Diversitet BI1

Page 1

ISBN 978-951-52-5337-8

9

789515

253378

Sanna Alho • Hanna Buuri • Jari Kolehmainen • Elisa Mehtälä • Petri Ojala • Mikael Segerstråle • Ralf Carlsson

Sanna Alho Hanna Buuri Jari Kolehmainen Elisa Mehtälä Petri Ojala Mikael Segerstråle Ralf Carlsson

BI 1 DIVERSITET Livet och evolutionen

Biologi BI 1 Diversitet (GLP 2021)

DIVERSITET Livet och evolutionen

BI 1


Schildts & Söderströms www.sets.fi Finska förlagans titel: iiris 1 Elämä ja evoluutio Redaktör för den finska upplagan: Vuokko Lipponen Redaktör för den svenska upplagan: Hans Nordman Typografi: Kaisa Manner Omslag: Kustmedia Ab / Terese Bast Förlagans layout: Aste Kirjat Oy / Mikko Sallinen Svenska upplagans ombrytning: Jukka Iivarinen / Vitale Ay

Fondernas samarbetsgrupp som består av Svenska kulturfonden, Svenska folkskolans vänner, Föreningen Konstsamfundet och Lisi Wahls stiftelse för studieunderstöd har beviljat ekonomiskt stöd för utgivningen av detta läromedel. Kopieringsförbud Det här verket är en lärobok. Verket är skyddat av upphovsrättslagen (404/61). Det är förbjudet att fotokopiera, skanna eller på annat sätt digitalt kopiera det här verket eller delar av det utan tillstånd. Kontrollera om läroanstalten har gällande licenser för fotokopiering och digitala licenser. Mer information lämnas av Kopiosto rf www.kopiosto.fi. Det är förbjudet att ändra verket eller delar av det. Första upplagan, 2021 Text © Sanna Alho, Hanna Buuri, Jari Kolehmainen, Elisa Mehtälä, Petri Ojala och SanomaPro Oy Illustrationer © Hanna Ruusulampi och Johanna Tarkela © Kustantaja Sanoma Pro Oy © 2021 Ralf Carlsson och Schildts & Söderströms ISBN 978-951-52-5337-8


Bli förtjust i Diversitet! Du lär dig hos kapitlets central Blomman de gömfröiga växterna innehåll möjliggör en effektiv förökning genom att bekanta dig grundDe gömfröiga växterna är den mestmed artrika växtgruppen även om den också är den yngsta. De kännetexterna. Bilder och tecknas vanligtvis av en prålig bildtexter blomma eller av en blomställning som består av flera blommor. Fröna åskådliggör och exempel. som uppstår som en följdger av befruktningen utvecklas inne i fruktämnet i pistillen, skyddade som i en håla. Biologiska begrepp är Av de gömfröiga växterna pollinerassvärtade de flesta av in- i sekter. Det har uppstått samevolutionära förhållantexten. I slutet av och boken finns ett den mellan blomväxterna insekterna. Förutom insekter kan även andra djur, som fåglar, omfattande fladdermöss ochbegreppsregister. ödlor, fungera som pollinerare. En

blomma, som luktar som ruttnande kött, umatra. Växten kan med sin lukt locka till sig m äter ruttet kött och samtidigt pollinerar atals blommor. Blomningen är en så stor ng för växten att en växtindivid blommar i n gång på tio år.

eraren landar på rätt sätt kan kolibriblomman en på pollineraren från sina blå ståndare. I örhållanden dricker solfågeln kolibriblommans n kan undvika att fjädrarna färgas av pollen stjäla nektar från sidan av blomman. Kolibriproducerar knappt några frön i naturen. Då odlas sköter trädgårdsmästare om pollined hjälp av penslar. Pollineringen av kolibrihar möjligen tidigare skötts av något annat dagens fåglar konkurrerade ut.

del av de gömfröiga växterna är vindpollinerade, bland annat gräsartade växter och vissa träd, som björk. Växterna har själva effektiva sätt att säkerställa genetisk variation. Blommornas pistiller känner igen pollenkornen av rätt art. Växterna har också metoder för att förhindra självpollinering, till exempel så att ståndarna och pistillerna mognar vid olika tid. Så garanteras att könscellerna som smälter samman vid befruktningen är så olika varandra som möjligt och den genetiska variationen är stor. De gömfröiga växternas förökningssätt är jämfört med andra växters så effektivt att det har möjliggjort en snabb artbildning och anpassning till olika miljöförhållanden. Läs mera:

5.2, de gömfröiga växternas förökning, s. 50

VILKA nyckel­ anpassningar möjliggjorde att djur och växter flyttade upp på land?

I början av varje kapitel finns kärnfrågor som lyfter upp kapitlets viktigaste innehåll.

HURDANA samevolu­ tionära förhållanden har det funnits mellan växter, svampar och djur?

Läs mera - symbolerna hjälper dig kombinera innehåll från flera olika kapitel. I bekanta dig med forskaren avsnitten bekantar du dig med forskning och skapande av forskning. Avsnitten Intressant! lyfter upp roliga och fantastiska saker från biologins värld.

S A M M A N F AT T N I N G

Intressant!

Den snabbaste observerade rörelsen hos växter är hos vitt mullbär, det vill säga silkesträdet, vars ståndare skjuter ut pollen som en katapult. Pollenets hastighet är 560 km/h.

I slutet av kapitlet finns sammanfattning och centrala begrepp som repeterar det mest väsentliga. Du kan öva med hjälp av de mångsidiga uppgifterna. Du hittar fler uppgifter i den digitala boken.

VILKA faktorer har orsakat massutdöenden under livets utvecklingshistoria?

Artrikedomen är en följd av miljarder år B E K A N TA D I G M E D F O R S K A R E N av evolution

L

ivet på jorden fick sin början för cirka 4 mil- tidernas lopp har det utvecklats nya arter som tagit ALEKSI LEHIKOINEN UNDERSÖKER jarder år sedan och den utveckling som då de försvunna arternas plats. Arter anpassade till förändrade förhållanden har blomstrat och erövrat det började, fortsätter än. FrånFÅGLARNAS de första levande FÖRÖKNING cellerna har det genom evolutionen utveck- levnadsutrymme som de utrotade arterna lämnat ALEKSI LEHIKOINEN lats miljontals olika arter, som alla härstammar från det. Varierande förhållanden har drivit evolutionen som fågel­ samma gemensamma urform, och därmed är släkt attarbetar producera nya sätt att överleva och genom det allt forskare vid Naturhisto­ med varandra. Arterna har utvecklats steg för steg mer komplexa livsformer. Det naturliga urvalet har riska centralmuseet. mot dem vi känner i dag. mycket effektivt valt ut och bevarat de livsformer Lehikäinen utreder Ibland har levnadsvillkoren varit gynnsamma och som har kunnat överleva under svåra och destruktiva tillsammans med sin däremellan mycket utmanande. Stora förändringar tider. Under de senaste 500 miljoner åren har artanforskargrupp vilka befruktning är vanligare överlevnadsförmåga och talet ökat betydligt och olika arter har utvecklat allt harInre prövat organismernas faktorer som inverkar på landdjur ochorsakat yttre hosbetydliga massutdöenden, mer speciella egenskaper. Det beskriver organismerharhos flera gånger förändringar i fåglarnas vattendjur. Vid inre befrukt­ historia då merparten av arterna har dött ut. Den största nas antal. Det är men viktigtockså att deras tendens att bli alltmer ningav kandeavkommorna delen arter som har levt på jorden, har dött ut. mångformiga. följa med häcknings­ utvecklas i skydd av honans En del av arterna har ändå alltid klarat sig och framgången för under att kunna följa utvecklingen hos kropp. fågelpopulationerna. Naturen förändras snabbt och för att förstå förändringarna behövs kontinuerligt ny information. Till exempel gör klimatförändringen att fåglarnas häcknings­ och övervintringsområden flyttas allt längre norrut. Människan förändrar också C Efåglarnas N T R A L Alivsmiljö på många andra sätt. BEGREPP

` Organismerna förökar sig antingen könligt eller könlöst.

` Hos fröväxterna transporteras pollen till äggcellen vid pollineringen, efter vilken äggcellen befruktas och ` Könlös förökning: det bildas ett frö. • med hjälp av delning, knoppning, • Hos djuren möjliggör lek eller mångfaldigande, sporer, vegetativ parning att könscellerna möts och förökning befruktningen är hos olika arter • den snabb och utan ansträngning. inre eller yttre. • avkomlingarna är kloner av varandra, • Partenogenes är en specialform av så anpassningsförmågan till förDaggmaskarna är hermafroditer. parningen könligVid förökning där sparar äggcellen ändrade miljöförhållanden är dålig. de spermier från den andra utvecklas individen utan och använder dem befruktning. för att befrukta sina äggceller under hela sommaren. ` Könlig förökning: • med hjälp av könsceller: hos växter ` Generationsväxling är hos många pollen och äggcell, hos djurspermie arter ett sätt att utnyttja fördelarna och äggcell. av både könlig och könlös förökning. • långsam och att hitta en parningspartner kräver både tid och energi ` Speciella förökningsstrategier garan• Avkommorna har olika arvsmassa terar en så stor mängd förökningsvilket underlättar anpassning till mogna avkommor som möjligt. miljöförändringar.

