kol från koldioxid.

* Djur och svampar är kemoheterotrofa, de får både energi och kol från organiska molekyler.

* Levande organismer består av celler som innehåller kromosomer bestående av DNA.

* När organismer fortplantar sig överförs genetisk information från föräldrarna till avkomman.

* Den genetiska informationen styr hur avkomman utvecklas från en befruktad äggcell till en vuxen individ.

En nilkrokodil dödar en gnu.

INSTUDERINGSFRÅGOR

1. Vad är en biologisk teori?

2. Vad är en biologisk modell?

3. Vad innebär evolutionsteorin?

4. Vilken funktion har ATP i cellens energiprocesser?

5. Vilken är skillnaden mellan autotrofa och heterotrofa organismer?

6. Vad är ämnesomsättning för levande organismer?

7. Vad krävs för att liv ska kunna uppstå?

8. Vad är apoptos?

9. Vad är nekros?

10. Vad är en infarkt?

ÖVNINGAR

Modeller – styrkor och svagheter

Vilka styrkor och svagheter finns med att använda

modeller för att förklara komplexa samband i naturen? Arbeta två och två och avsluta med en diskussion i helklass.

Cellteorin

Cellteorin säger att ”nya celler kan bara bildas från andra celler”. Hur kan då den allra första cellen ha bildats? Diskutera i par.

Det första livet

Livets uppkomst är ett av de mest komplexa problemen inom biologi. Diskutera i par.

1. Varför är det inte troligt att de allra första ”organismerna” innehöll några proteiner?

2. Varför var det allra första livet på vår planet mycket olikt det liv vi ser runt omkring oss i dag?

Biologiska teorier

I texten beskrivs sex biologiska teorier. Ta reda på mer om en av dessa teorier.

Fossiler och evolution

Evolutionsteorin är en av biologins hörnstenar trots att det finns luckor i vad vi vet om många arters ursprung. Till exempel saknar många arter en komplett fossilkedja.

Förklara varför evolutionsteorin räknas som en vetenskaplig teori trots luckor i fossilmaterialet.

Astrobiologi

Inom astrobiologin försöker man fastställa vilka fysikaliska och kemiska betingelser som krävs för att liv ska kunna finnas på en himlakropp.

Man har de senaste decennierna upptäckt tusentals exoplaneter, planeter runt andra stjärnor i vår galax. Ta reda på vad astrobiologerna letar efter för att se om det kan finnas liv på andra planeter. Arbeta i par.

Liv på Mars?

Astrobiologer har försökt hitta liv på flera ställen i vårt solsystem, till exempel på Mars och de båda månarna Europa och Enceladus.

1. Ta reda på varför forskare letar efter liv på just dessa himlakroppar.

2. Föreställ dig att du är med i ett team som ska konstruera en rymdsond för att söka efter liv. Hur skulle rymdsonden kunna designas för att söka efter liv? Vad skulle den söka efter?

3. Om rymdsonden upptäcker tydliga spår av aminosyror (byggstenar i proteiner) – kan man då säga att det finns liv på himlakroppen? Varför/varför inte?

Panspermiteorin

Panspermiteorin är tanken att liv kan spridas genom universum med mikroorganismer eller ”livsfrön” via till exempel asteroider eller kometer och att liv på jorden har kommit hit på detta sätt.

Ta reda på mer om teorin. Vilken teori tror ni är mest trolig – att livet uppkommit på det sätt som beskrivs i boktexten eller att liv finns spritt i universum? Diskutera i par.

Landskapet på Mars så som det ser ut från den plats där rymdsonden Mars Pathfinder landade 1997.

KAPITEL 2: Ekologi

Ekologi handlar om hur organismer påverkas av varandra och sin livsmiljö. Livsmiljön består dels av levande delar som växter, bytesdjur, partner, konkurrenter och fiender, dels av icke-levande delar som regn, vind, temperatur och pH.

AVSNITT 1: E Ko S ySTE m

Ett ekosystem är allt som lever och allt som inte lever inom ett visst område.

System i ordet ekosystem syftar på att flera delar – levande och icke-levande – samverkar och fungerar som en enhet.

ORD OCH BEGREPP

Abiotisk betyder icke-levande.

Biotisk betyder levande.

Ekologi är läran om hur organismer påverkar varandra och miljön där de lever.

Ekosystem är allt som lever och allt som inte lever inom ett visst område.

Miljöfaktor är något i miljön som påverkar organismer som lever där.

Population är alla individer av en viss art inom ett visst område.

Fotosyntes

solljus + vatten + koldioxid → → kolhydrater + syre

syre koldioxid vatten

växtnäringsämnen

Energiflödet inom näringskedjan

Cellandning kolhydrater+ syre → → energi + vatten + koldioxid

1 000 kJ i gräs

1 00 kJ i kanin

90 procent förloras, mest som värme.

Nedbrytarna bryter ner döda växter och djur och omvandlar dem till näring som växterna kan ta upp.

90 procent förloras, mest som värme.

10 kJ i varg

Slutsats

Atomer cirkulerar i kretslopp men det gör inte energi. Vi säger att energi i stället flödar.

Vad är ekologi?

Ekologi är läran om relationer mellan organismer och deras livsmiljö. Livsmiljön består dels av levande delar som växter, bytesdjur, partner, konkurrenter och fiender, dels av icke-levande delar som jordmån, vatten, salthalt, pH, temperatur och vind. Djur och växter som lever i samma ekosystem påverkar varandra, men de påverkar och påverkas också av ekosystemets ickelevande delar. Naturen är komplex och när en del av

ett ekosystem förändras får det ofta effekter på många andra delar. Ekologin försöker förklara dessa fenomen. Genom att förstå ekologiska samband kan vi bättre skydda miljön, använda naturresurser på ett hållbart sätt och bevara biologisk mångfald. Människans aktiviteter, som jordbruk, skogsbruk och industri, påverkar ofta ekosystemen, vilket gör ekologisk kunskap viktig för att minska vår negativa påverkan på planeten.

Från individ till ekosystem

Ekologi är en del av biologin. Ofta delas ekologin in i fyra nivåer: individ, population, samhälle och ekosystem. När man söker svar på olika frågor fokuserar man ofta på en nivå i taget.

INDIVID

Inom ekologin studerar man ibland enskilda individer. Till exempel kan man sätta en sändare på en tornseglare och studera hur just den tornseglaren (individen) flyger.

POPULATION

En grupp individer av samma art på en given begränsad yta är en population. Vanliga saker som ekologin studerar på populationsnivå är storlek, täthet, hur åldersfördelningen inom populationen ser ut och hur populationen förändras över tiden. Det kan handla om grodyngel i en pöl, gäddor i en sjö eller lavar på en trädstam.

SAMHÄLLE

Ett ekologiskt samhälle består av flera populationer av olika arter på ett bestämt område. Inom ekologin studerar man hur dessa populationer påverkar varandra och formar samhällets struktur. Man kan till exempel prata om växtsamhället, insektssamhället eller fågelsamhället på en viss plats. Det skulle kunna vara alla vattenfåglar i en sjö och hur de påverkar varandra.

EKOSYSTEM

Ett ekosystem består av alla organismer inom ett område. Här ingår då samhället och de abiotiska (icke-levande) faktorer som inverkar på samhället. Vanliga frågor som ekologer studerar är hur energi flödar genom ett ekosystem och hur näringsämnen cirkulerar.

Ekosystemets gränser

Ett ekosystem kan vara området kring en stubbe, en damm, en skog, en havsvik eller en hel kontinent. Storleken på ett ekosystem kan

Flera djurarter vid ett vattenhål i nationalparken Etosha i Namibia.

Ett hällkar är en större eller mindre, ofta vattenfylld, fördjupning i en berghäll. Ett hällkar kan ses som ett avgränsat ekosystem med tillfälliga in- och utflöden av näringsämnen och organismer när det exempelvis kommer stora vågor. Hällkaret på bilden kallas för Prästens badkar och finns utanför Simrishamn.

alltså variera mycket. I princip är det biologen som vill undersöka eller beskriva ett ekosystem som bestämmer var gränsen går.

ÖPPET OCH SLUTET

Ett ekosystem kan vara öppet eller slutet. Man kan skapa ett slutet ekosystem genom att plantera en växt i lite jord i en glasburk, stoppa ner några insekter och någon daggmask och skruva åt locket. Så länge locket är stängt kan inga organismer eller kemiska ämnen komma in eller ut. De atomer som fanns i burken när locket stängdes kommer att finnas kvar. Det betyder inte att inget kommer att förändras. Växten kommer att utföra fotosyntes och djuren kommer att äta och andas. Ämnen kommer att brytas ner och byggas upp.

Naturliga ekosystem är mer eller mindre öppna. Det betyder att de har kontakt med omvärlden och att näringsämnen tillförs och avges.

Växter och djur flyttar in och ut, syre och koldioxid kommer och går via luften, vatten tillförs som regn och rinner ut i vattendrag, och så vidare. Ett öppet ekosystem förändras därför mer och snabbare än ett slutet.

Miljöfaktorer

Du påverkas hela tiden på olika sätt av var du är och vem du träffar.

På samma sätt påverkas allt annat som lever av allt och alla som finns i miljön runt omkring. Allt det som påverkar en organism kallas för miljöfaktorer.

Miljöfaktorer delas in i levande och icke-levande. Levande miljöfaktorer kallas för biotiska, av ordet bios som betyder ’liv’. Icke-levande miljöfaktorer kallas för abiotiska, förledet a- innebär en motsats till det som kommer efter, det vill säga ’inte liv’.

Biotiska och abiotiska miljöfaktorer samverkar. Alla organismer samverkar hela tiden med sin miljö, både den biotiska och abiotiska miljön.

BIOTISKA MILJÖFAKTORER

Exempel på biotiska miljöfaktorer

p mat

p fiender

p konkurrenter

p smittämnen

Biotiska miljöfaktorer är det levande i ekosystemet som påverkar en organism. Exempel på biotiska miljöfaktorer är de organismer som utgör mat, fiender, konkurrenter och smittämnen.

De biotiska faktorerna påverkar främst antalet individer i en population, snarare än om en art över huvud taget finns eller inte finns i ett ekosystem. Växtätarna påverkas av hur mycket föda som finns tillgänglig

(till exempel gräs och örter), om det finns rovdjur som jagar dem och hur många andra växtätare de måste konkurrera med.

De biotiska faktorerna är ofta täthetsberoende, vilket betyder att de får större påverkan ju fler individer som finns inom ett område. Sjukdomar är ett exempel på en biotisk faktor – ju fler individer som finns, desto större är sannolikheten för att sjukdomen sprids.

ABIOTISKA MILJÖFAKTORER

Abiotiska miljöfaktorer är det icke-levande i ekosystemet som påverkar organismen. Exempel på abiotiska miljöfaktorer är markens egenskaper, tillgången till ljus, tillgången till vatten, väder och klimat.

De abiotiska faktorerna sätter främst de yttre ramarna för livet i ekosystemet.

Växter är beroende av tillgång på solljus och vatten för sin fotosyntes. De påverkas också av vilka egenskaper marken har och hur varmt eller kallt det är samt om det är ungefär samma väder året runt eller olika årstider som här i Sverige.

Även djur är beroende av exempelvis temperatur och vattentillgång.

Djur som lever i regnskogen klarar sig inte i öken och vice versa.

I vattenekosystem är faktorer som salthalt, temperatur och pH viktiga miljöfaktorer. Gäddan är en fisk som finns i sötvatten och i bräckt vatten men inte i det egentliga havet som har för hög salthalt för att den ska kunna leva där. Torsk finns däremot i första hand i havet, delvis i bräckt vatten men inte i sötvatten.

Exempel på abiotiska miljöfaktorer

p markens egenskaper

p tillgången till ljus

p tillgången till vatten

p väder och klimat

Gäddan trivs i sötvatten och i bräckt vatten. Den abiotiska miljöfaktorns salthalt är alltså viktig för om gäddan ska kunna leva i ett visst ekosystem eller inte.

SAMMANFATTNING

* Ekologi är läran om relationer mellan organismer och deras livsmiljö.

* Ekologin delas ofta in i fyra nivåer: individ, population, samhälle och ekosystem.

* En population är en grupp individer av samma art inom ett visst område.

* Ett ekologiskt samhälle består av populationer av flera olika arter inom ett visst område.

* Ett ekosystem är allt som lever och allt som inte lever inom ett visst område.

* Naturliga ekosystem är mer eller mindre öppna, det vill säga de har kontakt med omvärlden.

* Abiotiska miljöfaktorer är till exempel klimat och väder, markens egenskaper samt tillgången till ljus och vatten.

* Biotiska miljöfaktorer är organismer som utgör till exempel mat, fiender, konkurrenter eller smittämnen.

FÖRDJUPNING

Den stora sparvjakten

Under 1950-talet styrdes Kina av ordföranden i Kinas kommunistiska parti, Mao Zedong, som genomförde ”det stora språnget”, en jättelik jordbruksreform där miljontals människor tvingades ut från städerna för att bruka jorden.

Mao skyllde matbristen på bland annat att sparvar och andra småfåglar åt upp frön från spannmålsskördarna. Därför startades ett utrotningsprogram för att döda så många småfåglar som möjligt – den stora sparvjakten.

Miljontals människor mobiliserades för att delta i denna jakt. Jakten

bedrevs på alla sätt, inte bara med fällor och slangbellor utan även genom att man förde oväsen för att skrämma sparvarna – så fort en sparv satte sig ner skrämdes den upp igen. Sparvarna dog så småningom av utmattning.

Till en början var de flesta mycket nöjda – en stor del av sparvarna i Kina hade försvunnit. Men året därpå blev det problem. Sparvar äter inte bara frön utan även insekter, bland annat skadeinsekter som angriper säd. Resultatet blev en invasion av skadeinsekter som förstörde långt mer säd än vad sparvarna åren innan hade ätit upp.

Pilfink tillhör familjen sparvfinkar och finns ofta i människans närhet.

Den stora sparvjakten ses som en av orsakerna till att hela Kina drabbades av svält – miljontals människor dog. Det tog flera år innan sparvarna hade ökat till samma antal som innan och balansen i naturen kunnat återställas.

Kunskap om hur naturen fungerar är mycket viktig – samspelet mellan djur och växter är ofta komplext, det kan vara svårt att överblicka vilka konsekvenser ett ingrepp i naturen kan få. Ekologi är läran om samspelet i naturen, om hur allt levande växelverkar med sin omgivning.

Kinesisk propagandaaffisch som uppmanar även barn att delta i kampen mot sparvar.

INSTUDERINGSFRÅGOR

1. Vad är ett ekosystem?

2. Vad handlar ekologi om?

3. Vilka nivåer delas vanligen ekologin in i?

4. Förklara begreppen population och samhälle inom ekologin.

5. Hur kan gränserna för ett ekosystem definieras?

6. Vad är skillnaden mellan öppna och slutna ekosystem?

7. Vad är miljöfaktorer?

8. Ge några exempel på icke-levande miljöfaktorer.

9. Ge några exempel på levande miljöfaktorer.

10. Vad menas med att levande miljöfaktorer ofta är täthetsberoende?

ÖVNINGAR

Ditt vardagliga ekosystem

När du tänker på ett ekosystem föreställer du dig kanske en skog eller ett hav. Men du skulle också kunna se dig själv som en del av ett mer vardagligt ekosystem – klassrummet, hemmet eller staden.

Diskutera i par:

1. Vilka biotiska och abiotiska faktorer påverkar dig i ditt vardagliga ekosystem?

2. Var går gränsen för ditt personliga ekosystem? Hur skulle du avgränsa det?

3. Vad händer om en viktig faktor förändras, till exempel tillgången till mat, energi, vatten eller social interaktion?

4. Hur kan människans moderna livsstil göra det svårare att se ekologiska samband?

Abiotiska och biotiska faktorer

Välj ditt favoritdjur eller ett djur som du skulle vilja veta mer om. Vilka abiotiska och biotiska faktorer påverkar djuret i dess naturliga miljö?

Du och andra arter

Vilka andra arter är du beroende av i ditt liv för att överleva? Diskutera i par.

Producent och konsument

Du genomför ett storskaligt försök med ett slutet ekosystem. Efter några år avslutas försöket och du bestämmer dig för att samla alla producenter i en hög och alla konsumenter i en annan.

Vilken hög väger mest? Hur mycket mer väger den? Motivera ditt svar.

Ekosystem i en flaska För mer än 50 år sedan planterade David Latimer några fröer i jord i en stor flaska och satte på korken. Fröna grodde och växte till sig. Sedan dess har han bara öppnat den en gång för att vattna. Fundera och diskutera i par:

1. Vad lever i flaskans slutna ekosystem?

2. Vilka abiotiska och biotiska faktorer påverkar växten i flaskan?

3. Resonera hur halten syre och koldioxid varierar över dygnet.

4. Vad skulle hända med ekosystemet om mängden växter minskade?

5. På vilka sätt kan flaskan liknas vid biosfären runt jorden? (Biosfären är alla de platser där liv kan finnas, från djupt ner i marken och havet till några kilometer upp i luften.)

Ett akvarium som ekosystem I ett akvarium simmar växtätande fisk. Fiskarna klarar sig på den syrgasmängd växterna i akvariet producerar och det finns lagom med nedbrytare i gruset på bottnen. Akvariet förseglas med ett lock. Den slutna enheten får bara ljus utifrån.

1. Vilken betydelse får förseglingen för fiskarna?

2. Vad händer med koldioxiden som fiskarna utsöndrar?

3. Vad sker med fiskarnas avföring?

4. Vad händer med fiskarna om lampan går sönder?

Slutet ekosystem på en annan planet I naturen är ekosystem mer eller mindre öppna – ämnen som vatten, syre och näringsämnen tillförs och avges.

Forskare har försökt skapa slutna ekosystem för rymdfärder, men det är svårt att efterlikna naturens komplexa kretslopp.

Anta att en stor grupp människor ska flytta till en avlägsen planet. Resan dit med rymdskepp tar 200 år.

1. Vad skulle krävas för att skapa ett fungerande slutet ekosystem som kan försörja människor både på rymdskeppet och sedan på planeten?

a. Vilka yrkesgrupper behövs?

b. Hur får ni mat, rent vatten och luft?

c. Vad gör ni med människor som dör?

2. Presentera er idé för resten av klassen.

3. Enskild avslutande skriftlig fråga:

Tror du att människor i framtiden kan leva i ett helt slutet ekosystem, till exempel på Mars? Varför?

Varför inte?

Syfte

Skapa ett slutet ekosystem

Att skapa ett slutet ekosystem.

Materiel

p stor glasburk med lock

p sked

p utomhusjord

p odlingsjord

p sand

p lecakulor

p stenar

p pinnar

p vatten

p växter

Utförande

1. Tänk igenom vad som krävs för ett fungerande ekosystem. Målet är att ekosystemet ska kunna överleva i evighet. Fundera över vilken typ av jord, mängden jord, mängden vatten och vilken typ av växter som ska finnas med. Skriv ner hur du tänker.

2. Placera alla beståndsdelar i glasburken.

3. Dokumentera noga vad du inkluderar i ekosystemet genom att fotografera. Märk burken med datum och namn.

4. När du är klar ska ekosystemet placeras på en lagom ljus plats där du kan följa utvecklingen. Locket får inte öppnas!

5. Följ ditt ekosystem och jämför med dina klasskompisars. Dokumentera genom att fotografera.

Redovisning

1. Skriv en laborationsrapport. Utvärdera varför ditt ekosystem överlevde eller dog. Vad skulle du göra annorlunda om försöket upprepades?

2. Diskutera skillnaden mellan de olika ekosystemen i klassen. Utgå från era bilder. Vilka ekosystem överlevde och vilka dog?

Vad hände med ekosystemet när de gröna växterna dör? Efter hur lång tid kunde man se skillnad på överlevande system och system som kom att gå under?

Riskanalys

Laborationen är inte riskfylld.

AVSNITT 2: Kr ETSLo PP

Naturen kan ses som ett stort system där atomerna som de levande organismerna består av återanvänds och cirkulerar i ett kretslopp. Det enda som tillkommer och försvinner är egentligen energi, i form

av solljus respektive värme.

ORD OCH BEGREPP

Cellandning är cellens sätt att frigöra energi ur maten genom att förbränna den med syre.

Fotosyntes är när koldioxid och vatten (med hjälp av ljusenergi) reagerar och bildar glukos och syre. Poängen med fotosyntesen är att växter och andra fotosyntetiserande

organismer bildar sin egen näring.

Gödsel är material som tillförs marken för att det som odlas ska växa bättre.

Kretslopp beskriver hur olika produkter, ämnen eller tjänster används om och om igen.

Molekyl är minst två atomer som är sammanbundna med en eller flera kemiska bindningar.

Övergödning är när det släpps ut mer näringsämnen än vad naturen kan ta tillvara.

Kring Amazonfloden breder ett omfattande landskap av omväxlande regnskog och vattenytor ut sig. Näringsämnen, vatten och kol deltar i ett ständigt kretslopp på jorden.

Vad är ett kretslopp?

Ett kretslopp är en cirkulerande rörelse som pågår hela tiden. En del kretslopp är enkla, andra komplexa, en del är snabba, andra mycket långsamma, men i varje kretslopp kan man följa något som hela tiden rör sig.