Intressant!

Havstulpanen har djurvärldens längsta penis i förhållande till sin storlek. Om människans penis var lika lång i 1. Begrepp Vilken är skillnaden mellan till följande begrepp? förhållande kroppen, a. könlös – könlig förökning skulle den kunna bli b. könlig förökning – partenogenes upp emot 13 meter c. spor – pollenkorn lång. Eftersom havs­ d. spermie – pollenkorn tulpanen inte kan röra e. parning – befruktning sig gör det här det lättare f. pollinering –att befruktning hitta en parningspartner. UPPGIFTER

g. yttre befruktning – inre befruktning h. ståndare – pistill

Symboler som används i boken Basinnehåll Här får du jobba med mångsidig kompetens i läromedlets text- och bildmaterial.

2. Jämförelse mellan olika förökningssätt a. Malariaparasiten som orsakar malaria förökar sig könligt i myggor av släktet Anopheles och könlöst hos exempelvis människan. Vilken är nyttan med en sådan generationsväxling? b. Bladlöss kan föröka sig både partenogenetiskt och med hjälp av befruktade äggceller. Dessa sätt att föröka sig används turvis av de olika bladlusgenerationerna. Vilken nytta har bladlössen av att byta fortplantningssätt mellan generationerna? c. Under sin livscykel förökar sig ormbunkarna könligt i förbålen och könlöst med hjälp av sporer som med vinden förs till nya platser från sporgömmena. Vilken är nyttan med en sådan generationsväxling?

• • • • • • • • • • • • • • •

Lehikoinens könlös förökning forskargrupp använder sig flitigt av material som frivilliga fågelintresserade har samlat in. könlig förökning Forskningsgruppen samordnar fågelprojekt där alla könscell klon som vill kan delta. Vid sjöfågelinventeringen räknas spor till exempel alla häckande fåglar man kan se från spermie stranden. I en undersökning av fågelbon registreras äggcell alla ägg och ungar samt ungarnas ålder. Man kan pollen också ringmärka fåglar men det får bara personer pollinering som genomgått ett prov göra. De ringmärkta fåglar­ sambyggare nas färdvägar ger information om hur och vart tvåbyggare fåglarna flyttar. befruktning frö Ibland kommer Lehikoinen själv ut i terrängen för att generationsväxling räkna fåglar eller undersöka bon. Ringmärkning av partenogenes ugglor och vadare har gett många trevliga minnen under årens lopp.

Informationen om fåglarna används i forskningen, för att skydda och sköta jaktbara fågelstammar, vid undervisning och i miljöfostran. Arbetet i Lehikoinens forskningsgrupp är grundforskning, som 3. Organismer som dekorerar sig användsHos för den att planera fågelskyddet på ett förnuftigt a. Två växtarter har olika blommor. ena är blomman färggrann ochsätt. hos Forskningen den andra hjälper oss också att förstå natu­ nästan omöjlig att upptäcka. hur bättre. de rensFörklara funktioner två växternas förökning sannolikt skiljer sig från varandra. b. Varför har många fåglar så stilig speldräkt?

4. Förökningen hos jäst och vitsippa Presentera drag i bakjästens och vitsippans förökning som är gemensamma och som skiljer dig från varandra. a. Förökar sig arterna könlöst eller könligt? b. Beskriv förökningssätten noggrannare. c. Hur uppstår ärftlig variation i förökningen?

Forskning och fakta Här får du ta del av forskning och fakta utanför lärobokstexten.

Uppgifter Här får du jobba med mångsidig kompetens i uppgifter till basinnehållet.

Erfarenhet och upplevelser Här får du ta del av enskilda individers erfarenheter och upplevelser.

Flera genrer Här får du jobba med andra genrer än lärobokstext.

Flera språk Här möter du flera olika språk.

Flera ämnen Här får du tips på andra ämneskunskaper du kan använda.

55

59


Sisällysluettelo Innehåll Så här studerar du biologi!

6

1. Biologi, vetenskapen om livet 1.1 Biologi som vetenskap 1.2 Tvärvetenskapligt och internationellt forskningssamarbete 1.3 Innovationer inom biologin 1.4 Den vetenskapliga forskningens faser Sammanfattning och uppgifter

8 10

2. Kännetecken på liv 2.1 Livets särdrag 2.2 Förutsättningarna för liv 2.3 Anpassningar Sammanfattning och uppgifter

20 22 24 26 27

3. Cellen är livets grundenhet 3.1 Cellens byggnad 3.2 Cellerna är små 3.3 En- och flercellighet 3.4 Cellernas energiomsättning Sammanfattning och uppgifter

28 30 32 33 34 37

12 13 14 19

4. DNA är livets språk 38 4.1 Nukleinsyror, kromosomer och gener 40 4.2 Från gen till protein 43 4.3 Överföringen av arvsmassan till avkommorna 45 4.4 Mutationer 46 Sammanfattning och uppgifter 47

5. Förökningen 5.1 Könlös förökning 5.2 Könlig förökning 5.3 Generationsväxling och partenogenes 5.4 Förökningsstrategier Sammanfattning och uppgifter

48 50 52 56 58 59

6. Evolutionen grundar sig på naturligt urval 6.1 Variation 6.2 Det naturliga urvalet och slumpen 6.3 Samevolution Sammanfattning och uppgifter

60 62 64 68 70

7. Evolutionen ger upphov till artbildning 7.1 Isolering 7.2 Hybrider (korsningar) 7.3 Inverkan av slumpen 7.4 Anpassningar 7.5 Utdöenden Sammanfattning och uppgifter

72 74 75 76 78 81 83

8. Evolutionsteorin grundar sig på forskning 8.1 Darwins evolutionsteori 8.2 Den syntetiska evolutionsteorin 8.3 Fossil 8.4 Andra bevis för evolutionen 8.5 Nya forskningsmetoder inom evolutionsbiologin Sammanfattning och uppgifter

84 86 88 90 92 94 95


9. Klassificeringen av organismerna 9.1 Grunderna för klassificeringen 9.2 Betydelsen av att känna igen arter 9.3 Organismernas släktträd 9.4 Det hierarkiska klassificeringssystemet 9.5 Den nutida klassificeringen Sammanfattning och uppgifter

96 98 99 100 102 104 105

10. Livets uppkomst på jorden 106 108 10.1 Det unga jordklotet 10.2 Den kemiska evolutionen 109 10.3 Den biologiska evolutionen 110 10.4 Utvecklingen av energiämnesomsättningen 112 10.5 Utvecklingen av cellorganellerna 113 114 10.6 Utvecklingen av flercelliga organismer Sammanfattning och uppgifter 115 11. Växternas och djurens evolution 11.1 Livet utvecklades i vatten 11.2 De första landväxterna 11.3 De första landdjuren 11.4 Kräldjurens tidsålder 11.5 Fröväxternas evolution 11.6 Livets nya tid 11.7 Människans tidsålder Sammanfattning och uppgifter

116 118 120 121 122 124 125 126 127

12. Växtrikets fängslande grönska 12.1 Klassificeringen av växtriket 12.2 Mossorna 12.3 Kärlväxterna 12.4 Fröväxterna 12.5 Växternas sinnen och kommunikation Sammanfattning och uppgifter

128 130 132 133 135 137 139

13. Mångfalden i svampriket är överraskande 140 13.1 Svamparnas byggnad och livsfunktioner 142 13.2 Indelningen av svampriket 144 13.3 Svamprikets evolution 146 13.4 Lavar 148 Sammanfattning och uppgifter 149 14. Det anpassningsbara djurriket 14.1 Svampdjur, nässeldjur och tagghudingar 14.2 Blötdjur (Mollusker) 14.3 Rundmaskar, plattmaskar och ringmaskar 14.4 Leddjur 14.5 Manteldjur och lansettfiskar 14.6 Fiskar och groddjur 14.7 Kräldjur och fåglar 14.8 Däggdjur Sammanfattning och uppgifter

150 152 154 154 156 157 158 160 162 163

15. Människans evolution började i Afrika 15.1 Austrolopithecinerna 15.2 Tidiga människor 15.3 Den moderna människan 15.4 Kulturevolutionen Sammanfattning och uppgifter

164 166 168 170 172 173

Begrepp Bildkällor De mångsidiga kompetenserna

174 188 190


Så här studerar du biologi! Målet med att studera biologi är att förstå vad liv är och vad som behövs för att upprätthålla liv. Då du börjar studera är det klokt att ha realistiska mål och en vägledande läroplan. Lär dig genom att observera

Samarbete främjar lärande

•  Vi observerar ständigt biologiska fenomen i våra egna kroppar och i vår närmiljö. Biologisk kun­ skap gör det möjligt att förstå och förklara vår egen erfarenhetsvärld. •  Att studera biologi är mångsidigt, du kombinerar teoretiskt tänkande och experimentella under­ sökningar. Experimentella undersökningar görs både i laboratorier och som fältstudier.