I så kallade biogeokemiska kretslopp omsätts ämnen i naturen. Man kan följa hur ämnen kan finnas i levande organismer och sedan byter skepnad till något icke-levande.

Organismer består till största delen av vatten och kolföreningar. I kolföreningar ingår alltid grundämnena kol och väte, men ofta även syre, kväve, fosfor och svavel. Här tar vi upp fyra olika kretslopp: vattnets kretslopp, kolets kretslopp, syrets kretslopp och kvävets kretslopp.

I vattnets kretslopp är det vattenmolekyler som vandrar runt. I kolets, syrets och kvävets kretslopp

är det kolatomer, syreatomer respektive kväveatomer som deltar, men de vandrar mellan olika kemiska föreningar i olika delar av kretsloppet.

Utöver dessa fyra kretslopp finns det många fler, som vi inte fördjupar oss i.

KRETSLOPPEN OCH MILJÖN

Kolets kretslopp är aktuellt på grund av dess betydelse för klimatförändringarna.

Fosfors kretslopp, som vi inte beskriver här, är viktigt för att förstå miljöproblemen i Östersjön, men också för att kunna påverka framtidens matproduktion. Fosfor är ett viktigt näringsämne för växter, och forskning visar att fosfortillgången snart kommer att minska, vilket kan ge katastrofala effekter på världens matproduktion.

Vattenmolekyler bildas och förstörs

Det är inte hela tiden samma vattenmolekyler som vandrar runt i vattnets kretslopp. I fotosyntesen delas vattenmolekyler upp i syre och väte. Vid förbränning och cellandning bildas nya vattenmolekyler.

De flesta kretslopp har en snabb del (upp till några tusen år) och en långsam del (miljontals år). Med hjälp av informationen i ett kretslopp kan man förutsäga vad som skulle hända om något i kretsloppet ändras. Det är också viktigt att förstå vad som händer i kretsloppen om halten av olika ämnen ökar eller minskar. Med kretsloppens hjälp kan vi lättare planera för framtiden.

Vattnets kretslopp

Vatten är en livsviktig kemisk förening. Vatten är livets lösningsmedel och alla levande organismer är beroende av vatten.

I vattnets kretslopp är vattenmolekyler ständigt i rörelse. När solen värmer hav och mark avdunstar vatten och bildar vattenånga (som består av enskilda vattenmolekyler). Vattenångan stiger uppåt, blir kallare och bildar så småningom moln. Moln består av vattenmolekyler som kondenserat till små svävande vattendroppar.

Ur molnen faller sedan vattnet till marken som regn, snö eller hagel. En hel del vatten faller på marken trots att landytan endast täcker cirka 30 procent av jordytan. Det beror bland annat på att det finns berg som tvingar varm fuktig luft uppåt. Uppe i atmosfären blir det kallare, luften kyls ner och sannolikheten för att vattenångan ska bli regn ökar.

kondensation och molnbildning

avdunstning från sjöar

Solen driver vattnets kretslopp genom uppvärmning av hav och mark. När vattnet blir varmt stiger det upp i atmosfären. I atmosfären är det kallare och vattenmolekylerna kondenserar till regn som faller till marken igen.

Kolets kretslopp

Kol är ett livsviktigt grundämne för alla organismer. Alla levande organismer består till stor del av kol. Kol finns i till exempel proteiner, kolhydrater, fetter och nukleinsyror.

Koldioxid finns i atmosfären och är en av de vanligaste växthusgaserna. Gasen påverkar klimatet genom att den absorberar värmestrålning och håller kvar värmen i atmosfären.

KOLETS SNABBA KRETSLOPP

Växter tar upp koldioxid ur luften och bildar bland annat kolhydrater av det vid fotosyntesen. Djur får i sig kol när de äter växter eller andra djur. Vid cellandningen bildas koldioxid. När djuren andas ut avger de koldioxid tillbaka till luften.

Fotosyntes: koldioxid + vatten + ljusenergi → kolhydrater + syre

Cellandning: kolhydrater + syre → energi + koldioxid + vatten

Detta kallas för kolets snabba kretslopp. Det är biologiskt. Omloppstiden för hur lång tid det tar för koldioxid i atmosfären att först bindas i växter och sedan komma tillbaka till atmosfären varierar från något år till några hundra år.

KOLETS LÅNGSAMMA KRETSLOPP

Ibland förhindras fullständig nedbrytning. Om nedbrytare inte har gott om syre kan det bildas andra slutprodukter än koldioxid. Det kan bildas torv, stenkol, olja eller naturgas. Dessa föreningar kan lagras i marken och används i dag som fossila bränslen. När vi eldar fossila bränslen i bilar, fabriker eller i hemmen bildas det koldioxid som släpps ut i atmosfären.

Den del av kolets kretslopp som involverar fossila bränslen är kolets långsamma kretslopp. Omloppstiden för fossila bränslen varierar från några tusen år till flera hundra miljoner år.

Sedan 1750 har förbränningen av fossila bränslen bidragit till att koldioxidhalten i atmosfären ökat från cirka 270 ppm (parts per million) till 420 ppm, det vill säga en ökning med 56 procent. Detta är en stor bidragande faktor till den globala uppvärmningen, alltså att

Päronträdets blad har tagit upp koldioxid ur luften och med hjälp av energi i solljuset bildat socker som gör päronen söta. Om du äter ett päron kommer sockret att brytas ner till koldioxid igen.

Olja pumpas upp från havets botten. När den förbränns frigörs koldioxid som kommer ut i atmosfären.

Människor och djur andas in syre och ut koldioxid och vatten.

jordens atmosfär har blivit varmare. Fossilt kol kan också komma ut till atmosfären genom naturliga förlopp som vulkanutbrott.

Koldioxid kan lösa sig i vatten. Haven innehåller mer än 50 gånger så mycket koldioxid som atmosfären. Dessutom kan koldioxiden i vattnet reagera med vattenmolekyler och bilda kolsyra. Kolsyran omvandlas till karbonater som marina organismer kan använda för att bygga skal. Skalen från döda djur kan under årmiljoner samlas i stora mängder så att kalksten bildas. Den här sista biten kan kallas för den geologiska delen av kretsloppet. När jordens plattor rör sig kommer havsbotten upp till ytan. På så sätt har till exempel Gotlands vita kalksten bildats.

Syrets kretslopp

Syre är ett livsnödvändigt ämne för alla organismer. Atmosfären består av cirka 21 procent syrgas.

Vid cellandningen frigör organismer energi genom att förbränna kolhydrater med syre. Energin används för att utföra energikrävande livsprocesser som att växa, hålla en viss kroppstemperatur, röra oss, föröka oss, jaga och sjunga.

När energin frigörs via cellandning bildas koldioxid (som ju innehåller två syreatomer) som en biprodukt.

Växter, alger och vissa bakterier som utför fotosyntes tar upp koldioxid och omvandlar den till kolhydrater, till exempel glukos. Som biprodukt bildas syrgas som släpps ut i atmosfären.

Fotosyntes: koldioxid + vatten + ljusenergi → kolhydrater + syre

Cellandning: kolhydrater + syre → energi + koldioxid + vatten

Syre behövs också för nedbrytning av växter och djur som dör och inte blir uppätna. Bakterier och svampar är de viktigaste nedbrytarna. Om det finns syre kan de nedbrytare som andas syre bryta ner döda organismer fullständigt, det vill säga till koldioxid och vatten.

Om mängden dött organiskt material blir väldigt stor, eller om syretillgången väldigt liten, kan inte nedbrytare som andas syre göra sitt jobb fullt ut. I vissa fall kan då bakterier som inte andas syre bryta ner de döda organismerna. Som biprodukt bildas då giftiga ämnen, exempelvis svavelväte. Svavelväte är ett miljöproblem i till exempel Östersjön.

Kvävets kretslopp

Kväve är ett livsviktigt grundämne för alla organismer. Kväveatomer finns i till exempel proteiner och DNA.

Kväve är den vanligaste gasen i luften, cirka 78 procent av atmosfären är kvävgas. Men de flesta organismer kan inte ta upp kväve från luften. Djur kan bara ta upp kväve genom födan och växter kan bara ta upp kväve med sina rötter om det är omvandlat till ammoniumjoner eller nitratjoner. Jonerna finns lösta i markvattnet i jorden som växterna växer i.

Kvävebindande bakterier kan omvandla kvävgas till ammoniumjoner. Vissa växter lever i symbios med kvävebindande bakterier och använder ammoniumjonerna som bakterierna bildar.

Djur tar inte upp allt kväve som finns i maten de äter. En hel del kommer ut med avföringen. Även urin innehåller mycket kväve.

Därför använder man avföring och urin från djur som gödsel i jordbruket. Gödseln bryts ner av nedbrytare. Även döda växter och djur bryts ner av nedbrytare.

Speciella bakterier omvandlar ämnen som innehåller kväve (till exempel proteiner och DNA) till ammoniumjoner och nitratjoner som växterna kan ta upp genom rötterna.

I stillastående vattendrag kan det uppstå syrebrist. Då kan vissa bakterier omvandla nitratjoner till kvävgas via en process som heter denitrifikation. På så sätt minskar mängden nitratjoner och därmed även risken för övergödning.

I våtmarker omvandlas kväveföreningar till kvävgas som släpps ut till luften. På så sätt minskar man utsläppen av kväve till vattendrag, sjöar och hav.

Kväve cirkulerar i flera olika former. Kväve är en mycket viktig resurs för både växter och djur. Därför är det avgörande för en växts tillväxt hur mycket kväve det finns i marken. Detta utnyttjar man inom jordbruket genom att tillföra mer kväve för ökad skörd. Vi behöver kväve för att kunna bilda proteiner och till DNA och RNA.

Algblomning med giftiga blågröna alger på Mälaren i Västerås sommaren 2024.

ÖVERGÖDNING OCH ALGBLOMNING

Kväve är en viktig beståndsdel i gödsel. Konstgödsel tillverkas med kväve från luften samt fosfor och kalium från naturliga källor. Gödsel gör att växterna på en åker växer mer, men om gödsel kommer ut i naturen kan det leda till övergödning.

Övergödning innebär att det finns mer kväve och andra näringsämnen än vad naturen kan ta tillvara. Övergödning kan leda till att arter som inte kräver så mycket kväve för att trivas trängs undan av arter som gillar mycket kväve. Övergödning kan också leda till algblomning i sjöar och hav.

Algblomning innebär att det bildas väldigt mycket planktonalger eller blågröna bakterier i hav, sjöar och andra vattensamlingar. Under algblomningen kan ämnen som är giftiga bildas. Algblomning kan i sin tur leda till syrebrist i sjöar och hav. Då är risken stor att fiskar och andra vattenlevande organismer dör.

Om vi ökar antalet områden med stillastående vatten, till exempel våtmarker, kan överblivna nitratjoner från jordbruk och skogsbruk tas om hand och omvandlas till luftkväve av denitrifikationsbakterier. Då minskar risken för övergödning i havet.

SAMMANFATTNING

* Atomerna i levande organismer cirkulerar i kretslopp och återanvänds.

* I vattnets kretslopp är det vattenmolekyler som vandrar runt, men det är inte hela tiden samma vattenmolekyler.

* I kolets, syrets och kvävets kretslopp är det kolatomer, syreatomer respektive kväveatomer som deltar, men de vandrar mellan olika kemiska föreningar i olika delar av kretsloppet.

* Fotosyntesen och cellandningen är centrala för både kolets och syrets kretslopp.

* När vi eldar fossila bränslen bildas koldioxid som släpps ut i atmosfären.

* Koldioxid är en växthusgas.

* Djur tar upp kväve när de äter och avger kväve med urinen.

* Nedbrytare och bakterier omvandlar kväveföreningar till ammoniumjoner och nitratjoner.

* Växter tar upp ammoniumjoner och nitratjoner med rötterna.

* Övergödning innebär att det finns mer kväve än vad naturen kan ta tillvara.

* Övergödning kan leda till algblomning.

INSTUDERINGSFRÅGOR

1. Vad är fotosyntes?

2. Vad är cellandning?

3. Vad är kretslopp i naturen?

4. Hur fungerar vattnets kretslopp?

5. Vad är kolets snabba kretslopp?

6. Hur fungerar kolets långsamma kretslopp?

7. Hur fungerar syrets kretslopp?

8. Hur fungerar kvävets kretslopp?

9. Vad är övergödning?

10. Vad är algblomning?

ÖVNINGAR

Samma vatten som dinosaurierna

Du har kanske hört någon säga att vattnet vi dricker är

samma vatten som dinosaurierna drack – att vatten återanvänds om och om igen. Det låter som en spännande tanke, men stämmer det?

Diskutera.

1. Vad menas egentligen med att vatten återanvänds i naturen?

2. Hur förändras vattenmolekyler i olika processer som fotosyntes och cellandning?

3. Vad kan man säga om mängden vatten på jorden: ökar den, minskar den eller är den konstant?

En råttas kretslopp

Du hittar en död råtta på marken. Efter en tid har den förmultnat (brutits ner). Råttans ben, muskler och inälvor har omvandlats.

Vad har det mesta av råttan omvandlats till? Välj ett av de fem alternativen nedan. Motivera ditt svar.

p kvävgas och vatten

p koldioxid och vatten

p koldioxid och syrgas

p vatten och syrgas

p kvävgas och koldioxid

Global uppvärmning

Det bildas koldioxid vid förbränning av både biobränslen (exempelvis snabbväxande skog och matavfall) och fossila bränslen. Forskare menar trots detta att biobränslen inte bidrar till den globala uppvärmningen medan fossila bränslen gör det.

Förklara varför förbränningen av de två bränslena påverkar den globala uppvärmningen i olika grad.

Kväve och vattenekosystem

Vilken betydelse har kvävehaltiga föreningar för vattenekosystem? Hur kan kunskap om kvävets kretslopp användas för att minska påverkan? Ge tre konkreta förslag på åtgärder.

Tillväxthastighet

Nedan visas ett diagram över tillväxthastigheten för vete och vitklöver under olika behandlingar. Kontrollgruppen fick växa opåverkat, +N fick extra kväve, +P fick extra fosfor och +NP fick både extra kväve och fosfor. Förklara likheterna och skillnaderna mellan graferna.

Kvävefixering och jordbruk

Jordbruket är beroende av kväve, men växter kan inte ta upp kväve direkt från luften. Hur löser naturen och människan problemet?

Ta reda på mer.

1. Vad är kvävefixerande bakterier och varför är de så viktiga?

2. Ge exempel på växter som samarbetar med kvävefixerande bakterier. Hur påverkar dessa jordbruket?

3. Hur tillverkas konstgödsel och vilka problem kan det skapa i naturen?

Svavlets och fosforns kretslopp Förutom kolets, kvävets och syrets kretslopp finns många andra viktiga naturliga kretslopp.

Ta reda på mer om svavlets och fosforns kretslopp:

1. Var hittar man svavel? Var hittar man fosfor?

2. Till vad behöver växter och djur svavel och fosfor?

3. Sammanfatta och beskriv svavlet och fosforns kretslopp i naturen.

Syfte

Odling av smörgåskrasse

Att undersöka hur mycket smörgåskrasse växer med olika koncentration av växtnäring.

Materiel

p frö av smörgåskrasse p sex petriskålar p hushållspapper p flytande växtnäring

Utförande

Sex olika behandlingar med växtnäring ska göras: kontroll (endast vatten), en fjärdedel av rekommenderad dos, hälften av rekommenderad dos, rekommenderad dos (enligt förpackning), två gånger rekommenderad dos och fyra gånger rekommenderad dos.

1. Hur många frön tycker du är rimligt att använda i varje odling?

2. Hur många odlingar (repliker) bör du göra för varje koncentration för att få ett tillförlitligt resultat?

3. Hur kontrollerar du att andra faktorer (ljus, temperatur, vattenmängd) är lika för alla odlingar?

4. Skriv ner en hypotes för försöket innan du börjar.

5. Märk sex petriskålar med respektive koncentration.

6. Lägg tre lager hushållspapper i varje skål.

7. Placera ut ett lika stort antal smörgåskrassefrön i varje skål.

8. Tillsätt försiktigt samma mängd lösning (vatten eller växtnäringslösning i olika koncentrationer) till varje skål.

9. Ställ skålarna ljust men inte i direkt solljus.

10. Håll papperet fuktigt under hela odlingsperioden.

11. Mät längden på plantorna efter 5–7 dagar. Mät längden på flera plantor i varje skål.

12. Skriv upp resultaten i en tabell.

13. Räkna ut medelvärde för varje koncentration.

14. Rita ett diagram där du visar medellängden för varje behandling.

Utvärdering

När du har räknat ut medelvärdet för varje behandling kan du göra ett diagram i ett kalkylprogram. Vilka slutsatser kan du dra av försöket utifrån denna information?

Att fundera på Vid vilken koncentration växte krassen bäst?

1. Hur påverkas tillväxten av de starkare koncentrationerna?

2. Vad kan vara orsaken till att vissa koncentrationer gav sämre tillväxt?

3. Hur säker är du på dina resultat? Vad skulle du kunna ha gjort annorlunda?

4. Tror du att du hade fått ett annat resultat om du odlat i jord? Varför eller varför inte?

Riskanalys

Laborationen är inte riskfylld.

AVSNITT 3: När IN g SKE djor och N är IN g SVäVA r Näring är energi och byggstenar som organismer behöver för att leva, växa och fortplanta sig. Näring och näringsämne är samma sak.

ORD OCH BEGREPP

Biomagnifikation är att miljögifter ansamlas och ökar i koncentration högre upp i näringskedjan.

Molekyl är minst två atomer som är sammanbundna med en eller flera kemiska bindningar.

Näringskedja är organismer som lever av varandra i ett ekosystem.

Näringspyramid är en bild som visar förhållandet mellan olika näringsnivåer i en näringskedja.

Näringsväv är ett nätverk av flera näringskedjor i ett ekosystem.

Näring

Organismer behöver näringsämnen dels som energi, dels som byggstenar. Vissa näringsämnen, till exempel kolhydrater och fetter, behövs främst för att organismer ska få energi. Energin i näringsämnena frigör organismerna vid cellandningen .

Andra näringsämnen, till exempel proteiner och vissa fettsyror, används främst som byggstenar för att organismen ska kunna växa, bygga upp och reparera vävnader. Dessutom behövs vissa näringsämnen, till exempel vitaminer, i små mängder för att speciella funktioner i celler ska fungera.

Ett näringsämne består i regel av flera atomer som hänger ihop i molekyler eller joner. Ofta bryts näringsämnesmolekylerna ner till mindre delar som används för att bygga upp nya biomolekyler (de molekyler som organismer består av, till exempel DNA, enzymer och fosfolipider). Essentiella näringsämnen är molekyler som organismen inte kan tillverka själv utan måste få färdigbyggda. Atomerna som bygger upp näringsämnen och biomolekyler är framför allt kol (C), väte (H), kväve (N), syre (O), fosfor (P) och svavel (S). En minnesregel är att de kemiska symbolerna bildar CHNOPS.

Är vatten, koldioxid och syre näring?

Vatten, syre och koldioxid brukar inte räknas som näringsämnen, men man skulle kunna göra det:

p Syre används vid cellandningen.

p Vatten och koldioxid används vid fotosyntesen.

p Vatten används av alla organismer för att transportera ämnen och för att ha rätt vätsketryck i sina celler och kärl.

djur växter

energi näringsämnen plus syre solljus

byggstenar näringsämnen näringsämnen plus koldioxid och vatten

Växter är viktig näring för djur av olika storlekar. Här har en insekt ätit av ett blad.

Näringskedjan

Vad händer om en art eller en population dör ut? För att ta reda på hur det skulle påverka omgivningen behöver vi veta hur näring förflyttar sig i ekosystemet.

En näringskedja visar hur näring rör sig genom växter, djur, svampar och mikroorganismer i naturen. Man måste dock komma ihåg att en näringskedja är ett specialfall och att verkligheten är betydligt mer komplicerad. Det är ju inte så enkelt att till exempel en växt endast äts av en enda djurart.

Hur skulle det gå för snoken om grodorna av någon anledning försvann från ekosystemet? Om det inte finns något annat för snoken att äta kommer den också att försvinna. Hur skulle det gå för grodorna om snoken försvann? Plötsligt finns det ingen som äter grodorna och de kan då snabbt öka i antal. Ganska snabbt skulle de bli så många att maten tog slut eller att antalet lämpliga boplatser tog slut. I populationer som är alltför täta kan sjukdomar spridas snabbt. Utan snoken är risken stor att grodpopulationen skulle krascha, det vill säga att antalet grodor snabbt skulle minska i antal.

När snoken äter grodan får den i sig näringsämnen.

Rävar är inte helt ovanliga i större städer där det finns gott om mat. Här är en räv i London som har tagit en kråkunge och jagas av ungens förälder.

producent förstahandskonsument andrahandskonsument tredjehandskonsument (toppkonsument)

gräs gräshoppa groda snok

En näringskedja sträcker sig från producent till toppkonsument. Förstahandskonsumenter är detsamma som växtätare. Andrahandskonsumenter och tredjehandskonsumenter är köttätare.

NÄRINGSKEDJANS NIVÅER

I alla näringskedjor finns olika trofiska (grekiska trophē = näring) nivåer, som beskriver var i kedjan en organism befinner sig.