Utveckla dina studiefärdigheter •  Begreppen är det biologiska språkets ord, utan dem kan du inte förstå och tala den här veten­ skapens språk. Lär dig förstå begreppen så att du kan förklara dem med egna ord. •  För att lära dig stora mängder fakta behöver du en god studieteknik. En medveten läsare strävar efter att förstå och att komma ihåg de frågor som behandlas. •  Anteckningar som sammanfattar det du lär dig hjälper dig att strukturera informationen. •  Information om biologiska fenomen kan presen­ teras till exempel som diagram, tabeller, figurer eller videor. Lär dig att använda information från olika källor, så utvecklar du din multilitteracitet.

•  Utveckla din förmåga att samarbeta i grupp. Om individerna i en grupp stävar efter positiv växel­ verkan uppstår en trygg och stödjande atmosfär. •  En bra grupp kan utföra mer utmanande och mer komplexa uppgifter än en person, eftersom varje gruppmedlem har olika styrkor, färdigheter och kunskaper. •  I en fungerande arbetsgrupp har alla ett tydligt och gemensamt mål och alla tar ansvar för att uppnå målet.

Känn igen pålitliga källor •  Biologiska fenomen lyfts ofta fram i media och i den offentliga debatten. Olika aktörer försöker främja sina egna intressen och påverka hur vi tycker och tänker genom vinklade perspektiv. •  Det är viktigt att du som medborgare är käll­ kritisk och kan identifiera aktörer som försöker påverka dig. Det är också viktigtatt du vet var du hittar information som är tillförlitlig. Sådan information publiceras med korrekta käll­ hänvisningar och följer lagen om upphovsrätt.

Intressant!

Lärandet är i sig ett biologiskt fenomen. När du studerar blir kopplingarna mellan nervcellerna i din hjärna starkare. Lärande kräver uthållighet och koncentration. För att du ska komma ihåg det du lärt dig behöver kopplingarna mellan nervcellerna tränas tillräckligt länge. 6

En forskare berättar


Visa vad du kan •  Att demonstrera dina egna färdigheter kräver kunskap om saker och bra färdigheter för själv­ uttryck. •  Svarsteknik är en färdighet som utvecklas gradvis med träning. •  Omfattande prestationer, såsom avhandlingar, visar på förmågan att arbeta långsiktigt. •  Muntliga presentationer utvecklar presentations­ förmågan. •  En god argumentation är tydlig och exakt. Argumentations­förmåga behövs till exempel i en debatt som försöker hitta den bästa möjliga lösningen på det aktuella problemet.

Målsättningar •  Efter att ha studerat Diversitet 1 •  kan du ​​kan förklara kännetecken och förut­ sättningar för liv •  känner du ​​känner till cellens grundläggande struktur •  kan du kan ​​ förklara ärftligheten, det natur­ liga urvalets, artbildningens mekanismer och du kan förklara deras betydelse för evolutionen •  ​​vet du hur man vetenskapligt klassificerar organismer •  du förstår ​​ och kan förklara den biologiska forskningens olika skeden

Till vad behövs kunskaper i biologi? •  till att ta hand om din egen hälsa och omgivning •  för att kunna ta ett samhälleligt beslutsfattande •  för att lösa komplexa och globala problem •  för att bygga en bra och hållbar framtid •  för att nå framgång i fortsatta studier och arbetsliv

7


KAPITEL 1

Biologi, vetenskapen om livet

Med bioinspiration avses idéer och uppfinningar, som baserar sig på strukturer, funktioner och material som förekommer i naturen. Idén grundar sig på att de egenskaper som finns hos organismerna har bevarats under evolutionstrycket och att de därför är så funktionella som möjligt. Till exempel har geckoödlorna inspirerat forskarna att utveckla allt bättre vidhäftningsmaterial. Geckoödlans förmåga att klättra på vilken yta som helst grundar sig på att den på fothåren har massor av sugkoppar, och med hjälp av dem klistrar sig geckon fast på ytan. 8


VILKA är särdragen för biologi som vetenskap?

HuR kan man dra nytta av den information som biologin ger?

VILKA är de olika faserna i biologisk forskning?

Biologin är ett framtidsområde

B

iologin är en vetenskap som utvecklas snabbt. Biologernas forskning har stor in­ verkan på framtiden för hela mänskligheten. Med hjälp av biologisk forskning försöker man lösa många lokala och världsomspännande pro­ blem, till exempel hur livsmedelsproduktionen kan bli effektivare och hur miljökatastrofer kan stoppas. Inom medicinen utvecklar man behandlingsmetoder mot allvarliga sjukdomar, som cancer och aids. Inom industrin bidrar biologiska forskningsresultat till att förändra material och producera dem miljövänligare. Vårt samhälle behöver människor som är kunniga i biologi. Det gäller till exempel beslutsfattare som vill främja hållbar utveckling, ansvarsfulla levnads­ vanor och välmående. Oberoende av vilken bransch du i framtiden jobbar i är det också viktigt med livs­ långt lärande. I och med att samhället förändras och utvecklas snabbt är en ständig uppdatering av kun­ skaperna nödvändig.

Bra grundkunskaper och ett kritiskt tänkande hjäl­ per dig att identifiera pålitlig information. Nya forsk­ ningsresultat och tillämpningar av dem publiceras kontinuerligt. Olika aktörer strävar efter att påverka konsumenternas val också med opålitliga och oveten­ skapliga påståenden, som ogrundade hälsolöften. Förmågan att skilja underbyggda påståenden från struntprat är allt nödvändigare eftersom mängden avsiktligt eller oavsiktligt felaktig information hela tiden ökar. Forskningen drivs inte bara av förhoppningar utan också av rädslor och hotbilder. Det finns skäl att granska en del av den biologiska forskningen också ur etiska perspektiv. Till exempel har kloning av människor och modifiering av ärftliga egenskaper med hjälp av gentekniska metoder fått mycket kritik. Biologi är vetenskapen om livet, men all forskning skyddar inte livet. Biologisk information har bland annat använts för tillverkning av biologiska mass­ förstörelsevapen.

9


Om biologi i Naturens bok

1.1 Biologi som vetenskap Biologin utforskar livet

Graviditetstester bygger på hormoner som moderkakan insöndrar och som finns i kvinnans urin. Ännu på 1950talet gjordes graviditetstesterna genom att kvinnans urin injicerades i en grodhona. Om kvinnan var gravid, började grodhonorna att lägga ägg inom ett dygn. Sedan dess har testmetoderna utvecklats och grodtestet har ersatts av snabbare och mer lättanvända tester.

Kunskap och färdigheter inom biologi behövs inom flera olika yrken. Sannolikt uppstår det i framtiden nya yrken och behov av forskare, som vi i dagens läge inte kan föreställa oss. 10

Människor har alltid varit intresserade av att obser­ vera och förklara vad som händer omkring dem. I vardagen samlar vi erfarenheter och gör iakttagelser. Vetenskapliga observationer är ändå något annat. Vetenskap bygger på att man har undersökt, funderat och med hjälp av bevis förklarat något. Inom biologin forskar man om livet i dess olika former. Karakteristiskt för vetenskapligt tänkande är att man ordnar och grupperar det som finns omkring oss enligt vissa kriterier. Inom biologin är klassifice­ ringen av organismer i domäner, riken och släkten exempel på gruppering. Naturvetenskaperna kännetecknas av regelbunden­ het: en viss händelse leder alltid till ett visst resultat. Sambandet mellan orsak och följd gör naturveten­ skapliga fenomen förutsägbara och forskningens resultat går att upprepa. Biologin är inte alltid regel­ bunden på det här viset, utan överraskande, slumpar­ tade händelser kan förändra situationen betydligt. Biologiska fenomen är ofta komplexa och många delfaktorer inverkar på helheten. Det mest utmär­ kande för biologin är kanske förståelsen för olika interaktionsförhållanden och processer. Det vetenskapliga språket bygger på begrepp och med hjälp av dem kan vi beskriva fenomen. En teori är en vetenskaplig förklaring som baserar sig på iakt­ tagna fenomen med hjälp av bevis. De viktigaste bio­ logiska teorierna är cellteorin och evolutionsteorin, som båda presenterades på 1800­talet. Vissa feno­ men är så grundligt undersökta att teorin bakom dem inte längre ifrågasätts. Andra fenomen är ändå fortfarande kontroversiella och forskarna publicerar konkurrerande och motstridiga teorier om dem. Teo­ rierna utgår ändå alltid från rådande kunskap, kun­ skap som i framtiden kan visa sig vara fel. Man får hela tiden nya forskningsresultat och med dem blir de vetenskapliga teorierna noggrannare och förnyade. Till slut återstår bara den bäst underbyggda teorin.

bios = liv logos = lära

BIOLOGI = läran om livet


Områden för biologisk forskning Evolutionsbiologi undersöker livets utveckling och arternas evolution. Systematik är ett forskningsområde, som skapar grunderna för en klassificering av organismerna. Taxonomi är en gren av biologin, som försöker beskriva, namnge och klassificera organismer enligt vetenskapliga principer. Ekologi undersöker funktionerna i naturen, det vill säga interaktionsförhållanden mellan organismerna och miljön. Botaniken undersöker växternas och zoologin djurens byggnad och funktioner. Anatomin undersöker organismernas byggnad och fysiologi deras livsfunktioner. Cellbiologi (cytologi) undersöker cellernas byggnad och funktioner. Molekylärbiologi undersöker biologiska fenomen, som cellernas funktioner, på molekylnivå.