Producenter är organismer med fotosyntes, det vill säga växter, alger och vissa bakterier. Med hjälp av fotosyntesen producerar producenterna energirika molekyler (kolhydrater) av koldioxid, vatten och solenergi. Under fotosyntesen omvandlas solenergi till kemiskt bunden energi.

Förstahandskonsumenter är organismer som äter andra organismer. Förstahandskonsumenter är djur som äter växter eller alger, så kallade växtätare eller herbivorer. Hit hör till exempel rådjur, kaniner och gräshoppor. Men även människor som är veganer är förstahandskonsumenter.

Andrahandskonsumenter är djur som äter förstahandskonsumenter, så kallade köttätare eller karnivorer.

Tredjehandskonsumenter äter andrahandskonsumenter, till exempel en huggorm som äter en groda. De flesta tredjehandskonsumenter kan även vara andrahandskonsumenter. Huggormar äter även sorkar.

Teoretiskt sett kan näringskedjan fortsätta med fjärdehandskonsumenter, femtehandskonsumenter och så vidare. I praktiken är det dock ovanligt med högre konsumenter än fjärdehandskonsumenter.

Toppkonsumenter är de organismer som är sist i näringskedjan. Det största rovdjuret i ett ekosystem är oftast toppkonsument.

Allätare är organismer som kan befinna sig på flera nivåer i näringskedjan. Ett annat ord för allätare är omnivor. Exempel är kråkfåglar och rävar.

Människor som är veganer är förstahandskonsumenter precis som kaniner.

Bilden visar svampar som håller på att bryta ner en trädstam. Det kan ta 100 år att bryta ner en liggande trädstam i svensk skog. Resterna efter nedbrytningen är till exempel små joner som växter kan ta upp med rötterna.

Nedbrytare är organismer som bryter ner resterna av döda organismer och organismdelar, till exempel djur som dött, vissna löv och djurs avföring. Till nedbrytarna hör svampar, bakterier och smådjur som exempelvis daggmaskar. Ett annat ord för nedbrytare är destruent.

Nedbrytare räknas oftast inte in i näringskedjan utan bildar en egen kedja. Oavsett om man räknar nedbrytarna till näringskedjan eller inte så spelar de en avgörande roll eftersom de bryter ner stora molekyler i döda organismer till små joner som växter kan ta upp med sina rötter. Utan nedbrytarna hade till exempel kväveatomer och fosforatomer inte kommit in i näringskedjan igen.

Näringsväv

Det är väldigt ovanligt att det bara finns en enda rak näringskedja i ett ekosystem. Ofta finns det flera näringskedjor sammankopplade till en näringsväv.

Jämfört med en näringskedja visar en näringsväv en mer komplex och mer korrekt bild av verkligheten. Men även en näringsväv är oftast en förenkling, det är sällan man får in alla arter som ingår i ekosystemet i enda näringsväv.

Ju fler arter som ingår i näringsväven och ju fler kontakter det finns mellan arterna i näringsväven, desto stabilare är ekosystemet och påverkas inte lika allvarligt om en art skulle försvinna. Men om det är få arter i näringsväven blir ekosystemet känsligare för förändringar och risken för artutdöenden ökar. Större biologisk mångfald gör alltså ett ekosystem mer stabilt.

Vanligen kopplas flera näringskedjor ihop till en näringsväv. En näringsväv består alltså av flera näringskedjor.

1 kg andrahandskonsument

förstahandskonsument

producent

Näringspyramid

Bara cirka 10 procent av energin i maten som ett djur äter utnyttjas för att bygga upp djurets kropp, så att den sedan kan transporteras vidare till ett annat djur som äter upp det första. Resten av energin i djurets mat går åt vid olika livsprocesser och när djuret rör på sig. För varje steg i en näringskedja går alltså cirka 90 procent av energin förlorad från kedjan.

Ett annat sätt att uttrycka denna förlust på varje nivå i näringskedjan är att säga att det krävs 10 kilo gräs för att producera 1 kilo hare (om haren äter enbart gräs och om gräs innehåller lika mycket energi som harkött). På samma sätt krävs det 10 kilo hare för att producera 1 kilo räv (om räven äter enbart harar). Det krävs alltså 100 kilo gräs för att producera 1 kilo räv.

Det här kan man visa med en så kallad näringspyramid . Producenterna utgör basen för hela pyramiden och växtätare och rovdjur befinner sig på olika nivåer i pyramiden. För varje nivå som man rör sig uppåt i pyramiden försvinner cirka 90 procent av energin från näringskedjan. Näringspyramiden förklarar varför det i ett visst ekosystem finns mer växter än växtätare och mer växtätare än köttätare.

Gräset fångar in ljus från solen och omvandlar ljusenergin till kemisk energi. Av detta överförs en tiondel till kaninerna och en hundradel till vargen. En näringspyramid visar varför det finns mer växter än växtätare och mer växtätare än rovdjur.

I delar av Asien är friterade silkesmaskar en delikatess. I framtiden kommer kanske insekter att vara vår främsta proteinkälla. De kräver mindre energi vid produktionen än till exempel kor och grisar.

Eftersom 90 procent av energin går förlorad för varje steg i en näringskedja kan kedjan i praktiken inte bli hur lång som helst. Många näringskedjor på land är fyra nivåer långa – ibland något längre men oftare något kortare. I vatten är näringskedjorna ofta en nivå längre.

HÅLLBART ÄTANDE

Vill man äta så energisnålt som möjligt är vegetarisk kost att föredra eftersom växter är det första steget i näringskedjor. Därmed har inte energi gått förlorad vid uppfödningen av djur som kor (växtätare) eller lax (köttätare).

I dag diskuteras världens livsmedelsförsörjning eftersom man är orolig för att alla i världen inte kan få mat – i alla fall inte om de ska äta samma kost som människorna i de rika länderna gör. Det finns helt enkelt inte plats att ha alla köttdjur och odla all föda till dessa. Man har bland annat huggit ner stora områden med tropisk regnskog för att kunna föda upp stora mängder nötkreatur. Det är inte hållbart i längden.

Insekter har framförts som ett alternativt sätt att få i sig proteiner. Många insekter och andra småkryp är förstahandskonsumenter (växtätare) liksom kor men har kortare generationstid och kräver mindre resurser att odla.

Biomagnifikation

Vissa ämnen som ett djur äter stannar i djurets kropp hela livet, och om djuret blir uppätet överförs de till nästa nivå. Exempel på sådana ämnen är gifter som djuret inte kan bryta ner, till exempel DDT och PCB. Djur som äter många små djur med låg gifthalt lagrar (ackumulerar) med tiden allt större mängd gift i sin kropp. Halten ökar för varje nivå i näringspyramiden. Detta kallas biomagnifikation. Genom biomagnifikation kan stora rovdjur drabbas av dödliga halter av svårnedbrytbara giftiga ämnen.

① producent ② förstahandskonsument ③ andrahandskonsument ④ tredjehandskonsument ⑤ toppkonsument, fjärdehandskonsument miljögift

Gifter tas upp från vattnet och förs via växtplankton, djurplankton, små fiskar och stora fiskar till en toppkonsument, till exempel en säl eller en rovfågel. Ett stort djur som äter många små djur med låga gifthalter lagrar med tiden stora mängder gift i sin kropp.

SAMMANFATTNING

* Näring är energi och byggstenar som organismer behöver för att leva, växa och fortplanta sig.

* En näringskedja visar hur energi och näring rör sig genom växter, djur, svampar och mikroorganismer i naturen.

* Näringskedjans nivåer beskriver var i kedjan en organism befinner sig.

* Producenter är organismer med fotosyntes, det vill säga växter, alger och vissa bakterier.

* Konsumenter är organismer som äter andra organismer, det vill säga djur.

* Nedbrytare är organismer som bryter ner resterna av döda organismer och organismdelar, det vill säga svampar, bakterier och smådjur som daggmaskar.

* En näringsväv är flera sammanknutna näringskedjor.

* För varje steg i en näringskedja kan bara cirka 10 procent av energin gå vidare till nästa nivå.

* Biomagnifikation innebär att halten av svårnedbrytbara giftiga ämnen ökar vid varje steg i en näringskedja.

* Ju fler arter som ingår i näringsväven och ju fler kontakter det finns mellan arterna i näringsväven, desto stabilare är ekosystemet.

INSTUDERINGSFRÅGOR

1. Vad är näring?

2. Vad är en näringskedja?

3. Vad är en toppkonsument i en näringskedja?

4. Vad är en omnivor?

5. Vilken roll spelar nedbrytare i ett ekosystem?

6. Vad är en näringsväv?

7. Vad är en näringspyramid?

8. Vad är hållbart ätande?

9. Vad är biomagnifikation?

10. Varför drabbas toppkonsumenter hårdast av miljögifter?

ÖVNINGAR

Skapa en näringskedja

Skapa en näringskedja av följande organismer: bladlusrovstekel (rovinsekt), sparvhök (rovfågel), rödhake (insektsätande fågel), gran (grön växt) och granbarrlus (växtätande insekt).

Vilka av organismerna är producenter och vilka är konsumenter?

Snoken och grodorna

När en enda pusselbit i naturen försvinner kan hela pusslet förändras. Exemplet i texten på sidan 72 kring snokens och grodornas öde är ett prov på detta.

1. Vad säger exemplet om hur arter påverkar varandra i ett ekosystem?

2. Hur skulle snokens frånvaro påverka andra arter i samma näringsväv?

3. Kan du komma på ett liknande exempel från svensk natur där en art försvunnit eller minskat i antal och det fått konsekvenser?

Den längsta näringskedjan Fundera och diskutera i grupp:

1. Välj ett ekosystem på land eller i vatten och skapa en så lång näringskedja som möjligt. Försök att göra en realistisk kedja och en mer orealistisk (här är det tillåtet att lägga till vilka steg som helst).

2. Hur kommer det sig att näringskedjor inte har så många steg?

3. Vilka näringskedjor blir längst – de i vatten eller de på land? Vad beror det på?

4. Hur skulle er näringskedja påverkas om ni skulle låta en art öka eller minska i antal?

Näringskedjor och energiflöden

I ett ekosystem flödar energi genom näringskedjorna.

Växter tar upp energi från solen och omvandlar den till kemisk energi genom fotosyntesen. Djur som äter växter får i sig denna energi, och rovdjur som äter växtätare får energi genom sitt byte.

Fundera enskilt och diskutera i grupp:

1. Varför finns det fler växtätare än rovdjur i naturen?

2. Hur påverkas ekosystemet om en toppkonsument försvinner, till exempel en varg eller kungsörn?

3. Hur kan biomagnifikation påverka oss människor?

Finns det sätt att undvika dessa problem?

Näringsväv

Figuren visar en näringsväv för ett ekosystem med nio arter.

fjärilslarv

talgoxe

räv

blåbär

nässlor

katt

mus snok grävling

Vilka organismer är:

a. producenter?

b. toppkonsumenter?

c. herbivorer?

d. karnivorer?

e. omnivorer?

Påverkan i näringsvävar

Figuren visar en näringsväv från ett skånskt jordbrukslandskap.

grävling kanin

morot

mus

maskros

ormvråk

sork

sädeskorn

1. Anta att alla grävlingar dör ut. På vilket sätt kan man tänka sig att populationerna av sädeskorn och ormvråk förändras?

2. Anta att alla sädeskorn försvinner. På vilket sätt kan man tänka sig att de övriga populationerna påverkas?

3. Tänk dig att en helt ny art introduceras i systemet där artens ekologiska nisch överlappar muspopulationens. Diskutera hur systemet påverkas ur ett ekologiskt perspektiv. Arbeta i par.

En låg hög

Om du lägger en mängd gräsklipp och löv i en stor hög i trädgården märker du ganska snart att högen blivit varm inuti. Efter en tid har högen minskat en del i storlek.

Förklara utförligt vad som hänt med högen.

Vår roll i näringskedjor Ge exempel på matsituationer där vi människor är förstahandskonsumenter, andrahandskonsumenter respektive toppkonsumenter. Kan vi någonsin räknas som producenter eller nedbrytare?

AVSNITT 4: ArT, P o P u LATI o N och SA mhä LLE

Alla individer av en viss art i ett ekosystem bildar en population.

Alla populationer av till exempel träd, insekter och fåglar bildar ekosystemets trädsamhälle, insektssamhälle respektive fågelsamhälle.

ORD OCH BEGREPP

Art är en grupp organismer som är nära släkt med varandra och som har någon speciell egenskap som andra liknande organismer inte har.

Ekosystem är allt som lever och allt

som inte lever inom ett visst område.

Miljöns bärförmåga är det största antalet individer av en viss art som kan leva av de resurser som finns i ett visst område.

Population är alla individer av en viss art inom ett visst område.

Samhälle består av flera populationer av olika arter inom ett bestämt område.

Varje fågelart som lever i sjön bildar en population. Tillsammans bildar populationerna ett fågelsamhälle.

Arter

Art är en grupp organismer som är nära släkt med varandra och som har någon speciell egenskap som andra liknande organismer inte har.

Individer som hör till samma art kan fortplanta sig med varandra.

En art kan definieras på olika sätt.

Enligt det biologiska artbegreppet tillhör individer som under naturliga omständigheter kan para sig och få fertil avkomma samma art. Det biologiska artbegreppet kan i praktiken bara användas på nu levande arter som förökar sig sexuellt genom att en hancell och en honcell smälter ihop så att en ny individ bildas.

Enligt det morfologiska artbegreppet utgörs en art av individer som har en eller flera gemensamma ärftliga egenskaper som särskiljer dem från alla andra arter. Oftast handlar det om skillnader i yttre egenskaper, som kroppsform eller färgteckning. Enligt det fylogenetiska artbegreppet utgörs en art av den minsta urskiljbara gruppen av individer som har en gemensam utvecklingshistoria genom sina förfäder och avkommor. Släktskap kan bestämmas med hjälp av DNA-analys av vissa gener eller slumpmässigt valda delar av genomet.

Biologiskt artbegrepp

Individer som under naturliga omständigheter kan para sig och få fertil avkomma.

Morfologiskt artbegrepp

Individer som har en eller flera gemensamma ärftliga egenskaper som särskiljer dem från alla andra arter.

Fylogenetiskt artbegrepp

Den minsta urskiljbara gruppen av individer som har en gemensam utvecklingshistoria genom sina förfäder och avkommor.

Alla vitsippor i skogen bildar en population och alla bokträd bildar en annan population.

I Sverige råder det delade meningar om vargjakt är nödvändig eller inte.

Populationer

En population är alla individer av en viss art som finns i ett avgränsat område. Ett exempel på en population kan vara alla skogsmöss i en viss skog. Alla vitsippor i skogen bildar en annan population, liksom alla bokträd och så vidare.

Ett ekosystem består av flera populationer inom samma område. Populationerna kommer naturligtvis att påverka varandra på olika sätt. Växtarter som trivs på samma typ av mark måste konkurrera med varandra om utrymmet. Växter blir uppätna av växtätare. Växtätande djur konkurrerar med varandra om samma föda. Växtätare tävlar mot rovdjur om vem som till exempel springer snabbast, den ena vill inte bli uppäten, den andra vill inte gå hungrig.

Samspelet skapar en jämvikt i ekosystemet. Jämvikt betyder i detta fall inte att alla organismer alltid är lika många utan att de kan existera samtidigt och tillsammans utgöra ett system, ett ekosystem.

Populationsekologi är en del av samhällsdebatten, framför allt när det gäller arter som både är hotade och på olika sätt ställer till problem

för människor som lever nära dem. I Sverige debatteras storleken på vargpopulationen, i Botswana elefantpopulationen och i Australien krokodilpopulationen.

POPULATIONENS STORLEK

En populations storlek bestäms av hur många individer som flyttar in respektive ut från ett område och av hur många som föds respektive dör under en viss period.

Hur många som föds och dör påverkas av bland annat hur mycket mat som finns och om det finns tillräckligt med boplatser. Risken att bli uppäten påverkar också.

Ett känt exempel på hur två arter påverkar varandras populationsstorlek är kanadensisk lo och dess viktigaste föda snöskohare. När lodjuren är få är risken att bli uppäten mindre, och antalet snöskoharar ökar. När antalet harar ökar finns det mycket mat för lodjuren, som kan föda upp många ungar och öka i antal. Eftersom lodjur förökar sig långsammare än harar kommer ökningen inte omedelbart utan efter något år.

I takt med att antalet lodjur ökar fångar de fler och fler harar och antalet harar minskar. När det finns få harar finns det inte tillräckligt med mat för alla lodjur och antalet lodjur minskar. På så sätt uppkommer ett mönster i populationsstorlekarna som upprepas med ett par års mellanrum.

födda

population döda

inflyttning (immigration) utflyttning (emigration)

Hur många individer som finns i en population bestäms av fyra faktorer: hur många som föds (födslar), hur många som dör (dödslar), inflyttning (immigration) samt utflyttning (emigration).

snöskohare

kanadensisk lo

Hur påverkar de olika populationerna varandra? Varför verkar hararna alltid öka i antal innan lodjuren gör det?

Hos bladlöss kan honan föda ungar utan att först para sig. Förökningen går mycket snabbt, en nyfödd bladlus är som en rysk docka med både barn och barnbarn i magen.

MILJÖNS BÄRFÖRMÅGA

En population som lever inom ett avgränsat område kan inte bli hur stor som helst. Orsaker till detta är ofta att mat och boplatser inte räcker till när allt fler individer konkurrerar om samma resurser.

Miljön sätter alltså gränsen för hur stor en population kan bli. Denna gräns kallas miljöns bärkraft eller bärförmåga. Bärförmågan är alltså det största antalet individer av en viss art som kan leva av de resurser som finns i ett visst område.

Om en population stabiliserar sig runt bärförmågan sägs den följa en S-kurva (eftersom kurvan har en S-form). De flesta populationer följer denna typ av kurva.

Om en art har särskilt goda förutsättningar, som ständig tillgång på mat och plats, kommer den att växa mycket snabbt (exponentiell tillväxt). I ett diagram brukar det likna ett stort J och populationen sägs följa en J-kurva. Ibland, när en population växer kraftigt över miljöns bärförmåga, kan populationen krascha så att nästan alla individer dör, kanske på grund av sjukdomar som sprids eller att all mat har ätits upp. Vissa arter, till exempel bladlöss, följer en J-form; du har säkert sett hur snabbt blommor kan bli översållade av bladlöss.

antal individer

miljöns bärförmåga tid

En S-kurva (orange) visar hur en population efter en viss tid med kraftig tillväxt når ett jämviktsläge som kallas miljöns bärförmåga, det vill säga det antal individer som miljön kan tolerera. En J-formad kurva (grön) visar hur en population kan tillväxa när det finns obegränsat med resurser (exponentiell tillväxt). Men till slut tar resurserna slut och populationen kan krascha så att endast ett fåtal individer återstår.

Samhällen

Ett samhälle består av flera populationer av olika arter inom ett bestämt område. Växtsamhället är alla växtpopulationer, insektssamhället är alla insektspopulationer och fågelsamhället är alla fågelpopulationer på en viss plats.

De olika arterna inom ett samhälle påverkar varandra. Relationerna mellan arterna i ett djursamhälle kan vara ömsesidigt negativa (konkurrens), ömsesidigt positiva (mutualism), positiva för den ena men negativa för den andra parten ( predation, parasitism) och positiva/negativa för den ena men betydelselösa för den andra.

Ju närmare ekvatorn man kommer, desto artrikare blir som regel samhällena. Ett geografisk område som länge varit förskonat från katastrofer (som istider) har också artrikare samhällen jämfört med katastrofdrabbade områden. Världens i särklass artrikaste samhällen finns i tropikernas regnskogar. Sverige och övriga Norden har (geologiskt sett) nyligen haft ett tjockt istäcke som steriliserade landytan. Därför har Norden relativt artfattiga samhällen. Istider minskar artrikedomen men en måttlig nivå av störningar gynnar däremot artrikedomen.

Andra samhällen

Ordet samhälle används också för en helt annan biologisk företeelse, nämligen de sociala insekternas kolonier, till exempel bisamhälle och termitsamhälle.

SAMMANFATTNING

* Art är en grupp organismer som är nära släkt med varandra och som har någon speciell egenskap som andra liknande organismer inte har.

* En population är alla individer av en viss art som finns i ett avgränsat område.

* En populations storlek beror på hur många individer som flyttar in respektive ut från ett område och av hur många som föds respektive dör under en viss period.

* Hur många som föds och dör påverkas av bland annat hur mycket mat och boplatser som finns.

* Bärförmågan är det största antalet individer av en viss art som kan leva av de resurser som finns i ett visst område vid en viss tidpunkt.

* En populationstillväxt som stabiliseras kring bärförmågan följer en S-kurva.

* En exponentiell populationstillväxt följer en J-kurva.

* Ett samhälle består av flera populationer av olika arter inom ett bestämt område.

FÖRDJUPNING

Vad hände med rabbisarna på Gotland?

Det finns många vildkaniner på Gotland där de kallas rabbisar. Vildkanin är inte en ursprunglig art på Gotland eller på någon annan plats i Sverige. Det sägs att en ryttmästare som hette Brunnström införde vildkanin på Gotland genom att han lät sätta ut sju vildkaniner på sin egendom Rosendal 1907. Anledningen till att de sattes ut var att de skulle vara ytterligare ett vilt att jaga. Efter några år hade vildkaninerna spritt sig över hela ön. De trivdes uppenbarligen utmärkt i sin nya miljö. Kaninerna gör stor skada på natur och grödor eftersom de snabbt blir väldigt många och dessutom har ovanan (från vårt perspektiv) att äta våra grödor och gnager bort barken på små träd och buskar. Framför allt vintertid gnager de bark när annan mat är svår att få tag på för kaninerna.

Varför blev de så många?

I sin naturliga miljö runt Medelhavet blir vildkaninerna sällan så många att de skapar problem. Runt Medelhavet finns många naturliga fiender som mindre däggdjur och rovfåglar. Dessutom finns det sjukdomar som begränsar hur stora kaninpopulationerna kan bli. På Gotland (och många andra ställen där de har blivit inplanterade) saknas ofta naturliga fiender som kan hålla populationen i jämvikt, liksom de sjukdomar som annars håller tillbaka en alltför snabb tillväxt av populationen.

Hur har man gjort för att komma till rätta med problemet?

Från början försökte man jaga kaninerna intensivt men det räckte inte. Då tog

I Europa finns vildkaninen naturligt runt Medelhavet. I Sverige där de är inplanterade blir de ofta väldigt många med stora skador som följd. Under mitten av 1900-talet infördes en virussjukom som heter myxomatos för att utrota dem.

man till gift som lades ut liksom gas som leddes ner i kaninernas gryt. Ingen av dessa metoder var tillräckligt effektiv, och även andra djur drabbades som åt av giftet eller fanns i gryten.

Myxomatos eller kaninpest är en virussjukdom som drabbar kaniner och innebär hög dödlighet. Det är främst när populationen blir väldigt tät som sjukdomen sprids. Myxomatos är en mycket smittsam sjukdom som normalt förekommer i Sydamerika, men den infördes till Europa under mitten av 1900-talet för att kontrollera eller utrota kaninpopulationer. Den är även importerad till Sverige, både i Skåne och på Gotland. Symtomen är att kaninerna blir blinda och därmed får svårt att skaffa föda eller blir lätta byten för rovdjur. Från början var dödligheten nära 100 procent men en viss resistens har börjat utvecklas.

Bor du i ett område där myxomatos förekommer och är orolig för att dina

tama kaniner ska drabbas av sjukdomen finns vaccin som skyddar.

Hur har man gjort på andra ställen?

Ett annat svenskt exempel på intensiv kaninjakt är när kaniner sattes ut på Hallands Väderö. När kaninerna blev ett stort problem bestämdes det att de skulle utrotas från ön och de jagades hårt. Dessutom sattes rävar ut och man lyckades faktiskt bli av med alla kaniner. Vad man inte tänkt på var effekterna när kaninerna, det vill säga rävarnas bytesdjur, försvann. Resultatet blev att ejdern, som tidigare häckat i stora mängder på ön, försvann på grund av att rävarna jagade ejdrar i stället.

Även i Australien har införda kaniner orsakat stora skador. Kaninerna infördes som jaktvilt men blev snabbt så många att de började konkurrera med fåren om betet och många av pungdjuren blev utkonkurrerade.

INSTUDERINGSFRÅGOR

1. Vad är en art?

2. När kan det vara svårt att dela in organismer i arter? Hur kan släktskap mellan olika organismer bestämmas?

3. Vad är en population?

4. Vad avgör hur stor en population kan bli?

5. Vad menas med jämvikt i ett ekosystem?

6. Vad betyder miljöns bärförmåga?

7. Vad är skillnaden mellan en S-kurva och en J-kurva i populationsutveckling?

8. Vad är ett samhälle inom ekologin?

9. Ge några exempel på relationer mellan arter i djursamhällen.

10. Hur påverkar katastrofer artrikedomen i ett samhälle?

ÖVNINGAR

Art och hybrid

Många arter kan skaffa avkomma, hybrider, med andra arter. Ett vanligt exempel är mula (där fadern är en åsna och modern en häst).

Ta reda på mer om hybrider och ge några exempel på arter som hybridiserar. Har människor hybridiserat?

När natur och människa krockar

I Sverige diskuteras vargar, i Botswana elefanter och i Australien krokodiler. Alla dessa djur är viktiga för ekosystemen men skapar också konflikter med människor.

Diskutera i små grupper.

1. Varför blir vissa djurpopulationer politiska eller samhällsekonomiska frågor?

2. Hur kan man väga ekologiska behov mot människors intressen?

3. Vem ska bestämma hur många djur av en viss art som ”får” finnas i naturen?

Vargpopulationen i Sverige

Det pågår sedan länge en debatt om hur många vargar vi bör ha i Sverige. Vid årsskiftet 2024/2025 fanns det cirka 375 vargar men det politiska målet är att det ska finnas cirka 270 vargar.

1. Vad handlar vargdebatten i Sverige om?

Vilka olika perspektiv finns?

2. Vilka faktorer, ur ett populationsekologiskt perspektiv, påverkar hur många vargar som kan finnas i Sverige?

3. Vilka är riskerna med alltför stora eller alltför små populationsstorlekar?

J-kurvor och S-kurvor

Jämför populationstillväxten för en art som följer en J-kurva med en art som följer en S-kurva.

1. Vilka slutsatser kan du dra om artens egenskaper utifrån vilken kurva den följer?

2. Ge exempel på några organismer som följer en J-kurva och några som följer en S-kurva.

Populationskurvor

Nedan ses en populationskurva för en art.

1. Vad kan du utifrån kurvan säga om artens livsstrategi – följer den en J-form eller en S-form?

2. Diskutera olika förklaringar till vad som kan ha orsakat den drastiska minskningen i antal individer innan år 2000.

Mänsklighetens framtid – J eller S?

Diagrammet visar befolkningsmängden på jorden (grön kurva) och hur befolkningstillväxten varierat (rosa kurva) från 1700 och framåt. Värdena från 2023 och framåt utgår från modeller.

årlig tillväxttakt för världens befolkning världens befolkning 2,3 %

1 miljard 5 miljarder 10,43 miljarder

Använd diagrammet som diskussionsunderlag. Diskutera i små grupper.

1. Om du tittar på befolkningsmängden fram till nuvarande år ser den ut att kunna följa en J-kurva. Varför tror forskarna att kurvan i stället kommer att få formen av S-kurva kring år 2100? Utgå från prognosen i bilden.

2. Varför tror forskare att befolkningstillväxten kommer att minska och till och med bli negativ innan år 2100? Vilka kan orsakerna vara?.

3. Finns det några scenarier som i stället skulle kunna leda till att vi får en befolkningskrasch?

Rävar och rådjur

I naturen lever arter i komplexa nätverk där populationernas storlek ständigt påverkar varandra. Mellan predatorer och deras bytesdjur uppstår ofta svängningar i populationstätheten. Ett klassiskt exempel på detta är förhållandet mellan räv och rådjur i Sverige. Räven lever delvis av rådjur, särskilt kid. Under mitten av 1970-talet drabbades den svenska rävstammen av sjukdomen rävskabb, vilket ledde till en drastisk minskning av rävpopulationen.

1. Rita ett diagram som visar de ungefärliga populationskurvorna för rådjur och räv från 1970 och framåt till vår tid. Använd x-axeln för tid (år) och y-axeln för populationens storlek (antal individer). Se till att tydligt markera var rävens population drabbades av skabb.

2. Förklara förändringarna och svängningarna i populationskurvorna.

Fria minkar

Minken är inte en naturlig art för Sverige utan härstammar från djur som rymt från minkfarmar. I diagrammet visas minkens populationskurva från 1950 fram till i dag.

Nyckelpigor och bladlöss

Figuren visar hur två insektspopulationer varierar under sommarhalvåret. Den ena kurvan är för bladlöss och den andra för nyckelpigor (som äter bladlöss).

1. Vilken av kurvorna visar nyckelpigans population (den gröna eller den rosa)? Motivera ditt svar.

2. Varför har de båda kurvorna liknande form?

antal tid antal

1. Vilken är bakgrunden till den kraftiga uppgången i första hälften av diagrammet?

2. Varför varierar populationsstorleken i andra hälften av diagrammet?

3. Vad representerar den streckade linjen?

4. Minken utgör i dag ett hot mot flera svenska fågelarters existens. Vilka argument finns för och emot att utrota minken i Sverige?

månad mars april maj juni juli aug. sep. okt.

Älgar

En mindre älgpopulation tar sig i land på en obefolkad ö. På ön växer mest gran och tall men även lövsly längs strandzonen. På ön förekommer mest fåglar men även mindre populationer av snok och utter.

De första åtta åren ökar älgpopulationen explosionsartat på ön, men det nionde och tionde året sker en lika drastisk minskning av antalet individer.

1. Ge tre orsaker till att populationen älg kunde öka kraftigt de första åren.

2. Ge tre orsaker till att populationen älg minskade kraftigt efter åtta år.

Populationsstorlek – gråsugga

Syfte

Att undersöka hur stor populationen av gråsuggor är inom ett avgränsat område genom att använda den ekologiska metoden fångst–återfångst.

Materiel

p vida burkar eller plastlådor p handskar och pincetter p Tipp-Ex p tidtagare eller klocka p papper och penna

Teori

Forskare kan inte alltid räkna alla individer i en population. I stället använder man metoder som bygger på stickprov. En av dessa metoder kallas fångst–återfångst. Så här fungerar den:

1. Man fångar ett antal individer (till exempel gråsuggor), märker dem och släpper ut dem igen.

2. Efter några dagar fångar man nya individer och ser hur många som är märkta.

3. Med hjälp av följande formel uppskattar man populationsstorleken:

N = (M × n) / m

Där:

N = uppskattad total populationsstorlek

M = antal märkta gråsuggor vid första fångsten

n = antal gråsuggor vid andra fångsten

m = antal märkta gråsuggor vid andra fångsten

Utförande

Del 1: första fångsten (dag 1)

1. Leta gråsuggor i ett tydligt avgränsat område. Tänk på att inte undersöka ett alltför stort område. Hantera gråsuggorna varsamt – de är levande djur.

2. Samla in så många ni hinner under en begränsad tid, till exempel 15 minuter.

3. Räkna hur många ni fångat. Märk dem försiktigt med en liten prick Tipp-Ex på ryggskölden. Skriv upp antal märkta gråsuggor, M

4. Släpp tillbaka dem på samma plats.

5. Tvätta händerna efteråt.

Del 2: återfångst (dag 3–5)

1. Återvänd till samma område.

2. Samla in gråsuggor på samma sätt som vid dag 1.

3. Räkna totalt antal gråsuggor, n

4. Räkna hur många av dem som är märkta, m

5. Använd formeln N = (M × n) / m för att räkna ut populationsstorleken.

Att fundera på

1. Hur pålitligt tror du att ert resultat är? Varför?

2. Vilka faktorer kan ha påverkat noggrannheten?

3. Hur skulle ni kunna förbättra undersökningen?

4. Om ni gjort samma sak i ett annat område – tror du att resultaten skulle bli lika?

5. För vilka typer av organismer är fångst–återfångstmetoden lämplig för att uppskatta populationsstorlek?

Riskanalys

Laborationen är inte riskfylld.

FÄLTSTUDIE

Syfte

Populationsuppskattning med kvadratmetoden

Att uppskatta hur många maskrosor som finns på en gräsmatta genom att använda en ekologisk mätmetod som kallas kvadratmetoden.

Materiel

p mätramar eller snöre/meterstock för att mäta upp kvadrater (till exempel 1 x 1 m). p anteckningsmaterial p räknare

p eventuellt karta eller måttband för att mäta hela området

Teori

I ekologin används kvadratmetoden för att uppskatta förekomst och täthet av växter eller långsamt rörliga organismer. Man lägger ut en kvadrat (till exempel 1 x 1 meter) slumpmässigt på ett område flera gånger och räknar hur många individer som finns i varje kvadrat. Med hjälp av medelvärdet från alla kvadrater kan man sedan uppskatta hur många individer som finns på hela ytan: total uppskattad mängd = medelvärde per kvadrat × totala ytan

Utförande

1. Välj och mät området.

a. Välj ett område med maskrosor, till exempel en gräsmatta utanför skolan.

b. Mät upp och räkna ut hur stor den totala ytan är (i kvadratmeter).

2. Lägg ut kvadrater.

a. Använd ett 1 x 1 m-raster eller en snörram.

b. Lägg ut kvadraten slumpmässigt minst fem gånger inom området.

c. Skapa en tabell där antalet maskrosor I varje kvadrat fylls i.

3. Räkna ut medelvärdet per kvadrat som det totala antalet maskrosor delat med det totala antalet kvadrater.

4. Uppskatta hur många maskrosor som finns på hela ytan: total uppskattad mängd = medelvärde per kvadrat × total yta

Att fundera på

1. Hur noggrann tror du att din uppskattning är?

2. Vad kan påverka resultatets tillförlitlighet?

3. Skulle det bli annorlunda om du använde fler kvadrater? Testa gärna att räkna olika många kvadrater.

4. Tror du att resultatet hade varit lika om du hade valt ett annat område på gräsmattan?

5. För vilken typ av organism är kvadratmetoden en lämplig metod för att bestämma populationsstorleken?

6. Uppstod problem med metoden? Vilka? Hur löste gruppen dem?

Riskanalys

Laborationen är inte riskfylld.

AVSNITT 5: B I o Log ISK må N gfAL d

Biologisk mångfald är ett mått på hur mycket olikheter det finns i naturen.

Begreppet biologisk mångfald är en storhet på samma sätt som längd, massa eller temperatur. Biologisk mångfald kan alltså vara stor eller liten. Men ofta används begreppet biologisk mångfald på ett lite annat sätt, till exempel i uttryck som ”vi måste vara rädda om den biologiska mångfalden”.

ORD OCH BEGREPP

Art är en grupp organismer som är nära släkt med varandra och som har någon speciell egenskap som andra liknande organismer inte har.

Biologisk mångfald kan vara hur många olika arter det finns i ett område, till exempel i en skog.

Ekologi är läran om hur organismer påverkar varandra och miljön där de lever.

Ekosystem är allt som lever och allt som inte lever inom ett visst område.

Genetisk variation är när ärftliga egen-

skaper skiljer sig mellan olika individer.

Population är alla individer av en viss art inom ett visst område.

Regnskog är en sorts ständigt grön skog som finns i områden där det regnar mycket året om.

Korallrev är några av jordens artrikaste miljöer. De har byggts upp under tusentals eller tiotusentals år. Vilket ansvar har vi som människor att bevara den biologiska mångfalden?

Olika nivåer av mångfald

Biologisk mångfald är ett mått på variationsrikedomen i naturen. Begreppet innefattar såväl mångfald inom arter som mellan arter. Man talar också om biologisk mångfald av ekosystem eller naturtyper.

MÅNGFALD INOM EN ART

Mångfald inom en art handlar om genetisk variation, alltså att olika individer inom arter har olika ärftliga egenskaper. Se på oss människor!

Alla har vi olika utseende och egenskaper – men vi tillhör samma art. Detsamma gäller för växter och djur. Om livsförutsättningarna förändras behövs genetisk variation för att arten ska kunna överleva.

Mångfald inom arten parksnäcka.

MÅNGFALD AV ARTER

Ett stort antal arter inom ett ekosystem är det man oftast syftar på när man talar om biologisk mångfald. Några ekosystem är naturligt artfattiga, som en nordlig barrskog, medan andra är artrika, som tropisk regnskog och tropiska korallrev.

Mångfalden av arter på jorden ökar genom artbildning och minskar genom utdöenden. Under livets historia på jorden har naturliga förändringar bidragit till att arter har uppstått och försvunnit. I dag finns troligen mellan 5 och 100 miljoner arter eukaryota organismer på jorden. Forskare har hittills beskrivit drygt 2 miljoner av arterna. Cirka hälften av dessa, drygt 1 miljon arter, är insekter.

Det finns fortfarande platser som inte har undersökts. Vilka organismer som lever i djuphavet och högt uppe i regnskogens trädkronor vet vi ännu inte. I dag bidrar dessvärre människan till att arter dör ut snabbare än någonsin.

alla grupper

insekter

spindeldjur

kräftdjur

blötdjur

fiskar

reptiler

fåglar

amfibier

däggdjur

koraller

Diagram över antal beskrivna arter.

MÅNGFALD AV EKOSYSTEM

Naturligt artfattiga miljöer bidrar också till mångfalden. Öknar är artfattiga, men de är unika livsmiljöer med specifika arter och bidrar till mångfalden av ekosystem på global nivå. För att bibehålla den genetiska mångfalden och artrikedomen krävs det också en variation av ekosystem. Då är både de artrika och artfattiga ekosystemen viktiga.

Mångfald av arter på en blomsteräng.

Regnskogen är ett av jordens artrikaste ekosystem.

Regnskogens mångfald

I en tropisk regnskog växer nästan inga örter nere på marken och det är svårt att inse att man går i ett av världens artrikaste ekosystem. Men på 1 hektar regnskog i Malaysia kan det växa upp till 180 olika trädarter.

Trädarterna har olika höjd, grenverk, blommor och frukt. Om man ger sig upp bland trädkronorna så ser man att regnskogen är byggd i många våningar – några träd är 20 meter höga, andra 40 eller 60 meter.

Artvariationen av träd med olika utseende skapar en tredimensionell struktur i skogen som ger utrymme för en stor variation av andra växtformer som lianer och epifyter (växter som växer på andra växter utan att ta näring från dem). Träden ger också skydd, boplats och mat åt många olika djur på alla nivåer i ekosystemen.

Jämför detta med en svensk odlad granskog där det i princip bara finns en enda art av träd, nämligen gran.

De flesta av jordens regnskogar ligger kring ekvatorn där det är varmt och fuktigt året om. Detta leder till en mycket kraftig tillväxt. Organismer kan utvecklas och leva under årets alla månader, vilket

Hjälmkasuar lever i regnskogen i norra Australien och på Nya Guinea. Denna jättefågel äter framför allt bär och frukter. När födan bryts ner klarar sig fröna och när fågeln bajsar kan fröna gro i fågelns spillning. Flera trädarter har frön som måste gå igenom en kasuars matspjälkningssystem för att kunna gro. När skogarna där kasuaren lever huggs ner blir kasuaren alltmer sällsynt. En följd blir att de växter som är beroende av kasuaren också minskar.

bidrar till den höga mångfalden. Det finns också subtropisk och tempererad regnskog som växer på platser där det är varmt och regnar mycket under en del av året men är svalare och torrare väder under andra delar.

De tropiska regnskogarna är 60 miljoner år gamla, vilket har gett möjlighet för växter och djur att utvecklas under en lång, sammanhängande tidsperiod. Alla dessa faktorer bidrar till den höga biologiska mångfalden.

Ingen vet exakt hur många arter det finns i de tropiska regnskogarna, men en uppskattning är 50 000 trädarter, vilket kan jämföras med cirka 30 arter i Sverige. Eftersom varje trädslag är hem åt tusentals växtarter och djurarter är det inte underligt att mångfalden blir enorm. Troligen lever 50–80 procent av jordens alla arter i regnskogarna, trots att dessa skogar bara täcker 6 procent av jordens yta.

tropisk–subtropisk regnskog tempererad regnskog

Vid ekvatorn finns regnskogar både i låglandet och i bergen. I subtropiska områden har regnskogen mer inskränkt utbredning. Tempererade regnskogar förekommer i kusttrakter som påverkas av havsvindar västerifrån. Kartan visar den ursprungliga regnskogen, numera har dess areal reducerats starkt genom olika former av exploatering.

Mångfaldens värde

I dag menar forskare att vi lever i en utrotningsfas där arter dör ut i en takt som är mer än 100 gånger snabbare än normalt. Orsaken är att människan bedriver verksamheter som exploaterar alltmer av jordens yta och resurser.

Förlust av biologisk mångfald är ett av de stora miljöproblemen på jorden. I Sverige är över 2 000 arter hotade. Minskningen här orsakas framför allt av att det moderna jordbruket och skogsbruket har ersatt det tidigare variationsrika landskapet med stora likformiga områden.

Målsättningen för oss som lever på jorden i dag måste vara att bevara alla arter i livsdugliga bestånd inom de områden där arten naturligt lever. Därför får utnyttjandet av enskilda arter (till exempel vid jakt) eller ekosystem (till exempel gruvexploatering) inte ske på ett sätt som leder till långsiktig minskning av den biologiska mångfalden. Vi måste arbeta för ett så kallat hållbart nyttjande, där vi använder jordens resurser på ett ansvarsfullt sätt så att vi inte minskar kommande generationers möjligheter.

Skälen till att bevara den biologiska mångfalden delas ofta in i fyra grupper.

EKOLOGISKA ARGUMENT

I och med att naturen är så komplex kan vi oftast inte överblicka vad som händer om en art försvinner. Om en art minskar i antal eller försvinner påverkas ofta andra arter negativt. Ekosystemet blir också mindre stabilt.

EKONOMISKA ARGUMENT

Många arter är ekonomiskt viktiga för människan. Från naturen får vi mat, energi, virke, klädesplagg och läkemedel. Om vi exempelvis utrotar de fiskarter som vi äter drabbas fiskare, fiskhandlare, restauranger och konsumenter.