Biologins organisationsnivåer biosfären en helhet som utgörs av de delar av jorden där det finns liv organismerna alla organismer på jorden ekosystemet en helhet som består av ett områdes levande och livlösa natur organismsamhälle den helhet som bildas av alla organismer inom ett område

population alla individer av en art inom ett område vid en viss tid

individ en individ organsystem flera organ som bildar en enhet organ kroppsdel med specialiserad byggnad och funktion vävnad grupp av celler med likartat utseende och funktion cell livets minsta funktionella grundenhet organell del av en cell, som är specialiserad på en viss uppgift

Vetenskapen går inte jämnt framåt utan dess historia innehåller vetenskapliga revolutioner, som har kullkastat den rådande världsbilden. Inom biologin har exempel­vis uppfinnandet av mikroskopet haft en sådan effekt. Robert Hooke vidare­utvecklade mikroskopet, som han undersökte korkceller med.

makromolekyl en stor molekyl molekyl en struktur som består av flera atomer atom minsta beståndsdelen av ett grundämne, bestående av en kärna och elektroner som kretsar kring den

11


en

Mer om Alexander Fleming

1.2 Tvärvetenskapligt och internationellt forskningssamarbete Forskning förutsätter samarbete

Alexander Fleming (1881–1955) upptäckte en av mänsklighetens absolut viktigaste mediciner, penicillinet som är ett slags antibiotikum. I Flemings bakterie­odling hade det börjat växa mögelsvampar och runt dem växte det inga bakterier. Han blev intresserad av att hitta en förklaring till att bakterierna inte växte i närheten av möglet. Fleming belönades med Nobel­priset i medicin år 1945.

Man delar in det biologiska vetenskapsområdet i olika forskningsområden utgående från vilken orga­ nismgrupp eller vilket livsfenomen forskningen berör. Till exempel är evolutionsbiologi och taxonomi två olika forskningsområden. Grundforskning bety­ der att man samlar in information om sådant som är okänt från tidigare. Den tillämpade forskningen tar fram sådant som kan användas praktiskt och vara till nytta för människan. Den tillämpade forskningen använder information från grundforskningen. Utifrån ett enda forskningsområde kan man inte få en helhetsförståelse av biologin. Forskningsarbetet görs i allmänhet i tvärvetenskapliga forskargrupper. Forskargrupperna är också ofta internationella. Ar­ betet i en forskargrupp förutsätter god förmåga att ge och ta feedback. Samarbetet mellan experter på olika områden tvingar fram nya perspektiv och problem­ lösning görs utifrån omfattande specialkunskaper. För att hitta lösningar på miljöproblem till exempel måste man förutom kunskaper i naturvetenskap också veta hur samhället fungerar.

Konrad Lorenz (1903–1989) var en läkare och biolog, som forskade i djurens beteende. Han fick Nobelpriset i medicin 1973 för sin forskning om djurs sociala beteenden.

Denis Mukwege är läkare och en förespråkare för kvinnors rättigheter. År 2018 fick han Nobels fredspris som ett erkännande för arbetet med att hjälpa kvinnor som utsatts för sexuellt våld. 12

I biologi kan man tävla på internationell toppnivå! I den biologiska olympiaden tävlar man i biologiskt kunnande. iGEM är en vetenskapstävling, där uppgiften är att utveckla olika organismer från DNA-fragment. ISEF är världens största tävling i vetenskap och teknik. Avsikten med tävlingarna är att sammanföra biologiintresserade ungdomar och stöda studierna i biologi.


1.3 Innovationer inom biologin En del biologer arbetar som experter och forskare exempelvis på företag, forskningsinstitut och inom miljöförvaltningen. Med vetenskaplig forskning som grund utvecklas nya innovationer, det vill säga upp­ finningar. En biologisk innovation kan till exempel vara en produkt, process eller en tjänst. Syntetisk biologi är ett nytt forskningsområde, där man med biologiska modeller som grund planerar olika tillämpningar. Utvecklandet av en ny innova­ tion förutsätter förutom uppfinningsförmåga och kreativitet också mod att uttrycka åsikter som avviker från de vanliga. Att utveckla en idé till en lösning som fungerar i praktiken förutsätter både samarbete och en diskussionskultur som uppmuntrar till att pröva något nytt.

Genom att planera ekostäder försöker man minska miljöproblemen. Som en praktisk lösning har det föreslagits att man ska klä in hus med växter, som producerar näring och binder koldioxid. Man har lyckats flytta gener till växters arvsmassa från organismer som har förmågan att producera ljus, så kallad bioluminiscens. Självlysande växter kunde eventuellt ersätta gatu­ belysningen.

Xenobots är datordesignade cellrobotar. Forskare spekulerar i att xenobots i framtiden kan användas för att förstöra radioaktivt avfall, rensa mikroplaster från haven, för att leverera medicin till rätt målvävnad eller för att rengöra blodkärlen från plack.

Det finns många förväntningar på odling av alger. När solenergin binds i algmassan vid algernas fotosyntes får man biobränsle. I avloppsvatten kan algerna rena vattnet genom att ta bort skadliga ämnen ur det. Av algerna kan man också framställa råvaror för exempelvis plaster.

Bioniska strukturer är konstgjorda kroppsdelar. Forskare har utvecklat en robothand som kan röra sig med hjälp av en elektrod som är placerad i hjärnan. Konstgjord hud, som utvecklats vid Aalto-universitetet, är en tunn film till vilken olika funktioner är anslutna. Den fungerar som en fjärrkontroll och en telefon som du kan ringa, skriva och skicka meddelanden med. 13


1.4 Den vetenskapliga forskningens faser Vetenskaplig forskning följer allmänt överenskomna principer För den naturvetenskapliga forskningen finns det internationellt godkända principer. Metoder som är gemensamma och i allmänt bruk tillåter att forsk­ ningen upprepas, så att man kan testa tillförlitligheten i forskningsresultaten. 1. Forskningen börjar med en observation som väcker forskarens intresse.

Karakteristiskt för biologisk forskning är att man utför experiment, antingen i ett laboratorium eller ute i fält. Med experimentella forskningsmetoder försöker man förklara vad som sker i experimentet och vad det beror på. Medan forskningen pågår kan man samla information genom mätningar och observationer. Andra forskningsmetoder är exempelvis intervjuer eller frågeformulär.

2. Forskaren söker information om ämnet genom att bekanta sig med tidigare studier och vetenskapliga publikationer. Utgående från observation och be­ fintlig information formulerar forskaren den fråga hen vill ha svar på genom undersökningar. 3. Innan undersökningarna påbörjas formulerar fors­ karen i allmänhet en hypotes, det vill säga ett vetenskapligt antagande om hurdana resultat hen kommer att få. 4. En skriftlig forskningsplan innehåller en beskriv­ ning av hur informationen kommer att samlas in och behandlas. Forskningens faser och forsknings­ metoderna ska beskrivas så noggrant att någon annan utgående från beskrivningen kan utföra exakt samma undersökning. 5. Sedan följer forskaren sin plan. Observationer, som gjorts under forskningen, exempelvis faktorer som påverkar resultaten, noteras i forskningsdag­ boken. De tas i beaktande när man analyserar re­ sultaten. Faktorer som påverkar resultatet är bland annat mättiden eller temperaturförhållandena under undersökningens tidigare skeden.

Opposition innebär att utvärdera en annan forskares arbete. Opponenten ställer kritiska frågor och framför sin syn på forskningens innehåll. Vilken forskare som helst är inte kvalificerad att vara opponent. Utvärderingen och ett eventuellt ifrågasättande av studien kräver ett brett spektrum av expertis och fördjupad erfarenhet av forskning. På bilden ses en pågående opposition för en prestigefylld doktorsexamen. 14

6. Forskningen ger ett material som behandlas och analyseras. Materialet kan presenteras som en del av forskningsresultatet med hjälp av olika model­ ler. Sådana modeller kan vara en tredimensionell figur eller en matematisk formel.