Cirka 40 procent av de läkemedel vi i dag använder i västvärlden kommer ursprungligen från vilda växter. Vi har fått läkemedel mot till exempel malaria (kinin från kinaträd), leukemi (rosensköna), hjärtsjukdomar (digitalis från fingerborgsblomma) och smärta (morfin från opievallmo).

Framtida forskning kan komma att visa att många fler arter

Fladdermusarten grålångöra (Plecotus austriacus) är akut hotad i Sverige. Varför ska vi försöka rädda den?

Fingerborgsblomma innehåller digitalis som använts för behandling av hjärtsvikt sedan medeltiden.

kan användas än vad vi känner till i dag. Därför måste mångfalden och arvsanlagen i arterna bevaras utifrån hänsyn till möjlig nytta i framtiden.

ESTETISKA ARGUMENT

Biologisk mångfald bidrar till vår livskvalitet. Forskning har exempelvis visat att ju fler fåglar vi ser desto bättre mår vi. Naturen ger oss människor möjligheten till friluftsliv, rekreation och ovärderliga skönhetsupplevelser. Naturen har i alla tider varit inspirationskälla för konst, musik och litteratur. Kanske kan biologisk mångfald, med möjlighet att uppleva olika naturtyper, räknas som en del av vårt välstånd.

ETISKA ARGUMENT

Med etiska argument menar man att det är vårt moraliska ansvar att bevara den biologiska mångfalden. Alla arter är resultatet av miljontals år av evolution. Därför kan man hävda att vi människor saknar moralisk rätt att utarma den mångfald som finns i dag.

Man kan tänka att naturen är något som vi lånar av framtida generationer, av våra barn och barnbarn. Det vi bara har till låns har vi inte rätt att förstöra.

Hotet mot mångfalden

Människans aktiviteter påverkar den biologiska mångfalden. Det kan leda till en ökning, men oftast blir den långsiktiga effekten att mångfalden minskar. Hoten indelas i fem kategorier:

1. Förstöring av livsmiljöer. Exempelvis när ett naturområde ersätts med ett bostadsområde.

2. Fragmentering av livsmiljöer. När en livsmiljö delas in i mindre delar. Exempelvis när ett naturområde delas av en motorväg så att djur har svårt att flytta sig mellan de båda sidorna av vägen.

3. Överexploatering. När arter utnyttjas i snabbare takt än vad de kan återhämta sig. Exempelvis när för stora mängder av en fiskart fångas.

4. Introduktion av främmande arter. Exempelvis när människan av misstag för in nya arter som följer med importerade trädgårdsväxter.

5. Klimatförändring.

Dronten och trädet

Den cirka 1 meter höga och 23 kilogram tunga duvfågeln dront levde på ön Mauritius. Den kunde inte flyga, var inte rädd för människor och blev ett lätt byte för hungriga människor när de kom till ön. Den sista dronten försvann 1861, mindre än 200 år efter att de första människorna koloniserade ön.

Det visade sig att efter dronten försvann började trädet tambalacoque (Sideroxylon sessiliflorum), som bara växer på Mauritius, också att minska i antal. På 1970-talet testade ekologen Stanley Temple hypotesen att trädets frön var beroende av dronten för att kunna gro. Eftersom det inte fanns några dronter gav Temple frön åt kalkoner. När kalkonerna hade bajsat ut frön visade det sig att fröna kunde gro. Experimentet gav alltså stöd åt hypotesen att trädet var beroende av dronten för att kunna fortplanta sig.

Senare forskare har ifrågasatt Temples förklaring och i stället fört fram att trädet skulle ha försvunnit på grund av skogsskövling, svampsjukdomar eller att fröna och unga plantor åts upp av arter som människan förde med sig, till exempel grisar och apor. Men det är väldigt svårt att i efterhand bevisa orsakssambanden. Dock började trädet tambalacoque minska i antal vid samma tid som dronten utrotades och kanske finns ett samband.

SAMMANFATTNING

* Biologisk mångfald är ett mått på variationsrikedomen i naturen.

* Mångfald inom en art handlar om genetisk variation, alltså att olika individer inom arter har olika ärftliga egenskaper.

* Mångfald av arter inom ett ekosystem är det man oftast syftar på när man talar om biologisk mångfald.

* I dag finns troligen mellan 5 och 100 miljoner arter på jorden. Cirka 1,5 miljoner av dem är beskrivna.

* Tropisk regnskog och tropiska korallrev är jordens mest artrika ekosystem.

* Det finns ekologiska, ekonomiska, estetiska och etiska skäl till att skydda och bevara den biologiska mångfalden.

* Den biologiska mångfalden hotas av förstöring och fragmentering av livsmiljöer, överexploatering av arter, introduktion av främmande arter och klimatförändring. Det finns inget välbevarat uppstoppat exemplar av den utdöda fågelarten dront, varför man inte vet helt säkert hur den såg ut (bilden visar en rekonstruktion). Man vet dock att det var en stor fågel som saknade flygförmåga.

INSTUDERINGSFRÅGOR

1. Vad är biologisk mångfald?

2. Vilken djurgrupp är artrikast?

3. Varför är vissa ekosystem artrikare än andra?

4. Hur bidrar artfattiga miljöer till den biologiska mångfalden?

5. Varför är regnskogens ekosystem så artrika?

6. Varför menar forskare att vi är i en utrotningsfas där många fler arter än normalt dör ut?

7. Vilka är de ekologiska och ekonomiska argumenten för att motivera bevarandet av biologisk mångfald?

8. Vilka är de estetiska och etiska argumenten för att motivera bevarandet av biologisk mångfald?

9. Vilka konsekvenser kan förlusten av biologisk mångfald få?

10. Ge några exempel på hoten mot biologisk mångfald.

ÖVNINGAR

Biologisk mångfald i närområdet

Promenera över skolgården, i en park eller genom något annat område nära skolan. Fundera och diskutera i par:

1. Finns det många eller få olika arter? Känner ni till namnen på några av arterna ni ser?

2. Hur skulle ni bedöma den biologiska mångfalden? Är den rik eller fattig?

3. Hur skulle den biologiska mångfalden kunna öka i området?

4. Hur skulle ni kunna gå till väga för att möjliggöra era förslag?

Värdelösa arter

De flesta av oss tycker nog att fästingar är ganska äckliga. Men fästingar utgör föda åt fåglar, groddjur och insekter. Dessutom sprider de bakterier och virus till många skadedjur som till exempel möss och ser på så sätt till att de inte blir för många.

Fundera enskilt och diskutera i grupp:

1. Finns det några arter som ni tycker lika gärna kunde utrotas? Gör en gemensam lista.

2. Ta reda på vilken funktion arterna fyller.

3. Finns det arter som inte fyller någon funktion alls i naturen?

Palmolja eller regnskog?

Palmolja är ett fett som utvinns från oljepalmens frukter. Palmoljan är fast vid rumstemperatur och används i bland annat livsmedel och smink. Konsumtionen av palmolja har ökat och leder till att det behövs mer mark för att odla oljepalmer. Detta får konsekvenser såväl för människa och miljö som för den biologiska mångfalden.

1. Ta reda på mer om palmolja. Varför används den? Kan du hitta några livsmedel som innehåller palmolja i din lokala matbutik?

2. Var odlas oljepalmer för produktion av palmolja?

3. Vad får odlingen för konsekvenser för:

a. regnskogen?

b. de lokala samhällena där palmolja odlas?

c. vår planet (på sikt)?

4. Vad kan du själv göra för att minska din konsumtion av palmolja?

Utrotning av arter

För 150 år sedan fanns det ungefär 500 000 noshörningar i Afrika och Asien. I dag finns endast 25 000 noshörningar kvar. Noshörningar klassas som en akut hotad art och varje dag dödas 1–2 noshörningar av tjuvjägare. Diskutera i mindre grupper.

1. Vilka åtgärder görs för att rädda noshörningarna?

2. Vems ansvar är det att rädda noshörningarna? Är det enskilda länders ansvar? Har vi alla ett ansvar?

3. Har det någon betydelse om noshörningarna dör ut?

Funktionell mångfald

I texten beskrivs tre olika typer av mångfald: genetisk mångfald, mångfald av arter och mångfald av ekosystem. Ett annat sätt att titta på mångfald är att studera funktionell mångfald – arters ekologiska egenskaper och funktion i ekosystemen.

1. Ta reda på mer om funktionell mångfald. Arbeta i par.

2. Ge ett exempel på funktionell biologisk mångfald.

3. Vilka funktioner behövs för att ett ekosystem ska fungera?

Vem tar ansvar?

I samhället finns många aktörer, allt från politiker och företagsledare till anställda och privatpersoner.

Vems är ansvaret att bevara den biologiska mångfalden?

Har alla lika stort ansvar? Makt att förändra? Intresse av förändring? Fundera enskilt och diskutera i grupp.

eDNA

Inom bevarandebiologin används eDNA som ett verktyg för att bedöma biologisk mångfald. Ta reda på hur eDNA används inom bevarandebiologin.

Asymmetriska jordgubbar

En asymmetrisk jordgubbe är en jordgubbe som kan vara sned eller ha knölar. Vad är asymmetriska jordgubbar ett tecken på? Vilket är sambandet mellan asymmetriska jordgubbar och biologisk mångfald?

AVSNITT 6: E Ko Log ISKA SA m SPEL

Ett ekosystem är ett nätverk av levande organismer som påverkar och påverkas av varandra och den icke-levande miljön. Mötet mellan olika arter i ett ekosystem leder till olika slags samspel som

konkurrens, mutualism eller parasitism.

ORD OCH BEGREPP

Art är en grupp organismer som är nära släkt med varandra och som har någon speciell egenskap som andra liknande organismer inte har.

Ekologi är läran om hur organismer påverkar varandra och miljön där de lever.

Ekosystem är allt som lever och allt som inte lever inom ett visst område.

Invasiv art är art som spridit sig till ett nytt område där den påverkar ekosystemet.

Konkurrens är en kamp eller tävling om något.

Mutualism är att två arter har ett förhållande som båda har nytta av.

Nisch är alla de miljöfaktorer som en art kräver och kan tolerera.

Parasitism är att två arter har ett förhållande som den ena arten tjänar på medan den andra förlorar på det.

Population är alla individer av en viss art inom ett visst område.

Svalungarna konkurrerar med varandra om maten som föräldrarna ger dem.

Ungen som gapar störst får mest mat.

Konkurrens

Konkurrens innebär att individer i ett ekosystem tävlar om resurser. Det kan vara djur som tävlar om exempelvis mat eller boplatser. Växter konkurrerar i stället om ljus, vatten och näring.

Vilka är det då som konkurrerar med varandra?

KONKURRENS INOM ARTEN

En typ av konkurrens är mellan individer av samma art. Om individerna lever i samma område ingår de också i samma population. Vem som vinner i denna konkurrens bestäms av det naturliga urvalet som är en viktig del av evolutionen. De individer som bäst lyckas utnyttja resurserna överlever och får flest avkommor (ungar som överlever eller frön som gror) och för därmed sina gener vidare till nästa generation.

Vargar som konkurrerar om mat.

Betning jämfört med predation

Betning brukar man kalla det växtätare gör när de äter växter. Växten skadas, men för det mesta överlever den och kan fortsätta att växa. Predation är däremot när en predator dödar och äter upp sitt byte.

KONKURRENS MELLAN ARTER

En annan typ av konkurrens är mellan olika arter. Två arter i ett ekosystem har vanligen inte exakt samma krav på sin livsmiljö, men de kan naturligtvis vara väldigt likartade. De olika arterna är mer eller mindre specialiserade till en speciell miljö eller ekologisk nisch. En art som inte är så specialiserad utan kan leva i många slags miljöer och äta många slags föda kallas generalist, en art som ställer specifika krav på livsmiljön kallas specialist.

Om två arter gärna utnyttjar samma resurser uppstår konkurrens mellan arterna. Antingen kommer den ena arten att vara mer framgångsrik och konkurrera ut den andra eller så kommer de två arterna att specialicera sig och börja utnyttja varsin del av den gemensamma nischen för att undvika alltför stark konkurrens.

I många fall har denna konkurrens påverkats av människan när vi avsiktligt eller oavsiktligt fört in nya arter med liknande nischer. Introducerade arter ger ofta oavsiktliga effekter med ekologiska problem som följd.

Anemonfiskar är brokigt färgade och lätta att upptäcka. Vid en attack dyker de snabbt in i en havsanemon för att skydda sig. Om rovfisken fullföljer anfallet bränner den sig på havsanemonens nässelceller.

Mutualism

Mutualism innebär att två arter har ett förhållande som båda har nytta av. När mutualism är så stark att parterna är beroende av varandra

kallas det symbios. Ett förhållande som den ena har nytta av medan den andra inte påverkas alls kallas kommensalism

Ett känt mutualistiskt förhållande är anemonfiskar (clownfiskar) som lever i mitten av en havsanemons tentakler där de skyddas från rovfiskar av tentaklernas giftiga nässelceller. Men vad får havsanemonen ut av detta? Jo, anemonfiskarna äter smådjur som annars skulle kunna skada anemonen. Dessutom är anemonfiskens avföring föda för havsanemonen. Båda drar alltså nytta av varandra, även om fiskarna verkar ha störst nytta av samarbetet.

Ett känt symbiotiskt förhållande är mellan svampar och träd. Det kallas mykorrhiza som betyder ’svamprot’. Trädet bidrar med kolhydrater (socker) från sin fotosyntes medan svampen, som inte har någon fotosyntes, hjälper trädet att ta upp vatten och växtnäringsämnen. Det finns inga träd utan mykorrhiza och inte heller några mykorrhizasvampar utan träd. I varje träds rötter finns det hundratals arter av mykorrhizasvampar. En del svamparter kan bilda mykorrhiza med flera olika trädarter; kantarell kan bilda mykorrhiza med björk, ek, tall och bok. Många andra svampar kan enbart bilda mykorrhiza med en trädart.

Parasitism

Parasitism innebär att två arter har ett förhållande som den ena arten tjänar på medan den andra förlorar på det.

Några exempel på arter som lever som parasiter är huvudlus, människoloppa och fästing som lever av blod från bland annat människa och bred binnikemask som lever i vårt tarmsystem.

Ytterligare exempel på parasitism är häckningsparasitism (en form av boparasitism) hos exempelvis gök. Gökhonan lägger sina ägg i andra fåglars bon och låter de ofrivilliga fosterföräldrarna föda upp ungarna. Gökhonan sparar energi genom att själv inte ta hand om sina ungar. Gökungen kläcks tidigt och växer snabbt och kommer snart att putta ut fosterföräldrarnas egna ungar ur boet.

Många parasiter är specialiserade på vissa värdorganismer. En del behöver flera värdar för att gå igenom hela sin livscykel och föröka sig.

Sjukdomen malaria orsakas av en encellig organism som lever som parasit. Malariaparasiten behöver både en mygga och en människa för att föröka sig.

Kantarell är en svamp som bildar mykorrhiza med bland annat björk, ek, tall och bok.

Alternativ definition av symbios Symbios kan också definieras som alla nära samliv mellan arter, oavsett om förhållandet är positivt för båda eller bara den ena. Då omfattar symbios mutualism, kommensalism och parasitism.

I människan förökar sig parasiten könlöst. Den lever inne i röda blodkroppar, där den delar sig och blir så många att de röda blodkropparna

sprängs. Det är när de röda blodkropparna sprängs som man får feber. Vissa parasitceller utvecklas till könsceller. När en person med malaria blir stucken av en mygga kommer parasitens könsceller in i myggan. I myggan förökar sig parasiten könligt genom att honceller och hanceller smälter ihop.

Främmande arter

En främmande art är en art som människan avsiktligt eller oavsiktligt har flyttat till en plats utanför dess naturliga utbredningsområde. Om arten inte kan föröka sig i det nya ekosystemet kommer den att dö ut. En annan möjlighet är att arten inte medför någon större påverkan på systemet.

Ibland händer det att arter som genom människans hjälp introducerats i nya områden klarar sig bra och fortsätter att sprida sig. Om detta sker på de befintliga arternas bekostnad och påverkar ekosystemet sägs arten vara invasiv.

Mårdhund härstammar från östra Asien och infördes till Ryssland varifrån den spred sig till Skandinavien. Den kan sprida rabies och dvärgbandmask.

Ett exempel på en invasiv art är mördarsnigel, som härstammar från Sydeuropa. Arten har spridits i hela Europa genom handel med trädgårdsväxter i krukor som innehåller ägg. Mördarsnigeln kan föröka sig snabbt och ställa till stor skada genom att äta växter, bland annat odlade grönsaker.

Även lövplattmask som kommer från Sydamerika har spridits genom handel med trädgårdsväxter i krukor som innehåller ägg. Lövplattmask är ett rovdjur som äter bland annat snäckor och daggmaskar och därför kan skada ekosystem.

Den invasiva arten mördarsnigel lägger ägg i jord och sprids främst genom handel och transport av trädgårdsväxter i kruka.

SAMMANFATTNING

* Mötet mellan olika arter i ett ekosystem leder till olika slags samspel som konkurrens, mutualism eller parasitism.

* Konkurrens är att individer i ett ekosystem tävlar om resurser.

* Mutualism är att två arter har ett förhållande som båda har nytta av.

* Symbios är att två arter är beroende av varandra.

* Parasitism är att två arter har ett förhållande som den ena tjänar på och den andra förlorar på.

* En främmande art har avsiktligt eller oavsiktligt flyttats av människan till en plats utanför dess naturliga utbredningsområde.

* En invasiv art är en främmande art som sprider sig och påverkar ekosystemet.

FÖRDJUPNING

En hummer är väl alltid en hummer?

Den art av hummer som fiskas på västkusten har fått konkurrens av en amerikansk släkting. Kommer dessa två arter att kunna leva sida vid sida eller kommer någon av dem att konkurreras ut?

Den amerikanska hummern är mycket lik den europeiska, men växer snabbare och blir betydligt större med stora klor. Den europeiska hummern kan väga upp till 6 kg. Den tyngsta amerikanska hummern som fiskats upp vägde över 20 kg! Musslor, mindre kräftdjur, snäckor och havsborstmaskar utgör en stor del av födan för båda arterna.

Hur kom den amerikanska hummern hit?

Den amerikanska hummern kan inte på egen hand vandra från sina hemtrakter längs den amerikanska

och kanadensiska atlantkusten till vår västkust, utan individer av arten måste ha släppts ut levande i våra vatten. En möjlighet är att de hållits levande i sumpar och därifrån smitit. Det är förbjudet men svårt att kontrollera. Havs- och vattenmyndigheten vill därför att import av levande hummer ska förbjudas, men ännu finns inget sådant förbud.

Sjukdomar och parasiter i bagaget?

En främmande art riskerar inte bara att konkurrera ut andra arter utan kan dessutom föra med sig sjukdomar och parasiter som påverkar ekosystemet. I fallet med den amerikanska hummern vet man ännu inte så mycket om hur ekosystemet har påverkats, men arten har i sitt ursprungliga område drabbats

Hummer (Homarus gammarus) är svart, ibland med blå ton, med vitt på vissa leder, svart stjärtlob och vita fläckar på sidan av ryggskölden.

hårt av sjukdomar som epizootic shell disease (ESD) som skadar skalet och gör dem osäljbara och ibland skadar djuren så svårt att de dör. Det finns även parasiter som äter upp deras och andra skaldjurs ägg. Ännu har inte sjukdomarna eller parasiterna hittats i svenska vatten. Hur de skulle påverka vårt ekosystem vet man inte.

Direkt konkurrens?

Den amerikanska hummerns storlek och tillväxthastighet gör att den riskerar att konkurrera ut den europeiska. Båda lever på djup ner till 50 meter, men den amerikanska hummern kan dessutom leva på djup ner till 200 meter och därmed undgå fiske och upptäckt så att en population kan växa till.

Amerikansk hummer (Homarus americanus) är större än hummer, oftast ljusare i färgen med brun eller gulaktig stjärtlob, gulaktiga fläckar på sidan av ryggskölden och taggar på undersidan av pannhornet.

INSTUDERINGSFRÅGOR

1. Vad är ekologiskt samspel?

2. Vad är konkurrens inom ekologin?

3. Hur uppstår konkurrens mellan arter?

4. Vad är mutualism?

5. Vad är mykorrhiza?

6. Vad är symbios?

7. Vad är parasitism?

8. Ge några exempel på parasitism.

9. Vad är en främmande art?

10. Vad är en invasiv art?

ÖVNINGAR

Introduktion av nya arter

När människan introducerade kaniner till Australien förökade sig kaninerna snabbt och förorsakade stora problem. Ta reda på mer om vad som kan hända om nya arter introduceras i ett ekosystem.

Försök att hitta tre positiva exempel och tre negativa exempel på vilka effekter introduktionen kan ha. Vad bör man tänka på vid en nyintroduktion och vad kan hända?

Konkurrens

Inom ekonomi sägs ofta konkurrens vara något bra och positivt som gynnar konsumenterna. Inom biologi har konkurrens en annan betydelse. Diskutera i par.

1. Är konkurrens alltid negativt för de inblandade organismerna?

2. På vilket sätt skiljer sig tolkningarna av konkurrens mellan ekonomi och biologi?

Invasiva arter

Invasiva främmande arter är globalt ett av de största hoten mot biologisk mångfald. Några exempel på invasiva arter i Sverige är mårdhund, parkslide och lövplattmask (Obama nungara).