7. Genom att analysera materialet skapar forskaren forskningsresultat, utifrån vilka hen sedan kan dra slutsatser. De erhållna resultaten jämförs med tidigare forskningsresultat och litteratur. I den här fasen kan forskaren utvärdera om forsknings­ resultaten svarar på den tidigare uppställda hypo­ tesen. Till slut utvärderar forskaren om resultaten är tillförlitliga och deras betydelse. För att kont­ rollera tillförlitligheten görs statistiska analyser. Dessutom kan hen presentera utvecklingsidéer som väckts under forskningen samt ämnen för fortsatt forskning. 8. När studien är klar, kommer den att utvärderas av flera forskare inom samma område. Det kallas referentgranskning och är en viktig del av veten­ skaplig forskning. Experter som är bekanta med ämnet kommer att utvärdera forskningens kvalitet och tillförlitlighet. Ibland är forskningsresultaten så överraskande och exceptionella, att de väcker mycket kritik och det krävs mod av forskaren för att försvara sina argument. 9. Slutligen publiceras den godkända forskningen. Det kan göras antingen som en poster, en skrift­ lig rapport eller som en muntlig föreläsning. De som har forskning som yrke försöker i allmänhet publicera sina resultat i form av en artikel i en vetenskaplig tidskrift. Välkända och respekterade publikationer inom biologiområdet är till exempel Cell och Nature. Publicerade forskningsresultat samlas också i databaser. Forskarna presenterar också sitt arbete på internationella konferenser.

Publicerade forskningsresultat sammanställs i databaser. De påminner om vetenskapliga bibliotek där forskarna kan leta fram information om tidigare forskning i ämnet som studeras.

Faserna i biologisk forskning obervation bekanta sig med tidigare forskning frågeställning hypotes planering och förverkligande av forskningen analys och behandling av materialet resultat och slutsatser peer review resultaten är tillförlitliga och slutsatserna välgrundade publicering av forsknings­ informationen

brister i resultat eller slutsatser

forskningen underkänns

utveckla och förnya forskningen

Många databaser är gratis och öppna för alla användare. I den finländska artdatabasen kan vem som helst söka information om en art eller om artsammansättningen i ett visst område. 15


B E K A N TA D I G M E D F O R S K A R N A

EXEMPEL PÅ BIOLOGISK FORSKNING Forskning om klimatuppvärmningens effekter i nordliga skogsekosystem Observationer visar att klimatet värms upp främst i de kalla klimatzonerna och att uppvärmningen inver­ kar betydligt på vegetationen. Skadeinsekterna vän­ tas dessutom öka när klimatet blir varmare. Vår forskningsgrupp ville klarlägga hurdana följ­ der uppvärmningen av klimatet orsakar i de nordliga ekosystemen. Vi beslöt oss för att utforska saken med hjälp av de vanligaste björkarna (vårtbjörk, glas­ björk, dvärgbjörk och fjällbjörk) i norra Finland. Björ­ karna är nyckelarter i de nordliga skogsekosystemen och deras reaktion på klimatförändringen återspeglar funktionen hos hela ekosystemet. Detta inverkar på ekosystemets förmåga att binda koldioxid, vilket för sin del inverkar på klimatförändringen. Utgående från tidigare forskningsinformation antog vi att uppvärmningen av klimatet skulle förlänga vegetationsperioden och öka växternas fotosyntes.

Följderna av det blir att växter skulle binda mer kol­ dioxid än förr ur atmosfären. Vi antog också att insekter som åt växternas blad dämpar växternas tillväxt och försvagar ekosystemets förmåga att binda koldioxid. Vår planerade fältundersökning förverkligades vid Åbo universitets forskningsstation i Kevo i Lappland. Tillförlitlig information om klimatförändringens och insekternas effekter på vegetationen kan man få en­ dast vid mycket kontrollerade långtidsexperiment under naturliga fältförhållanden, där effekterna av behandlingarna kan observeras exakt. Vi utarbetade en planteringsplan för undersökningsområdet och avgränsade en naturlig fjällbjörkskog i 20 under­ sökningsrutor. I studien använde vi björkplantor som hade klonats från björkknoppar som samlats in i naturen. Dessutom designade vi det värmesystem som använts i studien och besprutning av insekter.

DÖRR

12,8 m

9m

regleringsbox 5

6

16,5

10

m

2

3

8

14

13

16

11

18

1

4

7

9

12

15

17

19

20

4,3 m

28,5 m

Alla undersökningsrutor var 1 m x 0,75 m. ej uppvärmt, ej giftbehandlat

ej uppvärmt, giftbehandlat

uppvärmt, ej giftbehandlat

uppvärmt, giftbehandlat

Studien observerade effekterna av två olika behandlingar. Behandlingarna bildade fyra typer av kombinationer. Varje kombination upprepades samtidigt i fem olika undersökningsrutor för statistisk testning av behandlingseffekter. 16


De klonade plantorna planterades i undersöknings­ rutorna med naturlig vegetation i juni 2016. Sam­ tidigt byggde vi ett värmesystem för försöksområdet som omfattade infraröda värmare och datorstyrd mät­ utrustning som reglerar dem. Med hjälp av värme­ systemet höjde vi temperaturen med 3 °C i tio rutor. Tio rutor var kontrollrutor som inte alls värmdes. Dessutom besprutade vi tio rutor per vecka med insektsgift för att minska på mängden bladätande insekter, medan tio kontrollrutor bevattnades med rent vatten. Kontrollrutorna beskrev normaltill­ ståndet som vi kunde jämföra med de resultat som vi fick i undersökningsrutorna. Under försökets gång undersökte vi björkarna och rutornas naturliga vegetation med olika metoder: vi mätte björkarnas tillväxt, björklövens klorofyllinne­ håll och ekosystemets förmåga att binda koldioxid. Dessutom noterade vi att i de rutor som behandlats med insektsgift fanns det färre insektsskador.

Ekosystemets kol­ dioxidutbyte undersöktes genom kammar­mätning. Med hjälp av kammaren skapades ett slutet system, där förändringar i luftens koldioxidhalt var lätta att mäta.

Hälften av undersökningsrutorna behandlades med insektsgift en gång i veckan.

Värmesystemet höjde luftens medeltemperatur med i medeltal 2,3 °C och marktemperaturen på 5 centimeters djup med 1,2 °C. Till följd av det började vegetationsperioden 1–4 dagar tidigare. På bilden som är tagen en frostig morgon, fram­träder de uppvärmda rutorna som mörka. 17


vid Östra Finlands universitet, Helsingfors universi­ tet, meteorologiska institutet och naturresurscentret deltog i studien. Dessutom samarbetade vi med fors­ kare från två holländska universitet och ett schwei­ ziskt forskningsinstitut. Vi har presenterat vår forsk­ ning på internationella och inhemska konferenser och publicerade resultaten i den prestigefyllda tid­ skriften Nature Communications. Långtidsförsök i ekosystem i liten skala har genom­ förts i polarzonen. Tillförlitlig information om för­ ändrade förhållanden i skogsekosystem behövs dock för att vi ska kunna förbereda oss för klimatföränd­ ringen, utveckla våra aktiviteter på ett hållbart sätt, finna lösningar för att bekämpa klimatförändringen och skydda den känsliga naturen i norr.

Inverkan av behandlingarna på växternas tillväxt

Inverkan av behandlingarna på klorfyllmängden

3 2,5 2

600 500 400

1,5

300

1

200

0,5

100

0

2017

ej uppvärmt, ej giftbehandlat

2018

ej uppvärmt giftbehandlat

Effekten av olika behandlingar på växternas tillväxt. Uppvärmningseffekten kan beräknas genom att separera de blå (mörk + ljus) och röda (mörk + ljus) staplarna och insektseffekten genom att separera de mörka (röd + blå) och ljusa (röd + blå) staplarna.

18

Juha Mikola, bio- och miljövetenskapliga fakulteten, Helsingfors universitet, www.terrestrialinteractions.com

klorofyll mg / m²

längdtillväxt (cm) i förhållande till startlängd (cm)

Enligt undersökningen fördubblade uppvärm­ ningen bladens klorofyllinnehåll, gjorde plantornas tillväxt 50 % snabbare och ökade ekosystemets kol­ bindningsförmåga med över 100 %. Elimineringen av insekter ökade å andra sidan tillväxten med 50% och förmågan att binda koldioxid med 50 %. Enligt undersökningsresultaten skulle en tempe­ raturuppvärmning av klimatet med några grader klart öka växternas tillväxt och ekosystemens kol­ dioxidbindning. Å andra sidan skulle angrepp av in­ sekter försvaga tillväxten hos växterna och kolbind­ ningsförmågan överraskande mycket. Detta bör tas i beaktande bättre än nu i prognoser för klimatföränd­ ringen och i klimatpolitiken eftersom uppvärmningen antas öka mängden insekter och nya arter som spri­ der sig norrut. Den ovan beskrivna forskningen har varit ett stort flerårigt företag som krävt många forskare och mycket resurser. Forskare från olika vetenskapliga discipliner

0

1.7. 17.7. 7.8. 30.8. 3.9. 6.9. 10.9. 13.9. 17.9. 20.9. 24.9. 27.9. 30.9.

uppvärmt, ej giftbehandlat

uppvärmt, giftbehandlat

Klorofyll finns i kloroplasterna i växtcellerna. Utan klorofyll skulle fotosyntesen inte vara möjlig. Klorofyll samlar in solljus och omvandlar energin i det till kemisk energi i fotosyntesreaktionerna.