1. Ta reda på mer om dessa tre arter. Hur har de kommit till Sverige och hur påverkar de ekosystemen?

2. Ge ytterligare exempel på några invasiva arter.

Mutualism

Några exempel på mutualistiska relationer är människa/ bakterie, blommor/bin, clownfisk/havsanemon.

Ta reda på mer om mutualistiska relationer mellan olika arter. Arbeta i par.

1. Ta reda på mer om dessa tre relationer.

2. Hur gynnar arterna varandra?

3. Vad skulle hända om en av arterna försvann?

4. Vilka skulle de ekologiska konsekvenserna kunna bli?

5. Ge ytterligare exempel på några mutualistiska relationer.

Stor honungsvisare

Stor honungsvisare är en fågelart som finns i Afrika söder om Sahara. Den är ett exempel på när vilda djur aktivt samarbetar med människor.

Ta reda på mer om det mutualistiska förhållandet mellan människa och stor honungsvisare. Hur tror du att samspelet kommer att utvecklas i framtiden?

Parasitism

Några exempel på parasitiska relationer är tickor/träd, gök/värdfågel och huvudlus/människa.

Ta reda på mer om parasitiska relationer mellan olika arter. Arbeta i par.

1. Ta reda på mer om dessa tre relationer.

2. Hur tar parasiten resurser från sin värd?

3. Vilka konsekvenser får det för värdorganismen?

4. Vad skulle hända om en av arterna försvann?

5. Ge ytterligare exempel på några parasitiska relationer.

6. Är parasiter ”onda” eller fyller de en funktion?

Oxhackare är fåglar som äter yttre parasiter från hovdjur, exempelvis impala.

AVSNITT 7: S Tör NIN g och S ucc ESSI o N

Skogar och andra ekosystem som finns i dag har inte alltid stått där de står och inte alltid sett ut som de gör.

Ekosystem utvecklas och förändras gradvis. Det kallas ekologisk succession.

Succession delas in i primär och sekundär, beroende på om den börjar med ett kalt underlag utan liv eller med ett befintligt ekosystem som har utsatts för någon typ av störning.

ORD OCH BEGREPP

Ekologisk succession är att ett ekosystem utvecklas och förändras så att jordlagret, biomassan och den biologiska mångfalden ökar.

Ekosystem är allt som lever och allt som inte lever inom ett visst område.

Fragmentering är detsamma som sönderdelning i små bitar.

Miljöns bärförmåga är det största antalet individer av en viss art som kan leva av de resurser som finns i ett visst område.

Resiliens är ett ekosystems förmåga att återhämta sig efter en störning.

Störning är en händelse som förändrar miljön och påverkar organismernas livsvillkor i ett ekosystem.

Primär succession

Primär succession är när ett kalt berg koloniseras från grunden tills ett fullvuxet ekosystem vuxit upp. Primär succession sker till exempel vid landhöjning och landisavsmältning, men även när det bildas helt nya öar.

Man har kunnat följa primär succession i realtid på flera platser. I områden med stor vulkanisk aktivitet dyker nya öar upp med jämna mellanrum. Ett känt exempel är ön Surtsey som bildades vid ett vulkanutbrott utanför Islands kust 1963–1967. Ön gjordes direkt till vetenskapligt reservat med begränsade möjligheter till landstigning. När man byggde Öresundsbron mellan Sverige och Danmark anlade man en konstgjord ö, Pepparholm, där bron går över till tunnel. Från början fanns inget liv på Pepparholm men man har följt den primära successionen noggrant genom att inventera flora och fauna regelbundet. Flera hundra växt- och djurarter, bland dem flera sällsynta, har etablerat sig på ön och nya arter observeras varje år.

Ön Surtsey utanför Islands kust bildades och byggdes upp vid ett vulkanutbrott på havsbottnen. Ön gjordes direkt till ett vetenskapligt reservat och blev världsarv 2008.

På den konstgjorda ön Pepparholm i Öresund skapade människan förutsättningar för primär succession.

störning (till exempel skogsbrand, översvämning eller vulkanutbrott)

ETABLERINGSORDNING

Ekologisk succession sker efter speciella mönster, där varje steg är förutsättningen för nästa steg. I Sverige utgörs stegen vanligen av följande

arter:

1. De första arterna som etablerar sig på bar klipphäll är olika lavar. Lavar kan lösa upp berg och dra nytta av de mineraler som finns där.

2. När lavarna dör bildas lite förna i klippskrevorna. Då kan mossor etablera sig.

3. När mossorna dör bildas det i regel så mycket jord att små gräs och örter kan etablera sig.

4. Örterna bidrar till fortsatt jordbildning och snart kan också större och mer krävande arter, som hallon och björnbär, etablera sig.

5. När ett tillräckligt tjockt jordskikt har bildats kommer de första träden. Först kommer snabbväxande arter som björk.

6. Slutligen kommer de mer långsamväxande träden som gran och tall.

och

gräs och

vedartade pionjärer som hallon och björnbär

snabbväxande träd som björk klimaxstadium, exempelvis granskog

Under successionen ökar biomassa, biologisk mångfald och jordlagrets tjocklek.

Parallellt med växternas etablering kommer djur och svampar. Djuren bidrar genom att bryta ner växtmaterial och deras spillning bidrar till att göda jorden. Insekter har ofta stor spridningsförmåga eftersom de är små, lätta och kan flyga.

Under successionen ökar jordlagrets tjocklek, biomassan och den biologiska mångfalden.

Störningar

Det vanligaste är att succession startar när ett befintligt ekosystem utsätts för en störning. Störningar kan vara mer eller mindre drastiska.

NATURLIGA STÖRNINGAR

Störningar har alltid funnits. Exempel på naturliga störningar är vulkanutbrott, skogsbrand på grund av blixtnedslag, översvämningar och landhöjning.

STÖRNINGAR ORSAKADE AV MÄNNISKAN

Människan har fått en alltmer framträdande roll och påverkar i stort sett allt på vår jord. Vi både skapar störningar och påverkar successionen efteråt.

Exempel på störningar orsakade av människan är jordbruk och skogsbruk, klimatförändring, utsläpp av växtnäringsämnen, utrotning av arter och introduktion av främmande arter.

Debatt om gränsen för vad människan ska tillåtas att göra förs med jämna mellanrum. Ett exempel är den borrning i det tjocka istäcket i Antarktis som gjordes 2012. Till skillnad mot Arktis som är ett istäckt hav är Antarktis fastland. Forskare ville ta upp prover från Vostoksjön som ligger under flera kilometer tjock is.

Problemet som debatterades var att främmande organismer skulle kunna följa med borrarna ner till sjön. Vostoksjön har varit avskild från omvärlden i cirka 15 miljoner år. Ett helt orört ekosystem som kanske helt skulle förstöras om människan för in nya organismer. Effekter av mänsklig inverkan är svåra att förutsäga.

Andra storskaliga störningar av ekosystem som människan bidragit till, och som vi inte sett slutet på ännu, är den klimatförändring som pågår. Ett varmare klimat medför drastisk påverkan på många ekosystem.

RESILIENS

Resiliens är ett begrepp som beskriver ett ekosystems förmåga att återhämta sig efter en störning.

Det finns ett samband mellan ekologisk resiliens och biologisk mångfald. Ju högre den biologiska mångfalden är i ett ekosystem, desto mer resilient är ekosystemet. Om det finns tillräckligt många

Exempel på naturliga störningar

p vulkanutbrott

p skogsbrand på grund av blixtnedslag

p översvämningar

p landhöjning

Exempel på störningar orsakade av människan

p fragmentering av landskapet

p klimatförändring

p utsläpp av växtnäringsämnen

p utrotning av arter

p introduktion av främmande arter

Den största skogsbranden i Sverige i modern tid drabbade 2014 ett område väster om Sala i Västmanland. När brandutbredningen efter en vecka kunde hejdas var brandområdet cirka 14 000 hektar.

arter i ekosystemet så kan andra arter kompensera för en art som försvinner. Därmed blir effekten av störningen relativt mild på ekosystemnivå.

Hög ekologisk resiliens ses oftast som positivt, men det behöver inte vara så. Om en övergödd sjö har hög ekologisk resiliens är det svårt att återställa den och göra den mindre övergödd.

Sekundär succession

Sekundär succession sker till exempel efter skogsbrand eller avverkning, eller när mark har blivit blottlagd vid nybygge.

Vid sekundär succession finns redan jordmånen, så primärsuccessionens första steg är avklarade. Det betyder att snabbväxande, små, lättspridda arter som gräs och örter omedelbart kan kolonisera området. Därefter etablerar sig mer krävande arter.

Succession är inte alltid stora förändringar. Det inträffar till exempel i liten skala då träd blåser omkull i en skog, då områden blir täckta av vatten under en längre period eller till och med efter en lång vinter med ett tjockt snötäcke där vegetationen under snön dött helt och hållet.

SKOGSBRANDEN I VÄSTMANLAND 2014

Den största skogsbranden i Sverige på 65 år skedde i Västmanland sommaren 2014. Området som brann var 13 800 hektar (138 kvadratkilometer). En person omkom i branden och skog för stora belopp brann upp eller skadades.

Branden skapade också nya miljöer att kolonisera för växter och djur. Det finns flera arter som är direkt beroende av bränder för sin fortplantning. Frön av brandnäva och svedjenäva behöver bli utsatta för kraftig värme för att gro. Skalbaggen sotsvart praktbagge förökar sig bara i nyligen brandskadade träd.

När är en succession klar?

Det sista steget i successionen kallas klimax, och det inträffar när förändringstakten avtar och skog är etablerad.

Störningar förpassar ekosystemet tillbaka till tidigare utvecklingsstadier bort från klimaxstadiet. Men ju större den biologiska

mångfalden är och ju närmare populationerna ligger miljöns bärförmåga (utan att överskrida den), desto kraftigare störningar kan ekosystemet hantera.

Förändringar sker till och med i våra äldsta urskogar, exempelvis när ett gammalt träd dör och faller omkull. Trädets näring frigörs och snabbväxande arter (till exempel nässlor och hallon) koloniserar snabbt platsen. Relativt snabbt kommer luckan att fyllas av skog som liknar sin omgivning, men exakt likadan kommer den inte att bli.

Det sker alltså alltid störningar även i klimaxstadiet, men när till exempel en granskog har etablerats så består skogen i stort sett – tills den blåser omkull, brinner ner eller avverkas.

SAMMANFATTNING

* Ekologisk succession är att ett ekosystem utvecklas och förändras så att jordlagret, biomassan och den biologiska mångfalden ökar.

* Primär succession är när organismer koloniserar en plats där inget levt tidigare.

* Sekundär succession sker på en plats där de befintliga organismerna försvunnit på grund av en

störning, exempelvis skogsbrand eller avverkning.

* Ekologiska störningar kan vara mer eller mindre drastiska.

* Naturliga störningar är bland annat vulkanutbrott, skogsbränder, stormar och översvämningar.

* Störningar orsakade av människan är bland annat fragmentering av

landskapet och klimatförändring.

* Ett ekosystem kan hantera störningar bättre ju större den biologiska mångfalden är och ju närmare populationerna ligger miljöns bärförmåga.

INSTUDERINGSFRÅGOR

1. Vad är ekologisk succession?

2. Vad är skillnaden mellan primär och sekundär succession?

3. Ge några exempel på platser i Norden där det gått att följa primär succession i realtid.

4. Vad är etableringsordning?

5. Ge några exempel på naturliga störningar.

6. Ge några exempel på störningar som orsakas av människan.

7. Vad är resiliens?

8. Vilka typer av förändringar kan orsaka sekundär succession?

9. Vad är klimax när det gäller succession?

10. Vilka ekosystem är bäst rustade för att hantera kraftiga störningar?

ÖVNINGAR

Succession och kalhyggen

Efter ett kalhygge av granskog kommer artsammansättningen att förändras vid olika stadier av successionen.

Ta reda på vilka växter som dominerar direkt efter störning, i ett mellanstadium och vid klimax. Förklara varför just de växterna dominerar vid vart och ett av stegen.

Pepparholm och Surtsey

Att få följa primär succession är ovanligt, men vissa platser som Pepparholm och Surtsey har gett forskare möjlighet att observera ekologisk utveckling från noll.

Diskutera.

1. Vad kan forskare lära sig om ekosystem och artspridning genom att studera Pepparholm och Surtsey?

2. Vilka faktorer tror du påverkar vilka arter som etablerar sig först på en nybildad ö?

3. Hur skiljer sig succession på en ö från succession i en skog?

Resiliens

Ta reda på mer om begreppet resiliens.

1. Vad menar man med resiliensen i ett ekosystem?

2. Hur mäter man resiliensen i ett ekosystem?

3. Ge exempel på ekosystem med hög respektive låg resiliens.

4. Är ett artrikt ekosystem per definition mer resilient mot störningar?

Succession och klimax

Rita ett diagram med två kurvor som visar hur antalet individer och arter förändras under succession.

a. Den ena kurvan (röd) ska visa kolonisationstakten (antalet individer över tid).

b. Den andra kurvan (blå) ska visa artrikedomen (antalet arter över tid).

Kommer kurvorna att vara parallella med x-axeln när successionen nått klimax? Varför? Varför inte?

Mjölke är en av de första växterna som etablerar sig efter en skogsbrand.

AVSNITT 8: E Ko S ySTE m T jä NSTE r

Allt människan får från naturen kallas för naturresurser. Icke-levande naturresurser är exempelvis sten, metaller och energi. Levande naturresurser eller ekosystemtjänster är all nytta människan har av andra levande organismer.

Alla naturresurser är begränsade, och hur vi utnyttjar dem nu påverkar framtiden.

ORD OCH BEGREPP

Ekosystem är allt som lever och allt som inte lever inom ett visst område.

Ekosystemtjänster är den nytta människan har av den levande naturen.

Erosion är den påverkan som yttre krafter utövar på landytan, genom exempelvis vatten, väder och vind.

Naturresurser är allt i naturen som efterfrågas av människan.

Råvara är en produkt från naturen som man kan förädla, till exempel genom att tillaga den.

Vad är en ekosystemtjänst?

Ekosystemtjänster är sådant som andra levande organismer gör och som vi människor använder oss av. Anledningen till att man pratar om ekosystemtjänster är att det ska bli lättare att förstå hur viktig naturen och ekosystemen är för vårt vardagsliv. Den formella definitionen av ekosystemtjänster är ”ekosystemens direkta och indirekta bidrag till människors välbefinnande”.

Vissa tjänster utförs av ett helt ekosystem. Ibland utförs tjänsten av en enskild art, men arten är beroende av ekosystemet där den lever. Ekosystemtjänster delas in i försörjande, reglerande, kulturella och stödjande tjänster.

Termen ekosystemtjänster fick genomslag framför allt via det internationella forskningsprogrammet Millennium Ecosystem Assessment 2001–2005. Forskarna inom programmet delade in ekosystemtjänsterna i fyra kategorier.

Forskningen visade att vissa ekosystemtjänster (produktion av mat och trä) har ökat, men många andra ekosystemtjänster har utarmats allvarligt under de senaste 50 åren. En av slutsatserna är att om ekosystemen utnyttjas varsamt kan de behålla sin förmåga att motstå förändringar samtidigt som det är ekonomiskt lönsamt för samhället.

Solrosor odlas för frönas skull. Utan pollinering bildas inga frön. När insekter pollinerar våra solrosor gör de oss en tjänst.

Att pollinera solrosorna för hand skulle bli oerhört dyrt. Pollineringen är en ekosystemtjänst.

Exempel på försörjande ekosystemtjänster

p syrgas

p rent vatten

p ved och virke

p naturmaterial som bomull, siden, lin och ull

p vilda och odlade växter som vi äter

p vilda och tama djur som vi äter.

Försörjande ekosystemtjänster

Försörjande ekosystemtjänster är att ekosystemen tillhandahåller råvaror som vi använder för produktion av exempelvis mat, dricksvatten, fiberråvara och bioenergi. Försörjande ekosystemtjänster är alltså produkter som vi får direkt från naturen.

EXEMPEL: FISKE

Möjligheten att fånga matfisk i havet är en viktig ekosystemtjänst, men havets resurser är inte oändliga. Tidigare tänkte man att det fanns hur mycket fisk som helst och att det inte gjorde något hur mycket man än fiskade. Nu vet man bättre.

Fisket har blivit så effektivt att det går att fånga enorma mängder fisk. Det gör att fiskarna inte hinner fortplanta sig i samma takt som de fångas. Många fiskarter har blivit ovanligare och vissa är nu hotade. Därför finns det regler för hur mycket av olika fiskarter som får tas upp och säljas. Hur stora dessa fiskekvoter ska vara är omdiskuterat.

MSC-märket får bara finnas på fisk som är fiskad på ett hållbart sätt.

Som konsument kan du bidra till ett mer hållbart fiske genom att göra medvetna val när du köper fisk och skaldjur. Marine Stewardship Council (MSC) är en organisation som delar ut miljöcertifikat för hållbart fiske. Det betyder att man måste fiska utan att arten riskerar att utrotas. För att få använda MSC-märket måste man också se till att andra djur som man fångar av misstag blir så få som möjligt. Världsnaturfonden WWF har tagit fram en fiskguide som är till hjälp för konsumenter vid val av matfisk.

Effektiva fångstmetoder har blivit ett hot mot bestånden av viktiga matfiskar som sill.

Reglerande ekosystemtjänster

Reglerande ekosystemtjänster är naturens egna processer som gynnar oss människor genom att till exempel rena vatten och luft samt skydda mot översvämningar och erosion.

EXEMPEL: SJÖAR OCH VÅTMARKER

Sjöar och våtmarker samlar vatten och bidrar till grundvattnet när det är mycket nederbörd. På så sätt minskar problemen med översvämningar och svår torka. Sjöar är viktiga vattenmagasin och ger dricksvatten till många människor. Sjöar och våtmarker gör också att vatten stannar kvar längre i landskapet innan det rinner ut i havet. Näringsrika ämnen (kväve och fosfor) kan då tas upp av växter. Det gör att mindre gödningsmedel rinner ut i havet.

EXEMPEL: POLLINERANDE INSEKTER

Produktionen av mat är beroende av hundratusentals bin, humlor, flugor och andra insekter som suger i sig blommornas nektar och samtidigt fraktar pollen från en blomma till en annan som då kan bli befruktad och sätta frukt. Ett enda bi kan besöka så många som 50 000 blåbärsblommor på ett år.

Bolmen i Småland är Sveriges tionde största sjö. Härifrån tas dricksvatten till många skånska kommuner, bland annat Helsingborg, Lund och delar av Malmö.

Exempel på reglerande ekosystemtjänster

p luftrening

p vattenrening

p kolbindning

p skydd mot översvämning och torka

p skydd mot erosion

p skydd mot temperaturskillnader

p bullerdämpning

p vindskydd

p pollinering

Möjligheten att plocka blåbär i skogen är både en försörjande och en kulturell ekosystemtjänst. Blåbären är mat som vi kan koka sylt eller baka en paj av. Men själva upplevelsen i skogen ger också välbefinnande.

Hur kan man beräkna värdet på ekosystemtjänster som pollination? Ett sätt är att se på skillnaderna i skörd. Inom rapsodling kan en bra eller dålig pollinering innebära en skillnad i skörd på 20 procent. År 2009 gjorde Jordbruksverket en utredning av konsekvenserna av massdöd av bisamhällen i Sverige. Om 40 procent av bisamhällena försvann skulle det innebära en förlust på 200–300 miljoner kronor på grund av minskad produktion av honung och pollination av grödor. Det skulle få konsekvenser för hela det svenska samhället.

Både vildbin och tambin är viktiga för produktionen av frukt, bär och grönsaker. Det finns cirka 300 arter vildbin i Sverige, som tillsammans med tambin pollinerar omkring en tredjedel av vår mat. Antalet bin har minskat kraftigt och många arter är hotade på grund av miljöförändringar och sjukdomar. En minskning av dessa viktiga pollinatörer kan få negativa konsekvenser för matproduktionen.

Vad kan vi göra för att hjälpa pollinatörerna? Att minska användningen av bekämpningsmedel mot insekter och ogräs och att skapa större blommande områden är sätt att gynna pollinerande insekter. Sådana områden är till exempel ängar, blommande åkerkanter och vägrenar men också trädgårdar och gröna stadsmiljöer.

Kulturella ekosystemtjänster

Kulturella ekosystemtjänster betyder att naturen ger oss upplevelser som att bada i en sjö eller njuta av en vacker utsikt. Att paddla kanot,

Humlor är viktiga pollinerare.

jogga eller promenera i naturen ger avkoppling och bättre hälsa. Till och med att sitta på en bänk i en park eller i en trädgård är en liten naturupplevelse.

Forskning har visat att vi känner oss lyckligare ju fler fågelarter vi ser och att sjuka människor blir friska snabbare om de får tillgång till natur. De kulturella ekosystemtjänsterna upplevs olika av olika människor. Därför är det viktigt med variationsrika naturmiljöer.

Stödjande ekosystemtjänster

Stödjande ekosystemtjänster är grundläggande funktioner i ekosystemen som är förutsättningen för att övriga ekosystemtjänster ska fungera. Fotosyntesen är basen i alla näringskedjor. Nedbrytning omvandlar dött material och avföring till näringsrik jord som växterna behöver för att kunna växa.