S A M M A N F AT T N I N G

CENTRALA BEGREPP

` Biologin undersöker livet från atomär nivå till biosfären. ` Med hjälp av biologiskt forsknings­ arbete försöker man bland annat effektivera livsmedelsproduktionen, förhindra miljökatastrofer, utveckla mediciner och vårdmetoder för olika sjukdomar och förändra industri­ produktionen så att den blir miljö­ vänligare. ` Grundläggande kunskaper i biologi och kritiskt tänkande är viktigt eftersom förändringarna är snabba och mycket felaktig information är i rörelse.

` Karakteristiskt för biologi som vetenskap är gruppering enligt vissa kriterier, att förklara orsak-följd­ förhållanden, att granska komplexa helheter ur många perspektiv och att beskriva fenomen med hjälp av begrepp. ` Vetenskaplig information avser att man undersökt, funderat och med hjälp av bevis motiverat sin syn på något.

•  •  •  •  •  •  •  •  •  •  •

biologi vetenskaplig information teori grundforskning tillämpad forskning tvärvetenskaplig forskning innovation hypotes referentgranskning vetenskaplig publikation databas

` Biologisk forskning bedrivs vanligtvis tvärvetenskapligt och internationellt i forskargrupper. ` Forskarna följer i allmänhet inter­ nationellt överenskomna regler för forskningen.

UPPGIFTER

1. Begrepp Förklara begreppen a. biologi b. teori c. tillämpad forskning

d. hypotes e. peer review f. databas.

2. Nivåer och faser inom biologisk forskning a. Ordna de biologiska nivåerna från minst till störst: biosfären, organism, atom, ekosystem, molekyl, vävnad, organ, rike, population, cell, makromolekyl, vävnad, organismsamhälle b. Ordna de olika forskningsfaserna från den första till den sista: material, referentgransk­ ning, forskningsplanering, forskningsresultat, hypotes, forskningsfråga, publicering av forsk­ ningen, observation, genomförande av forsk­ ning, slutsatser 3. Bioinspiration Bioinspiration har lett till följande innovationer. Sök information och beskriv kort hurdana upp­ finningar det handlar om och vad som har varit inspirationskällan. a. kardborrband c. radar b. lotuseffekt d. svärmintelligens

4. Biologisk forskning Läs texten om klimatuppvärmningens effekter på de nordliga skogsekosystemen och svara på frågorna. a. Kan du hitta alla faser för vetenskaplig forskning i texten? b. Vilka var de fyra hypoteserna för studien? Kunde de godkännas? c. Varför använde man klonade, det vill säga likadana, björkplantor i undersökningen? d. Varför hade forskarna obehandlade kontroll­ rutor i undersökningen? e. Varför granskade forskarna effekterna av varje behandling i fem rutor i stället för i en ruta? f. Granska stapeldiagrammen, som visar effekten av behandlingen på växternas tillväxt i forsknings­resultaten på föregående sida. I vilka rutor var tillväxten snabbast respektive lång­ sammast? g. Granska diagrammet som visar behandlingens effekter på klorofyllmängden. Vilken betydelse har klimatförändringen för klorofyllmängden? h. Var denna undersökning grundforskning eller tillämpad forskning?

19


KAPITEL 2

Kännetecken på liv

Det finns över 750 arter av björndjur och de har anpassat sig till liv nästan överallt. De är mikroskopiskt små djur, som förutom ett avväpnande utseende har en häpnadsväckande förmåga att överleva under extrema förhållanden. Man har hittat dem på bottnen av oceanerna på över sex kilometers djup. En del av björn­djuren kan hålla sig vid liv i tiotals år utan vatten. Björndjur har till och med överlevt försök, där de har utsatts för farorna i rymden under en veckas tid. 20


VILKA är energi­ källorna för livet?

VAD är liv? VARFÖR är vatten viktigt för livet?

Organismerna är levande varelser

M

ed organismer menas levande varelser, exempelvis bakterier, växter eller djur, som uppfyller kännetecknen för liv. Alla organismer har cellstruktur och de kan bestå av en eller flera celler. Cellernas grundstruktur är likartad hos alla organismer. Det visar att alla orga­ nismer har ett gemensamt evolutionärt ursprung. Organismerna har förmågan att reagera på sin omgivning på olika sätt. De har också en livscykel,

vilket innebär att de föds eller kläcks, växer, förökar sig, åldras och dör. DNA-molekyler gör att egenska­ per går vidare från generation till generation hos alla organismer. Varje ny generation avviker lite grann från föregående. På så sätt kan organismerna med tiden utvecklas och anpassa sig till nya miljöför­ hållanden. Organismer finns så gott som överallt på jorden.

21


En fisktärna består av miljarder celler. Cellerna fungerar i samarbete så att tärnan kan flyga och granska omgivningen i jakt på föda. Nervcellerna i tärnans hjärna fungerar så att tärnan kan känna av miljön med sina sinnen och reagera på den.

2.1 Livets särdrag Cellstruktur Cellen är livets grundenhet, alla organismer består av en eller flera celler. ”Ritningarna” för cellerna sitter i generna. Generna är delar av långa DNA-strängar och styr bildningen av proteiner och andra delar av cellerna. DNA är gemensamt för allt liv och endast små skillnader i DNA:t skiljer arterna från varandra. Likheterna i DNA visar också på att organismer här­ stammar från samma stamform.

Ämnesomsättning Stenarna i närheten av tärnkolonier är ofta täckta av avföring. Avföringen är vit därför att fåglarna utsöndrar kväverester, det vill säga urin, tillsammans med avföringen. Små kristaller av urinsyra reflekterar ljuset och åstadkommer den vita färgen.

Med ämnesomsättning avses alla de kemiska reaktio­ ner som äger rum inne i organismerna och upprätt­ håller livet. De här reaktionerna omvandlar närings­ ämnen till byggstenar eller till energi som används av cellerna. Så får till exempel tärnan ämnen för att bygga upp muskler och energi för att röra sina musk­ ler från födan.

Förökningsförmåga

Fisktärnorna parar sig i april–maj och får 2–3 ungar i början av sommaren. Tidpunkten är viktig för reproduktionsframgången eftersom sommaren är varm och det finns gott om föda. Ungarna är flygfärdiga när de är ungefär fyra veckor gamla. 22

Alla arter förökar sig och överför sin arvsmassa till nästa generation. Förökningen kan vara könlös eller könlig. Vid könlös förökning finns det bara en moder­individ och avkomlingarna blir genetiska ko­ pior av den. Till exempel förökar sig bakterier könlöst genom delning. Vid könlig förökning behövs två individer och avkomling­ Läs mera: arna får hälften av arvsmassan från kapitel 5, vardera föräldern. Avkomlingarna blir då en unik blandning av egen­ förökningen, skaperna hos sina föräldrar. Även s. 48–59 miljö­faktorer inverkar på individens egenskaper.


Fisktärnan har en utomordentlig flygförmåga och bra syn och hörsel. De här egenskaperna använder tärnorna när de jagar men också då de försvarar sitt revir. Tärnornas revirstrider kan vara en sevärd luftakrobatik, då fåglarna genom att använda sina sinnen och sina flygegenskaper blixtsnabbt kan ändra sin flygriktning.

Reaktion och självregleringsförmåga Organismerna har olika sinnen för bland annat tem­ peratur, ljus, beröring, ljud och lukt. De kan också reagera på sin miljö. En växt kan vända sina blad mot ljuset eller en uggla kan höra sitt byte, sorken, prassla under snön. Organismerna har sinnen som känner av vad som händer inne i kroppen och hjälper dem att upprätthålla jämnvikten. Till exempel registreras kroppstemperaturen av sinnesceller och om den stiger för mycket, kan kroppen justera temperaturen. Om temperaturen å andra sidan skulle sjunka, söker sig ett djur till värme, burrar upp pälsen eller fjäderdräk­ ten, och bildar värme genom att musklerna börjar vibrera. Det är vad som händer då du huttrar i kyla.

Livscykel Alla organismer föds eller kläcks, växer, förökar sig, åldras och dör. Det kallas livscykel. Hur gammal en organism blir varierar beroende på art. Dagsländor lever högst några dagar som vuxna individer medan andra organismer kan bli tusentals år. I Dalarna har man hittat en gran, Old Tjikko, vars rotsystem beräk­ nas vara över 9 500 år.

Under sin livstid möter fisktärnorna många faror. Brist på föda, smittsamma sjukdomar och rovdjur hotar dem. Endast en del av individerna når fortplantningsduglig ålder och får avkomlingar. De här individernas gener blir vanligare i populationen. Alla organismer blir svagare när de åldras och till slut dör de.

Evolution Med evolution avses att en art långsamt utvecklas och anpassar sig till miljön vartefter tiden går. Vid könlig förökning uppstår det nya, unika kombinatio­ ner av egenskaper hos avkommorna. De nya kombi­ nationerna gör individen mer anpassad till sin miljö. När individen sedan förökar sig kan avkommorna ärva de bättre egenskaperna. Då de bäst anpassade individerna sedan parar sig sinsemellan förs de goda egenskaperna vidare. Livet anpassar sig kontinuerligt till förändrade förhållanden och får till stånd en enorm mångfald bland organismerna.

Tärnorna är störtdykare. Under evolutionens gång har de utvecklat en utomordentlig jakt- och flygförmåga. Tärnorna upptäcker sitt byte uppe i luften och kan blixtsnabbt dyka för att attackera det. Förmågan har effektiverat tärnornas anskaffning av föda och förbättrat deras överlevnadsmöjligheter. 23


GE

2.2 Förutsättningarna för liv Vatten är en förutsättning för liv Vatten i flytande form är en förutsättning för liv. Jor­ dens medeltemperatur gör det möjligt för vattnet att finnas i flytande form. Den lämpliga temperaturen beror både på jordklotets läge i solsystemet och på atmosfären. Jorden ligger på ett lämpligt avstånd från solen. Om avståndet var mindre, skulle vattnet avdunsta och på ett längre avstånd skulle det frysa. Växthusgaserna i jordens atmosfär hindrar värme­ strålningen från att försvinna ut i rymden och vär­ mer därför jordytan. Vattnet fungerar som ett lösningsmedel och möj­ liggör många kemiska reaktioner. Dessutom är vatten avgörande för fotosyntesen. Den största delen av ytan på vår planet är täckt av vatten. Den stora mäng­ den vatten gör att jorden kan upprätthålla sin jämna temperatur. Vatten kan avge och binda mycket värme utan att dess egen temperatur förändras så mycket. Det leder till att temperaturvariationerna på jorden är små.

Organismerna behöver en passlig temperatur Den passliga temperaturen möjliggör att vatten finns i flytande form på jorden. Temperaturen styr livet också på andra sätt. Cellerna är livets grundstenar och de behöver rätt temperatur för att fungera. Cel­ lernas innehåll utgörs till största delen av vatten. När temperaturen sjunker under noll grader, fryser celler­ na och det bildas iskristaller som förstör dem. När temperaturen stiger till mer än 45ºC, börjar protei­ nerna i cellerna förstöras. Det finns mycket heta och mycket kalla miljöer på jorden, där livsmöjligheterna för organismerna är begränsade. Sådana platser är till exempel öknar och polarisar. Inte bara är temperaturerna på de här plat­ serna extrema, det finns inte heller flytande vatten. I öknarnas höga temperatur avdunstar vattnet fort och i glaciärerna har vattnet fast form. Livet har ändå anpassat sig också till extrema förhållanden som de här. Under polarisarna har man hittat mikroorganis­ mer, som överlever under isen, och i heta källor har man funnit mikroorganismer som till och med över­ lever +121 ºC. Organismerna har utvecklat anpassningar som möjliggör temperaturreglering. Jämnvarma djur har en isolerande fjäderdräkt eller päls eller ett lager av underhudsfett. Så kan de minska på temperatur­ variationerna även om yttertemperaturen skulle nå skadliga nivåer.

Största delen av jordens yta ligger under vatten och den största delen av vattnet är i flytande form. En del av vattnet finns i form av vattenånga i atmosfären och en del i fast form exempelvis i polarisarna. Livet började i vatten och bredde ut sig på jordens yta först när organismerna hade utvecklat strukturer som möjliggjorde anpassning till torra livsmiljöer.

24


Största delen av energin kommer från solens ljusstrålning Solstrålningen är en betydande energikälla på jorden. Största delen av den strålning som når jordytan är synligt ljus och infraröd strålning, det vill säga vär­ mestrålning. Växterna använder sig av solens synliga ljus i fotosyntesen. De binder koldioxid från atmosfären och bildar av den, till­ sammans med ljusenergi och vatten, Läs mera: socker som innehåller energi. På 3.4, hur samma gång bildas syre. De övriga cellerna får organismerna får energi genom att energi, äta växter. Syret använder organismer­ s. 34 na i cellandningen eller andra ämnes­ omsättningsreaktioner.

Atmosfären skyddar jorden Jordens tyngdkraft drar gaser till sig och möjliggör därför att atmosfären finns. Atmosfären utgörs till största delen av kväve men sett ur livets perspektiv är syre och koldioxid de viktigaste gaserna i atmosfären. Syret används i cellandningen och koldioxiden för att bygga upp kolföreningar i fotosyntesen. Ozonskiktet i atmosfären skyddar mot solens skadliga ultravioletta strålning. UV-strålningen kan förändra strukturen i DNA och skada organismerna.

Ris är en betydelsefull näringsväxt för människorna i världen. I elektronmikroskopbilden syns risets cellulosafibrer. Cellulosa är den allmännaste organiska föreningen i världen och bildar cellväggen hos de flesta växter.

Livet behöver de rätta grundämnena Största delen av organismernas vikt utgörs av grund­ ämnena kol, syre, väte och kväve. De flesta molekyler som är nödvändiga för livet innehåller kol. Kol kan bilda många slags bindningar med andra kolatomer eller med andra grundämnen. Kemiska föreningar som innehåller kol kallas organiska ämnen. De grundämnen organismerna behöver mycket av, som kol, syre, väte, kväve, natrium, kalium, kalcium och fosfor, kallas makronäringsämnen och de ämnen som behövs i mycket liten mängd, till exempel zink, koppar och bor, kallas mikronäringsämnen.

När man granskar uppbyggnaden hos cellulosa syns det tydligt hur kolet (mörkgrå klot) har fyra bindningar, där syre och väte binds och bildar cellulosa. De röda kloten är syre och de ljusgrå är väte.

25


2.3 Anpassningar Att leva under extrema förhållanden förutsätter anpassning Med en anpassning menas en förändrad struktur eller funktion hos en organism, som gör det möjligt för den att bättre anpassa sig till livsmiljön. Förhål­ landena på vår planet varierar kraftigt. Med tiden har organismerna anpassat sig även till knepigare miljöer. Det finns liv i hav med saltvatten, i insjöar med söt­ vatten samt på höga berg och i djuphaven. Det finns liv under polarisarna och i heta källor där temperatu­ ren närmar sig vattnets kokpunkt. Olika anpassningar möjliggör liv under utmanande förhållanden.

Kyla innebär utmaningar framför allt för växter samt för växelvarma djur. I Himalaya, på 5 000 meters höjd, lever asterväxter som är anpassade till kyla med hjälp av speciella hår. I skydd av håren är temperaturen jämnare. På så sätt kan växterna skydda sina känsliga skott. 26

En het och torr miljö utgör en svår utmaning för organismerna, särskilt när det gäller att få tag på vatten. Taggagamen lever i Australiens öknar och äter främst myror. Taggagamen använder sina taggar och sina fjäll för att få tag på vatten. Vatten kondenserar på fjällen och tar sig sedan till ödlans mun med hjälp av specialiserade fjäll.

Brist på ljus har stor inverkan på livet. Utan ljus fungerar inte fotosyntesen och det blir svårare att hitta föda. Olmen är en blind salamander som lever i grottor i bergen i Centraleuropa. Den är anpassad till ett liv i fullständigt mörker. Olmen har ett utmärkt lukt- och hörselsinne som den använder när den letar efter mat. Den har också ett elektriskt sinne med vars hjälp den kan lokalisera det elektriska fält som bytesdjurens muskler ger upphov till.


S A M M A N F AT T N I N G

` Huvuddelen av vattnet på jorden är ` i vätskeform. ` Jordens magnetfält och ozonskiktet i atmosfären skyddar mot skadliga partiklar och ultraviolett strålning. ` På jorden finns grundämnen som behövs för livet och växthusgaserna i atmosfären håller temperaturen på lagom nivå.

CENTRALA BEGREPP

` Gemensamt för alla organismer är att de föds eller kläcks, växer och dör. ` Alla organismer har ämnes­ omsättning och de reagerar på sin omgivning. ` På mycket lång tid kan alla arter anpassa sig till en förändrad miljö med hjälp av evolution.

•  •  •  •  •  •  •  •  •  •  •

organism gen DNA protein ämnesomsättning livscykel evolution atmosfär tyngdkraft ozonskikt organisk

` Även om det finns extremförhållan­ den på jorden, har livet brett ut sig nästan överallt.