Exempel på kulturella ekosystemtjänster

p rekreation

p välbefinnande

p motion

p friskvård

p pedagogik

p skönhetsupplevelser

p inspiration

Exempel på stödjande ekosystemtjänster

p fotosyntes

p nedbrytning

p biogeokemiska kretslopp

SAMMANFATTNING

* Ekosystemtjänster är den nytta människan har av andra levande organismer.

* Alla naturresurser är begränsade, och hur vi utnyttjar dem nu påverkar framtiden.

* Försörjande ekosystemtjänster är råvaror till mat, dricksvatten, fiberråvara och bioenergi.

* Reglerande ekosystemtjänster är processer som exempelvis renar vatten och luft samt skyddar mot översvämningar och erosion.

* Stödjande ekosystemtjänster är fotosyntes, nedbrytning och kretslopp som ger förutsättningar för övriga ekosystemtjänster att fungera.

* Kulturella ekosystemtjänster är att

ekosystemen tillhandahåller naturupplevelser.

INSTUDERINGSFRÅGOR

1. Vad är naturresurser?

2. Varför är naturresurser begränsade?

3. Vad är försörjande ekosystemtjänster?

4. Vad är reglerande ekosystemtjänster?

5. På vilket sätt kan reglerande tjänster minska skador från extrema väderhändelser?

6. Varför är pollinerande insekter viktiga?

7. Vad är stödjande ekosystemtjänster?

8. Vilka metoder kan användas för att ekonomiskt värdera ekosystemtjänster?

9. Vad är kulturella ekosystemtjänster?

10. Vilka konsekvenser kan utarmningen av ekosystemtjänster få för människor och samhällen?

ÖVNINGAR

Insekter

Alla dessa växter odlas i Sverige: vete, korn, havre, majs, äpple, päron, hallon, jordgubbar, gurka, sockerbeta, raps och lavendel. Fundera och diskutera i par:

1. Ta reda på vilka av växterna som pollineras av insekter. Ange också vilka insektsarter som pollinerar de olika växterna.

2. Vad händer om dessa insekter minskar i antal?

3. Varför minskar mängden insekter i naturen?

4. Vad kan samhället göra för att mildra problemet?

5. Finns det något du kan göra?

Ekosystemtjänster

Fundera enskilt och arbeta i grupper om fyra.

1. Fundera enskilt över vad respektive typ av ekosystemtjänst innebär för dig: försörjande, reglerande, stödjande och kulturell.

2. Diskutera i gruppen vilka som är viktiga för var och en av er.

3. Kan ekosystemtjänsterna rangordnas? Är de olika betydelsefulla?

4. Redovisa på gruppnivå vad ni kom fram till.

5. Enskild avslutande skriftlig reflektion: Vad betyder naturen för dig?

Vad har naturen gjort för dig i dag?

1. Gör en punktlista där du skriver upp vad du har gjort hittills under dagen. Du har till exempel säkert duschat, klätt på dig, ätit frukost och tagit dig till skolan.

2. Fundera sedan på vilket sätt naturen har hjälpt dig att göra var och en av dessa punkter möjliga (utgå från de fyra kategorierna av ekosystemtjänster).

3. Finns det någon punkt i listan som inte beror på en ekosystemtjänst?

Ekologiskt fotavtryck – veckoutmaning

1. Vad i ditt sätt att leva påverkar ditt ekologiska fotavtryck mest?

2. Hur tycker du att samhället bör förändras för att kunna minska det ekologiska fotavtrycket?

3. Vilken grupp har störst ansvar för att minska det ekologiska fotavtrycket: politiker, företag eller enskilda medborgare?

4. Vad kan du göra för att minska ditt ekologiska fotavtryck?

5. Gör en förändring i vardagen som minskar ditt ekologiska fotavtryck under en vecka.

6. Var det svårt? Kändes det som en uppoffring?

Ett miljöpolitiskt mål är att det ska finnas plats för växter och djur i städer, bland annat genom att öka antalet träd i städerna. I Milano finns två höghus som heter Bosco Verticale vilket betyder lodrät skog. I husens fasader finns stora inbyggda krukor med totalt 800 träd, 5 000 buskar och 15 000 perenner. I växterna bor fåglar och insekter. På sommaren skuggar växterna husens lägenheter och ger ett behagligare inomhusklimat.

AVSNITT 9: Sjö NS EKo Log I För oss människor är insjön en viktig resurs av flera anledningar, till exempel rekreation, vattenrening och tillgång till dricksvatten.

ORD OCH BEGREPP

Försurning är ett miljöproblem som innebär att mark- eller vattenområden fått lägre pH.

Invasiv art är art som spridit sig till ett nytt område där den påverkar ekosystemet.

Näringsfattig sjö är en sjö där det finns lite växtnäring (kväve och fosfor) i vattnet.

Näringsrik sjö är en sjö där det finns mycket växtnäring (kväve och fosfor) i vattnet.

Övergödning är när det släpps ut mer näringsämnen än vad naturen kan ta tillvara.

Näckrosor är vattenväxter med rötter i botten och långa skaft till bladen och blommorna som flyter på vattenytan..

Vatten och näringsmängd

Abiotiska miljöfaktorer i sjön är bland annat vattnets koncentration av växtnäringsämnen, framför allt kväve och fosfor, vattnets syrehalt och vattnets pH.

Sjöns vatten kan komma från grundvattnet, men oftast är det regnvatten. Regn som landar på omgivande marker rinner ner i vattendrag (bäckar, åar och älvar) och vidare till sjöar och hav.

Varje vattendrag har ett avrinningsområde varifrån regnvatten rinner ner i vattendraget. Om avrinningsområdet utgörs av jordbruksmark följer mycket näringsämnen med regnvattnet, och vattnet blir näringsrikt.

Beroende på mängden växtnäringsämnen i en sjö säger man att sjön är näringsfattig (oligotrof), näringsrik (eutrof) eller något däremellan (mesotrof).

Sjöns producenter, som ligger till grund för näringskedjorna, utgörs av vattenväxter, alger och växter. Vattenväxter och större alger sitter förankrade i botten, men växtplankton (encelliga alger) svävar fritt i

Abiotiska miljöfaktorer i sjön

p vattnets koncentration av växtnäringsämnen, framför allt kväve och fosfor

p vattnets syrehalt

p vattnets pH

En sjö kan vara

p näringsfattig (oligotrof)

p näringsrik (eutrof)

p något däremellan (mesotrof)

Om sjöns omgivning utgörs av skog är näringstillförseln oftast inte lika stor, däremot kan stora mängder humusämnen (ofullständigt nedbrutna organiska ämnen) följa med avrinningsvattnet. Humusämnen färgar vattnet brunt. Brunt vatten orsakas alltså oftast inte av föroreningar, och det är helt ofarligt att bada i humusfärgat vatten. Brunfärgning av vattnet hämmar emellertid fotosyntesen och missgynnar djurarter som jagar med hjälp av synen.

vattnet. Mycket näring leder till mycket växtplankton, vilket gör vattnet grumligt och missgynnar djurarter som jagar med hjälp av sin syn.

SJÖN RENAR VATTNET

Sjön fungerar som ett naturligt reningsverk och minskar vattnets koncentration av kväve och fosfor innan vattnet rinner vidare ut i havet – vattenväxter och alger tar upp kväve och fosfor, i områden med lågt vattenflöde sker denitrifikation och i områden med lågt vattenflöde sedimenterar fosfor på botten.

I vissa svenska sjöar har man planterat in karp. Karpen söker föda i bottensedimentet och virvlar då upp näringsämnen som sedimenterat. Näringsämnena hamnar då åter i den fria vattenmassan, vilket bidrar till övergödning av sjön.

Olika djup

Vid sjöns strand är produktionen störst och artantalet högst. Många arter är beroende av strandzonen där vattnet är grunt och snabbt värms upp av solen. Algtillväxten är hög och många av sjöns konsumenter utnyttjar strandzonen till att föda upp sina ungar. Fiskar, insekter, kräftdjur med flera lägger ägg på eller i skydd av vegetationen, och låter därmed sin avkomma växa upp i ett område med gott om föda, oavsett om de är växtätare eller rovdjur.

Strandzonen (litoralen) varar ner till det så kallade kompensationsdjupet (även kallad kompensationsnivån). Det är det djup där det sker lika mycket fotosyntes som cellandning, det vill säga där det bildas och förbrukas lika mycket syre.

Det ljus som når ner till kompensationsdjupet motsvarar ungefär 1 procent av det ljus som träffar vattenytan. Djupare ner i vattnet är det så mörkt att växter och alger har svårt att leva där. Därför är det ont om mat för växtätare och därmed även för rovdjur.

Under kompensationsdjupet innehåller vattnet också mindre syre. Sjöns vatten tillförs syre dels från växters och algers fotosyntes, dels från luften genom vindar och vågor vid ytan.

Men på botten ( bentalen) lever nedbrytare. Organismer (djur, växter och alger) som levt ovanför kompensationsnivån sjunker till botten när de dör. I näringsrika sjöar samlas så mycket döda planktonalger att nedbrytarna inte klarar av att bryta ner allt.

Nedbrytarna använder syre vid sin cellandning, vilket leder till att

Brunt vatten

syre förbrukas och syrebrist kan uppstå. Syrebrist vid bottnen leder till att organismerna som lever där dör, så kallad bottendöd. Om de bottenlevande nedbrytarna dör lagras nedfallande organiskt material på botten och sjön växer igen.

Sjöar växer dock alltid igen till slut, eftersom energi och växtnäringsämnen tillförs och produktion genom fotosyntes sker, men övergödning skyndar på igenväxning.

språngskikt vind närsalter växtplankton temperatur aktivt ljus is

språngskikt vinterstagnation vårcirkulation höstcirkulation sommarstagnation varmt vatten kallt vatten vind

Bilden visar skiktningen och omblandningen i en sjö under ett år. Djupet har överdrivits. Kurvorna visar medeltillstånd i sjöns översta 4 meter.

Årstidsvariationer

Förutsättningarna i sjön varierar mycket under året, och vi ska nu följa en sjö under ett år.

VINTER: VINTERSTAGNATION

På vintern sjunker luftens temperatur på grund av minskad solstrålning. Sjöns vatten kyls från ytan och ett istäcke kan bildas. Vatten har den ovanliga egenskapen att ha högst densitet vid +4 ºC (det vill säga i flytande form; normalt sett har kemiska ämnen högst densitet

När man hoppar från ett hopptorn kommer man ner till det kalla vattnet under språngskiktet.

i fast form). Därför är temperaturen vid bottnen just +4 ºC. Vattnets ovanliga egenskaper är en viktig förutsättning för livet i sjön som kan övervintra vid bottnen. På grund av istäcke och/eller densitetsskillnader i vattnet avstannar (stagnerar) cirkulationen av vatten mellan yta och botten; vi får en vinterstagnation.

VÅR: VÅRCIRKULATION

På våren ökar solstrålningen och sjöns yta värms upp. Om det finns ett istäcke så smälter detta. Vid någon tidpunkt kommer ytvattnet att bli lika varmt som bottenvattnet (+4 ºC) och därmed ha samma densitet. När det blåser kommer vattnet i sjön att cirkulera (vi får en vårcirkulation) och näringen från bottnen kommer att spridas uppåt i sjön. Syre från luften löser sig i ytvattnet och sprids mot bottnen via cirkulationen. Sjön vaknar till liv efter vinterdvalan.

SOMMAR: SOMMARSTAGNATION

Sommar innebär sol och värme. I sjön värms ytvattnet upp rejält.

Ytvattnet blir då varmare än bottenvattnet. Eftersom det uppstår en rejäl skillnad i temperatur mellan ytskikt och bottenskikt så är det också en stor skillnad i densitet mellan ytvatten och bottenvatten. En liter ytvatten väger så pass mycket mindre än en liter bottenvatten att man kan säga att ytvattnet flyter på bottenvattnet. Gränsen mellan varmt ytvatten och kallt bottenvatten kallas temperatursprångskikt. Om man badar i en svensk sjö i juli kan man ibland känna språngskiktet; vattnet är mycket kallare vid fötterna än vid axlarna.

Ovanför språngskiktet påverkas vattnet av vind och rörs om. Men under språngskiktet kan inte vindar röra om i vattnet. Cirkulationen mellan yta och botten stagnerar igen och vi får en sommarstagnation.

Under sommarstagnationen är risken för syrebrist på botten stor eftersom produktionen i ytskiktet är hög samtidigt som syretillförseln till nedbrytarna på botten är låg. Syre från ytan kan inte transporteras till botten, och näring från botten kan inte transporteras till ytan. Mot slutet av sommaren har växtplanktonen vid ytan förbrukat all tillgänglig näring och tillväxten avtar.

HÖST: HÖSTCIRKULATION

Under hösten minskar solstrålningen. Vattenytan kyls ner och vid någon tidpunkt får vi åter samma temperatur (och därmed densitet) för

vatten vid yta och botten. När det blåser blir cirkulation åter möjlig; vi får en höstcirkulation.

Höstcirkulationen gör att syrerikt vatten kan spridas till bottnen och nedbrytarna medan näringsrikt vatten cirkulerar upp till ytan. Om solstrålningen på hösten fortfarande är tillräcklig kan växtplanktonens fotosyntes tillfälligt öka igen innan vintern kommer.

Organismer i sjön

Vegetationens artsammansättning är till stor del beroende av näringstillgången. En näringsfattig sjö har ofta kala stränder och betydligt färre växter och alger än en näringsrik sjö. Även djurlivet skiljer sig åt mellan näringsrika och näringsfattiga sjöar.

NÄRINGSRIKA ( EUTROFA) SJÖAR

Vid stranden av en eutrof sjö hittar man ofta kraftiga bestånd av bladvass, säv och kaveldun. Indikatorer på övergödning är till exempel

I kanten av näringsrika sjöar växer ofta ett brett bälte av bladvass.

rosendunört som kan bli väldigt vanlig längs stränderna vid exempelvis slättsjöar i södra Sverige.

I sjön växer det ofta kransalger, men om sjön är övergödd kan olika typer av grönalger ta över och bilda en matta som effektivt överskuggar annan vegetation som då får svårt att klara sig.

Växtplankton äts av djurplankton och av små fiskar. Små fiskar äter även djuplankton och blir i sin tur uppätna av större rovfiskar. I sjön hittar vi många rovdjur också bland insekterna. Dykarbaggens larv är en av de mer aggressiva och kraftiga predatorerna. Trollsländornas larver kan leva flera år i vattnet innan de genomgår metamorfos och avslutar sitt liv i några månader som flygande rovdjur. Bland fiskarna dominerar mört och braxen.

Tack vare det rika insektslivet har flera fågelarter anpassat sig till att leva i och vid sjön. Änder som gräsand och skedand lever på att beta i strandkanten. Mitt i sjön dyker doppingar efter fisk och större insekter. Doppingar jagar med synen och överger en sjö när den bli övergödd eftersom siktdjupet blir för dåligt beroende på alla växtplankton. Vid strandkanten håller ofta olika typer av långbenta vadarfåglar till, vilka jagar insekter med hjälp av sina långa näbbar.

NÄRINGSFATTIGA ( OLIGOTROFA) SJÖAR

Näringsfattiga (oligotrofa) sjöar har i regel klart vatten eftersom det inte sker någon större växtplanktontillväxt där. Men de kan också vara brunfärgade av humusämnen som inte bryts ner. Man delar in näringsfattiga sjöar i klarvattensjöar och brunvattensjöar.

Näringsfattiga sjöar finns ofta i urbergstrakter dominerade av granit och gnejs, vilket ger ett lägre pH i sjövattnet jämfört med sjöar vid kalkrika marker. I näringsfattiga sjöar är abborre vanlig och rödingar kan finnas.

I sjöar med lite lägre pH är antalet arter begränsat. Exempel på organismer som inte klarar av för lågt pH är nattsländornas larver eftersom de bygger små hus genom att sammanfoga sandkorn eller växtdelar, vilket inte fungerar om pH är för lågt eftersom ”klistret” är pH-känsligt.

Hot mot sjöns ekosystem

Övergödning, försurning, sjukdomar och främmande arter är några hot mot sjöekosystem.

Abborre är vanlig i näringsfattiga sjöar.

Mört är vanlig i näringsrika sjöar.

ÖVERGÖDNING

Många sjöar (inte minst i södra Sverige) hotas av igenväxning till följd av de höga näringshalterna. För att komma till rätta med övergödningen måste utsläpp från biltrafik, sjöfart och kraftverk minska. Även läckage från jordbruksmarker, avloppsreningsverk och industrier måste minska.

FÖRSURNING

Försurning av sjöar har varit ett stort problem i vissa delar av Sverige, men här ser man ett exempel på hur internationellt samarbete och målmedvetet miljöarbete har gett resultat. I dag mår svenska sjöar betydligt bättre tack vare minskade utsläpp av försurande ämnen som svaveloxider och kväveoxider.

SJUKDOMAR

Kräftpest är en svampsjukdom som sprids av och mellan kräftor. Sjukdomen kom till Sverige (troligen från Finland) i början av 1900-talet och slog ut en stor andel av de svenska flodkräftorna.

För att bättra på bestånden av kräftor i de svenska vattnen planterades nordamerikansk signalkräfta ut. Det visade sig att denna art inte drabbas av kräftpest men fungerar som smittspridningskälla. Fortsatt olaglig utsättningar av signalkräfta spred kräftpesten till allt fler lokaler. I dag finns bara cirka 5 procent av flodkräftorna kvar jämfört med

I kanten av näringsfattiga skogssjöar finns ofta glest med vattenväxter.

Flodkräftan har drabbats hårt av kräftpesten.

Vattenpest är en akvarieväxt som har blivit invasiv i svenska sjöar.

början av 1900-talet. Flodkräfta klassas som akut hotad i den svenska rödlistan över hotade arter.

På senare tid har groddjur världen över drabbats av en svampsjukdom, chytridsjukan. Spridningen sker bland annat genom att människor placerar ut importerade grodor i naturliga vatten samt flyttar groddjur mellan vattendrag. Chytridsjukan misstänks ligga bakom eller ha bidragit till utrotningen av minst två grodarter i Costa Rica respektive Australien. I Sverige har svampen upptäckts på groddjur, men man har inte sett några sjukdomsutbrott.

FRÄMMANDE ARTER

Det har blivit allt vanligare att privatpersoner planterar ut olika organismer i sjöar och vattendrag. I svenska sjöar kan man hitta till exempel förvildade guldfiskar och andra karpfiskar. Man kan också hitta vattenväxter, till exempel vattenpest, som ursprungligen kommer från akvarier.

Utplanterade växter och djur kan i värsta fall bli invasiva och konkurrera ut ursprungsorganismer. Då kan hela ekosystemet förändras.

SAMMANFATTNING

* Sjöns vatten är oftast regnvatten som landat på omgivande mark och runnit via vattendrag till sjön.

* Sjön fungerar som ett naturligt reningsverk och minskar vattnets koncentration av kväve och fosfor innan vattnet rinner vidare ut i havet.

* En sjö kan vara näringsfattig (oligotrof), näringsrik (eutrof) eller något däremellan (mesotrof).

* Vattnet i näringsrika sjöar är grumligt av mycket växtplankton.

* Vattnet i näringsfattiga sjöar kan vara klart eller brunt av humusämnen.

* Näringsfattiga sjöar har färre växter och alger än näringsrika sjöar.

* Vid sjöns strand lever flest arter och individer.

* Vid kompensationsdjupet sker lika mycket fotosyntes som cellandning, det vill säga det bildas lika mycket syre som förbrukas.

* Under kompensationsdjupet är det

så mörkt att växter och alger har svårt att leva där. Därför är det även ont om djur.

* På botten lever nedbrytare som äter döda organismer som sjunkit till botten.

* Under vinter och sommar har ytvattnet och bottenvattnet olika temperatur och densitet, vilket leder till stagnation.

* Under vår och höst har allt vatten samma temperatur och densitet, vilket leder till cirkulation.

INSTUDERINGSFRÅGOR

1. Vilka abiotiska miljöfaktorer påverkar sjöns ekosystem?

2. På vilket sätt fungerar sjöar som naturliga reningsverk?

3. Vad är kompensationsdjupet?

4. Hur förändras sjöns ekosystem under olika årstider?

5. Vad är oligotrof, mesotrof och eutrof när det gäller sjöar?

6. Ge några exempel på vad som skiljer näringsfattiga och näringsrika sjöar.

7. Vad är övergödning?

8. Vad är försurning?

9. Ge några exempel på sjukdomar som kan hota sjöars ekosystem.

10. Hur sprids främmande arter vanligtvis till svenska sjöar?

ÖVNINGAR

Sjöns årstidsvariationer

I texten finns en bild på sjöns årstidsvariationer. Utgå från bilden och diskutera:

1. Varför har närsaltkurvan en topp under våren? Närsalterna måste väl ha funnits redan under vintern?

2. Varför minskar närsaltkurvan under sommaren?

3. Varför blir det två till tre toppar på växtplanktonkurvan?

Siktdjup

När du är på exkursion mäts siktdjupet med en secchiskiva. Siktdjupet är litet – skivan försvinner redan efter 1,5 meter.

1. Vad kan du dra för slutsatser om sjön (till exempel artsammansättning, syrgashalt, näringsämneskoncentrationer och omgivning) utifrån mätningen?

2. Vilken ytterligare information behövs för att dra säkra slutsatser?

Sjöförsurning

Ta reda på mer om sjöförsurning.

1. Hur många sjöar i Sverige är försurade?

2. Hur kan man se att en sjö är försurad?

3. Hur kan försurning leda till att sjöns fiskar kvävs?

4. Vilka åtgärder mot sjöförsurning har gjorts i Sverige de senaste 50 åren?

Övergödning

Ta reda på mer om övergödning.

1. Hur många sjöar i Sverige är övergödda?

2. Hur kan en övergödd sjö ofta se ut?

3. Vilka är orsakerna till övergödning?

4. Vilka åtgärder mot övergödning har gjorts i Sverige de senaste 50 åren?

FÄLTSTUDIE

Syfte

Sjöekosystem

5. De biotiska data som samlas in är:

Att lära mer om sjön som ekosystem och att träna på att planera och genomföra systematiska undersökningar.

Materiel

Undersökningen beror på vilken utrustning som finns på skolan. Din lärare ger instruktioner om vilken utrustning som finns och vad ni ska mäta.

Utförande

1. Bestäm vem i gruppen som ska göra vad i fält samt hur lång tid varje moment får ta så att alla vet vad som ska göras.

2. Sjöns omgivningar (geologi, markanvändning, till exempel jordbruk med mera) har stor betydelse för sjöns egenskaper.

Ta reda på hur sjöns omgivningar ser ut med hjälp av kartor.

3. De abiotiska data som kan (beroende på utrustning på skolan) samlas in är till exempel:

a. djupprofiler över temperatur och syrehalt

b. fosfat-fosforhalt

c. ammonium-kvävehalt

d. kemisk syreförbrukning (COD, chemical oxygen demand)

e. siktdjup

f. pH-värde

g. alkalinitet.

4. Varje grupp gör en abiotisk mätning (helst tre upprepningar av samma mätning) och meddelar värdena till klassen.

a. växtarter (bestäms helst i fält)

b. djurarter (bestäms helst i fält)

c. plankton: fytoplankton (växtplankton) och zooplankton (djurplankton). Plankton analyseras i klassrummet.

Redovisning

Varje elev lämnar in en rapport som innehåller följande delar:

1. Introduktion

a. Syftet med undersökningen ska anges.

b. En hypotes med anknytning till en naturvetenskaplig förklaringsmodell ska formuleras. Ett exempel: ”Ett språngskikt kommer att finnas i sjön eftersom undersökningen utförs på sommaren. På sommaren bildas nämligen ofta språngskikt på grund av låg densitet hos det varma ytvattnet och hög densitet hos det kallare bottenvattnet samt låg omblandning av vattenmassan i sjön.”

c. Här motsvarar ”ett språngskikt kommer att finnas i sjön eftersom undersökningen utförs på sommaren” hypotesen. Resten av texten i exemplet motsvarar den naturvetenskapliga förklaringsmodellen.

d. Testbara hypoteser kan även formuleras om övriga abiotiska faktorer.

2. Materiel och metoder

a. Vilken utrustning använde gruppen och hur gick gruppen tillväga? En bra princip för detaljnivå är:

”Beskriv undersökningen så utförligt att en person med din kunskapsnivå skulle kunna upprepa undersökningen.”

b. Hit hör också eventuella beräkningar.

3. Resultat

a. Resultaten ska redovisas kortfattat men tydligt. Här ska inte finnas några beräkningar och kommentarer till resultaten. Tabeller och diagram kan användas.

b. Vilka arter, abiotiska värden etcetera fann gruppen? De erhållna uppgifterna om djur, växter och abiotiska faktorer som gruppen/ klassen funnit i fält kallas data.

4. Diskussion

a. Här tolkas det resultat som anknyter till den hypotes som ställts under rubriken ”Introduktion”. Även övriga resultat kan tolkas här.

b. Ta med argument för om sjön verkar vara eutrof eller oligotrof.

5. Referenslista

a. Gör en referenslista över använda källor och placera denna sist i rapporten.

Riskanalys

Laborationen är inte riskfylld.

AVSNITT 10: S Kog ENS EKo Log I

Över två

tredjedelar av Sveriges landyta

är täckt av skog. I skogen är miljön

speciell:

träden dämpar vinden och minskar temperaturskillnader mellan dag och natt. De hindrar också både erosion och översvämning genom att binda jord och vatten. Skogen ger även virke, mat (bär, svamp och viltkött) och rekreation.

ORD OCH BEGREPP

Biologisk mångfald är till exempel hur många olika arter det finns i ett område.

Förna är dött material som finns på och i marken.

Försurning är ett miljöproblem som innebär att mark- eller vattenområden fått lägre pH.

Jordarter består av korn av sönder-

delad berggrund och rester av växter och djur och kan sträcka sig långt ner i marken. Lera och flygsand är exempel på jordarter.

Jordmån är markens översta lager som påverkas av klimatet och av växter, djur och andra organismer.

Morän är en typ av jord eller mark som bildas vid en glaciär eller en inlandsis.

Podsol är en näringsfattig jordmån, men barrskog klarar att växa i denna jordmån.

I podsol finns en ljus horisont där näringsämnena har sköljts bort av vatten. Under den ljusa horisonten finns en rödaktig horisont där näringsämnena har samlats.

Marken i skogen

Den vanligaste skogstypen i Sverige är blåbärsgranskog, men det finns även hällmarkstallskog, hedskog, sumpskog, ädellövskog och bokskog.

Vilken skogstyp som finns var beror till stor del på abiotiska miljöfaktorer som temperatur, nederbördsmängd, berggrund och jordmån.

JORDMÅNER OCH JORDARTER

Jordmån är markens översta lager som påverkas av klimatet och av växter, djur och andra organismer. Jordmånen når ner till en eller två meters djup. Sveriges vanligaste jordmån är podsol. Den utvecklas i områden med urberg och barrskog där det är ont om näring. Brunjord är också vanlig i Sverige. Den utvecklas i mark som innehåller mer näring och där det växer främst lövskog.

Jordmån är inte detsamma som jordart. Jordarter är avlagringar av små bitar från berggrund, djur och växter och kan sträcka sig långt ner i marken. Sveriges vanligaste jordart är morän. Morän består av en blandning av stenblock, grus, sand och ibland även lera.

I brunjord finns ingen horisont där näringsämnena har sköljts bort. Därför är brunjord mer näringsrik och bättre för att odla till exempel vete.

trädskikt

(5 meter och högre)

FÖRNA

I skogen finns mycket av näringen bunden i organiska föreningar i träden. Dött organiskt material, till exempel löv, barr och grenar, faller ner på marken och bildar ett skikt som kallas förna.

Förna är dött organiskt material på och i marken. Förnan består dels av sådant som fallit ner från träden, dels av sådant som levt på marken, exempelvis mossa, gräs, rötter och smådjur.

Förnan är mat för nedbrytare. Eftersom det är relativt kallt i Sverige bryts förnan ner långsamt. Om pH är lågt i marken går nedbrytningen också långsammare, likaså om det är torrt.

Skogens skikt

Skogens växtlighet består av träd, buskar, ormbunksväxter, örter, gräs, mossor, lavar och svampar. Normalt sett är skogen skiktad, och man brukar urskilja trädskikt (5 meter och högre), buskskikt (vedartade växter lägre än 5 meter), fältskikt (ormbunksväxter, örter och gräs) och bottenskikt (mossor, lavar och svampar).

buskskikt (vedartade växter lägre än 5 meter)

fältskikt (ormbunksväxter, örter och gräs)

bottenskikt (mossor, lavar och svampar)

Organismer i barrskogen

Den svenska barrskogens växtliv och djurliv är relativt artfattiga. Det beror till stor del på att vi har kort sommar och i inlandet hård vinterkyla med snötäcke och tjäle. Tjäle innebär att vattnet i marken är fruset. Därför kan växternas rötter inte suga upp vattnet. På vintern råder alltså torka, även om det finns gott om vatten i form av snö och is.

Bladtypen barr är en anpassning till torka. Barrets tjocka ytskikt och nållika form minimerar avdunstning av vatten. (En annan anpassning till vintertorka är att, som björk, bok och ek, fälla bladen på hösten.)

BARRSKOGENS FLORA

De dominerande trädarterna i svensk barrskog är gran och tall. Om skogen inte är planterad är det fuktighet och näringstillgång som avgör vilken av arterna som är vanligast.

På torr, ofta sandig, mark dominerar tall eftersom den har djupa rötter som når ner till vattnet. Övriga arter i dessa skogar måste också vara tåliga mot torka, och exempel på arter i fältskiktet är ljung och lingon. Det är vanligt att fältskiktet utgörs av olika renlavsarter, inklusive fönsterlav som ofta används i adventsljusstakar (och ibland felaktigt kallas vitmossa).

På mycket fuktiga marker dominerar också tall. Det beror på att fuktig mark ofta har glesare vegetation och därför är mer utsatt för frost, och tall är mindre frostkänslig än gran. På marken i tallsumpskogar och tallmossar hittar man ganska högvuxna ris som odon, hjortron, skvattram och, i norr, dvärgbjörk.

På medelfuktiga marker dominerar gran. Eftersom gran växer på näringsrikare marker växer den snabbare än tall och är därför viktig för virkesindustrin.

Cirka en fjärdedel av all skog i Sverige utgörs av granskog, oftast blåbärsgranskog. I fältskiktet dominerar blåbär, men där växer också lingon, kruståtel, vårfryle, ängskovall, skogsstjärna, gullris och linnea. I bottenskiktet finns främst mossor, till exempel björnmossa, väggmossa och husmossa.

Det finns även andra, mer frodiga och örtrika granskogar. Där finns fler örter som vitsippa och midsommarblomster.

BARRSKOGENS FAUNA

Djur som lever av kottarnas frön är till exempel ekorre, skogsmus, korsnäbb och hackspettar.

Gran har fleråriga barr som sitter ett och ett. I tvärsnitt är barren kvadratiska.

Typiska insekter i barrskogen är barkborrar, vivlar och märgborrar. När populationer av dessa insekter växer till kraftigt kan de bli skadedjur inom skogsbruket.

I granskogen lever också skogshöns, det vill säga tjäder, orre och järpe. Dessa är, liksom många andra arter, beroende av lövskogsinslag i barrskogen för sin vinterföda. Orren och järpen äter björkfrön under vintern. Älg, rådjur och hare lever på bark och skott under vintern. Under resten av året äter dessa djur främst örter.

Tack vare att det finns så stora barrskogar är det också här man ofta hittar våra stora rovdjur: brunbjörn, varg, räv, järv och lodjur. De är inte så intresserade av att vara nära människan och skogarna erbjuder stora områden med låg mänsklig påverkan vilket också gynnar deras bytesdjur – hare, rådjur, älg och ren (i renskötselområden).

I skogen finns gott om små gnagare som skogsmöss och sorkar, och dessa jagas av rovfåglar och mindre rovdjur. Räv, mård och vesslor är några av smågnagarnas värsta fiender. Dessa rovdjur äter även fågelägg och fågelungar under våren. Ugglor av olika storlekar, från den minsta, sparvugglan, till några av de största, slagugglan och lappugglan, äter framför allt smågnagare men även grodor och småfåglar.

Organismer i lövskog

I lövskogen är de flesta träd lövträd som fäller sina löv på hösten. Lövfällningen är ett sätt för träden att förhindra uttorkning under vintern när vattnet är fruset. De fällda löven innehåller näring som utnyttjas av nedbrytare som svampar och daggmaskar.

LÖVSKOGENS FLORA

Björk är det vanligaste lövskogsbildande trädet i Sverige, men på rika jordar i södra Sverige finns också ädellövskog och bokskog. På fuktig mark finns alskog.

Lövträdens blad begränsar mängden ljus som når marken i lövskogen. Därför har många örter anpassats till att utnyttja vårljuset innan lövsprickningen. I en lövskog kan marken vara alldeles täckt med blommande örter som vitsippa, blåsippa, vårlök, gulsippa och svalört tidigt på våren.

Efter lövsprickningen, det vill säga på sommaren, är lövskogen ganska mörk och i fältskiktet kan bara skuggtåliga växter leva, som liljekonvalj, ormbunkar och olika gräsarter.

Mossig granskog.

LÖVSKOGENS FAUNA

Alskog är en av de artrikaste biotoperna i Sverige. Al växer gärna helt omgiven av vatten. I takt med att man har dikat ur kärr och våtmarker har alen och de växter och djur som lever i alskogen blivit allt sällsyntare. Ett exempel på en sådan art är mindre hackspett.

Ek är det trädslag i Sverige som har flest arter knutna till sig. Det finns över 1 000 arter som lever på ek, allt från lavar, mossor och svampar till insekter, fåglar och däggdjur. Vissa är strikt knutna till eken som värd medan andra också kan leva på andra arter.

I ihåliga gamla lövträd bildas mulm, en sorts kompost av dött material, i trädets håligheter. Denna mulm är extremt viktig för många insekters reproduktion.

Förutom insekter finns det många spindeldjur, maskar, snäckor och andra ryggradslösa djur i en lövskog.

Växtätande däggdjur i lövskogen är bland annat skogshare, bäver, rådjur och andra hjortar. På vintern äter hjortarna gärna ekollon och bokollon. Skogsharen äter bark och björkknoppar och bävern lever av bland annat asp, vide, björk och rönn.

Ugglor, hackspettar och mesar bor i håligheter i gamla träd medan de flesta sångare bygger sina bon på marken. Vårmorgnar kan vara fullkomligt öronbedövande när alla fåglar sjunger för att attrahera en partner och markera sina revir.

skog

Olika skogstypers andel av Sveriges totala skogsareal. Källa: Sveriges lantbruksuniversitet (SLU).

Ekoxen är Sveriges största insekt. Larverna äter ekmulm och deras utveckling tar minst 5 år.

SAMMANFATTNING

* Skog dämpar vind, jämnar ut temperaturskillnader samt binder jord och vatten.

* Vi människor får trä, mat och rekreation från skogen.

* Över två tredjedelar av Sveriges landyta är täckt av skog.

* En vanlig skogstyp i Sverige är blåbärsgranskog.

Hot mot skogens ekosystem

Försurningen har drabbat skogsmarken hårt. Trots att utsläppen av försurande ämnen som svaveloxider, kväveoxider och ammoniak minskat på senare tid så ser man inte några effekter på skogen. Förmodligen tar förändringen av mark-pH lång tid och det är viktigt att vi fortsätter minska utsläppen av försurande ämnen. Försurningen påverkar vissa växter och djur som är pH-känsliga. Bland pH-känsliga växter finns blåsippa, skogsviol och midsommarblomster.

Den biologiska mångfalden påverkas negativt av vissa sorters modernt skogsbruk. Det gäller att spara gamla träd som kan utgöra spridningskällor för olika insektsarter och boplats åt fåglar och mindre däggdjur. Skogen får inte heller fragmenteras för mycket eftersom det påverkar spridningsmöjligheter för både växter och djur negativt.

* Förna är dött organiskt material på och i marken.

* Förnan bryts ner av nedbrytare.

* Jordmån är markens översta lager (1–2 meter) som påverkas av klimatet och av växter, djur och andra organismer.

* Sveriges vanligaste jordmån är podsol.

* Jordarter är avlagringar från berggrund, djur och växter och kan sträcka sig långt ner i marken.

* Sveriges vanligaste jordart är morän.

* Skogens växtlighet består av bottenskikt, fältskikt, buskskikt och trädskikt.

* Den biologiska mångfalden påverkas negativt av vissa sorters modernt skogsbruk.

INSTUDERINGSFRÅGOR

1. Ge några exempel på hur skogen påverkar miljön.

2. Vilka faktorer påverkar vilken typ av skog som växer på en viss plats i Sverige?

3. Vad är skillnaden mellan jordmån och jordart i skogen?

4. Vad är podsol?

5. Vad är brunjord?

6. Hur bildas förna i skogen?

7. Vad är skogens skikt?

8. Vad beror det relativt artfattiga växt- och djurlivet i svensk barrskog på?

9. Vad är mulm?

10. Ge några exempel på hot mot skogens ekosystem.

ÖVNINGAR

Intensivt skogsbruk

Intensivt skogsbruk gör skogens artsammansättning ensidigare och minskar den biologiska mångfalden.

Vilka åtgärder kan göras i skogsbruket för att trygga skogarnas biologiska mångfald och att skogarna utnyttjas i enlighet med principen för hållbar utveckling?

Skogen och klimatet

Klimatet i Sverige har förändrats de senaste årtiondena. Vintrarna blir mildare, nederbörden ökar och vegetationsperioden förlängs. Hur påverkar det skogarna?

1. Hur påverkas nedbrytning, förna och jordmån av ett varmare och blötare klimat?

2. Välj en art som är vanlig i svensk skog. Undersök hur den kan komma att påverkas av ett förändrat klimat.

Urskog i Sverige

Urskog definieras som: ”Naturligt föryngrad skog av inhemska trädarter, där det inte finns några tydliga tecken på mänsklig påverkan och där de ekologiska processerna inte har varit utsatta för några betydande störningar.”

1. Ta reda på mer om urskogar i Sverige.

2. Finns det några urskogar i närheten av där du bor?

3. Vilka växt- och djurarter är typiska för svensk urskog?

4. Varför är urskogar viktiga för den biologiska mångfalden?

5. Vilka hot finns mot den svenska urskogen i dag?

Om skogen försvann Diskutera i par.

1. Vad skulle hända med ekosystemtjänsterna om stora delar av skogen avverkades?

2. Vilka konsekvenser skulle det kunna få för människor – lokalt och globalt?

3. Borde skogen ses som en naturresurs eller som ett ekosystem i första hand?

Syfte

Skogsekosystem

Att besöka en skog och studera ekosystemet där.

Materiel

p pH-meter/pH-mätnings-kit för jord (och eventuellt vatten)

p hygrometer

p lufttermometer

p marktermometer

p luxmeter

p flora

p fågelbok

p övrig bestämningslitteratur (insekter, däggdjur, spårbok, träd- och buskflora)

p lupp

p plastpåsar (om ni vill ta hem till exempel förna)

p märkpenna

p skrivplatta

Utförande

1. Börja med att placera ut de olika mätinstrumenten.

2. Studera sedan vegetationen som helhet.

3. Välj därefter ett mindre område som undersöks närmare. Detta område bör vara typiskt för ekosystemet.

4. Var noga med att göra anteckningar vid undersökningarna under arbetet i fält. Dokumentera gärna med foto för att minnas bättre.

Biotiska faktorer

1. Växtliv

a. Beskriv hur ekosystemet ser ut, till exempel om skogen är mycket tät eller om det är gles skog med buskar och gräsmark.

b. Beskriv vegetationsskikten (träd-, busk-, fält-, och bottenskiktet).

Är något av dessa skikt mindre väl utvecklat inom området? Bestäm med hjälp av floran så många arter du kan.

c. Lägg märke till och anteckna de ekologiska dominanter som finns, det vill säga vilken art som täcker mer än hälften av ytan, vilket art som täcker mellan hälften och en fjärdedel av ytan och så vidare.

2. Djurliv

a. Titta och lyssna efter fåglar eller spår av fåglar. Försök artbestämma dem.

b. Leta efter spår av grävande djur: möss, sorkar, mullvad, grävling eller andra djur.

c. Leta efter spillning, gnagmärken, spybollar, fjädrar och så vidare.

d. Ta upp lite förna. Se efter vad förnan består av och vilka organismer som finns. Om ytterligare undersökningar behöver göras läggs förnan i en plastpåse med namnlapp i för vidare analys på skolan. Obs! Inga växter får grävas upp.

Abiotiska faktorer

Beskriv allmänt det aktuella vädret när undersökningarna börjar på varje område.

1. Ljus

a. Belysningsstyrkan mäts i enheten lux med en luxmeter (läraren instruerar). Mät på olika ställen.

b. Jämför skuggiga och solbelysta områden.

c. Ange fördelningen mellan ljusa och skuggiga områden.

2. Lufttemperatur

a. Mät med en digital termometer i skuggan vid markytan och cirka 1,5 meter ovanför marken.

b. Låt mätningen pågå ett par minuter och avläs därefter minimumtemperaturen och maximumtemperaturen i grader Celsius (ºC).

3. Marktemperatur

a. Mät med en digital marktermometer, som försiktigt sticks ner i marken.

b. Avläs efter cirka 10 minuter. Ange marktemperaturen i grader Celsius (ºC).

4. Mark-pH

a. Vätejonkoncentrationen i jorden mäts med pH-indikator. Använd testkit för pH-mätning i jord.

b. Följ instruktionerna som medföljer.

5. Luftfuktighet

a. Den relativa luftfuktigheten mäts med en hygrometer placerad i skuggan på en gren cirka 1,5 meter över markytan.

b. Avläs efter att instrumentet har fått hänga cirka 20 minuter (beroende på vilken typ av hygrometer som används). Den relativa luftfuktigheten anges som procent.

Redovisning

Varje grupp skapar en utställning med sina fynd i fält, så att alla i klassen får se.

Varje elev skriver en exkursionsrapport. Utgå från dina observationer och förklara varför ekosystemet ser ut som det gör. Diskutera gärna vilka miljöproblem som drabbar denna typ av ekosystem.

Riskanalys

Inga farliga kemikalier används men det finns en risk att komma vilse. Utbyt därför telefonnummer med varandra i förväg.