UPPGIFTER

1. Begrepp Förklara begreppen organism U Pa. PG IFTER b. ämnesomsättning c. livscykel d. evolution e. reaktion f. anpassning. 2. Faktorer som är viktiga för livet a. Vilka faktorer möjliggör liv på jorden? b. Vilka faktorer begränsar livet? c. Hur skulle man kunna utnyttja de här faktorer­ na för att förbättra hållbarheten för mat? d. Vilka organismer måste få ljus från solen? e. På vilket sätt kan solen vara skadlig? 3. Liv under extremförhållanden Läs materialet om anpassningar till extrem­ förhållanden. Beskriv vilka extremförhållanden följande organismer är anpassade till och på vilka sätt. a. snöleopard b. isbjörn c. ruda d. marulk e. helicobacter

4. Utmanande miljöer Titta på bilderna nedan. a. Hurdana utmaningar innebär miljöerna för organismer? b. Hurdana varelser skulle kunna leva i de här miljöerna? c. Om du skulle bygga en varelse, hurdan borde den vara för att klara sig i miljöerna på bilder­ na? Beskriv också hurdana anpassningar den borde ha. 1.

2.

3.

4.

27


Blodet transporterar de ämnen som cellerna behöver, såsom syre. För transporten av syre finns specialiserade röda blodkroppar, av vilka en ses på bilden. I blodet finns dessutom bland annat näringsämnen. Detta gör det till en bra tillväxtmiljö för olika sjukdomsalstrande bakterier, som ses som gröna i bilden. Den största cellen i bilden, den lila som är en vit blodkropp förstör i sin tur sjukdomsframkallande ämnen och bakterier som kommer in i kroppen.

KAPITEL 3

Cellen är livets grundenhet

28


VILKA cellstrukturer är gemensamma för alla organismer?

HuR inverkar syre på cellernas energiproduktion?

VARFÖR finns det miljarder celler i ett stort träd?

Organismernas ämnesomsättning äger rum i cellerna

E

n människa är, precis som alla andra organis­ mer, uppbyggd av celler. Antalet celler beror på människans storlek. Enligt en modern uppskattning innehåller en människa av medelvikt ungefär 37 000 000 000 000 celler. Således är människan en flercellig organism. Förutom celler­ na lever en enorm mängd bakterier i vår kropp och de beräknas vara fler än våra egna celler. Bakterierna är encelliga varelser. Deras enda cell är mycket liten jäm­ förd med människans celler. Detta illustreras av det faktum att alla bakterier som lever i en människa, skulle rymmas i ett dricksglas. Även om människans och bakteriernas celler är uppbyggda på olika sätt, finns det också många likheter.

Organismernas aktivitet baserar sig på oräkneliga reaktioner som sker i cellerna. Exempelvis är det syre som används i cellandningen oumbärligt för en människa. Våra celler behöver syre för att kunna producera energi för sina funktioner. Energi behövs exempelvis för celldelningen. Encelliga organismer förökar sig genom delning medan flercelliga blir större när cellerna delar sig. De reaktioner och molekyler som cellerna frigör energi med, är likartade hos alla organismer. Detta är ett bevis på alla organismers gemensamma ursprung.

29


Växtcell kloroplast • endast i växtceller • binder ljusenergi till socker i fotosyntesen

cytopalsma • fyller cellen • cellen kemiska reaktioner äger rum i cytoplasmat

cellmembran • reglerar ämnes­ transporten till och från cellen

golgiapparat • bearbetar proteiner ribosomer • plats för proteinsyntesen

endoplasmatiskt nätverk • bearbetar och transporterar ämnen

vakuol • lagrar cellsaft och slaggämnen

kärnpor

cellkärna • innehåller arvsmassan

mitokondrie • producerar energi för cellen vid cellandningen

3.1 Cellens byggnad

cellvägg • stöder och skyddar cellen • endast i växtceller, består av cellulosa

cellvägg hos granncell

Organismerna indelas i prokaryota och eukaryota

Hos alla celler är arvsmassan, det vill säga DNA lika Cellerna omges av ett cellmembran som hos alla orga­ till sin struktur och funktion. Utgående från var DNA nismer är väldigt lika till sin byggnad. Cellmembran finns i cellerna, delas organismerna in i eukaryoter består i huvudsak av fettämnen. Dessutom finns och prokaryoter dit arkéer och bakterier räk­ nas. Hos de prokaryota organismerna lig­ det rikligt av olika proteiner, som exempelvis Läs mera: ger arvsmassan fritt i cytoplasman i form kan transportera ämnen in i cellen eller ut kapitel 4, arvet ur cellen. På detta sätt kan cellen reglera s. 38–47 och kapitel av en enda ringformad kromosom. Hos sammansättningen, exempelvis salthalten, 9, klassificeringen eukaryoterna ligger arvsmassan inne i en cellkärna, omgiven av ett kärnmembran i cytoplasman som fyller ut cellen. Många av organismer (kärnhölje). Hos eukaryoterna förekom­ proteiner som har att göra med cellmembra­ s. 96–105. nets funktioner är de samma hos alla organis­ mer också organeller, som omges av mem­ mer. Hos djurcellerna är cellmembranet det bran, såsom exempelvis mitokondrierna som yttersta lagret. Hos andra organismer finns en stöd­ har med cellernas energiämnesomsättning att göra jande cellvägg med varierande sammansättning och kloroplaster som utför fotosyntes. Hos proka­ ryoter finns DNA i form av plasmider, som också kan utanför cellmembranet. innehålla gener. Exempelvis sitter generna för sjuk­ hussjukan (resistens mot antibiotika) där.

30


Djurcellen cellkärna kärnpor

golgiapparaten cytoplasma

mitokondrie

endoplasmatiskt nätverk cellmembran ribosom

Svampcell kärnpor

Bakteriecell cellärna • antalet kärnor varierar • vanligtvis 1–2 kärnor, hos vissa arter flera kärnor

endoplasmatiskt nätverk

kapsel • gör det möjligt att fästa sig vid underlaget, skydd

cellvägg • består av murein kromosom • vanligtvis en ringformad

golgiapparat

ribosom

mitokondrie

plasmid

cellmembran

cellmembran

cytoplasma

cellvägg • kitin ribosom

vakuol cytoplasma

flagell(er) • möjliggör rörelse och fäster vid underlaget

31


3.2 Cellerna är små

För att vara enskilda celler är fågelägg exceptionellt stora. På bilden ses ägg av vaktel, höna och struts. Strutsen har det största ägget av nu levande organismer. Dess volym kan vara cirka 1,5 liter.

Cellerna är nästan utan undantag mikroskopiskt små. Av människans celler kan vi med blotta ögat endast urskilja den tyngsta, kvinnans äggcell. En liten storlek är nödvändig för att cellerna ska fungera. En cell upptar kontinuerligt de ämnen den behöver från sin omgivning och utsöndrar ämnen som den har producerat. Ju mindre en cell är, desto större är dess yta i förhållande till volymen och desto effekti­ vare kan den uppta eller avge ämnen genom cellmem­ branet. Tack vare dess lilla storlek är också avstånden inne i cellen korta, vilket gör att transporterna sker effektivt. Dessutom försnabbas rörelser av en passlig temperatur, som ökar ämnenas värmerörelse. Alltför höga temperaturer skadar dock cellerna.

Cellens yta: volymförhållande Ytan växer medan volymen förblir oförändrad

1

5

Total yta

6

150 750

Höjden x bredden x längden x antalet kuber

1

125

125

Yta i förhållande till volym

6

1,2

6

Höjden x bredden x antalet sidor x antalet kuber

Total volym

Det amerikanska sequoiaträdet kan bli över hundra meter högt. Detta världens högsta trädslag består av lika små celler som hos andra arter av växter. 32

1

En liten storlek på cellerna gör att ytan blir stor i förhållande till volymen, vilket gör transporten genom cellmembranet effektivare.


3.3 En- och flercellighet Encelliga organismer består av en enda cell, som ska klara av alla funktioner. Hos flercelliga organismer är de olika celltyperna beroende av varandra. Exempel­ vis är cellerna i växternas rötter specialiserade på att ta upp vatten och näringsämnen ur jorden. Sådant behöver växterna för fotosyntesen. Under marken kan växterna inte utföra fotosyntes på grund av ljusbrist, så de har blivit helt beroende av växter­ nas ovanjordiska delar. För att styra uppgiftsfördel­ ningen och utvecklingen av växten krävs under tiden för tillväxt effektiva sätt att styra funktionerna i de olika delarna. Forskning har visat att flercellighet har utvecklats flera gånger under livets utvecklingshistoria oberoende av varandra. Flercellighet måste alltså innebära en betydande fördel för organismerna.

ledningsvävnad

ledningsvävnad grundvävnad (parenkym) ytvävnad

Flercellighet gör det möjligt för organismerna att växa i storlek Flercellighet är en förutsättning för att livsformerna ska bli större. En större storlek innebär fördelar. Stora växter och alger får mer ljus för fotosyntesen utan att bli skuggade av något ännu större. Stora djur å andra sidan, kan röra sig och skaffa föda effektivare. Effektiviteten hos flercelliga organismer ökar genom att de celler som sköter vissa uppgifter kan specialisera sig strukturellt för sina arbetsuppgifter. Hos både växter och djur kan vi urskilja helheter av celler som liknar varandra sinsemellan. De kallas vävnader och kan definieras som celler med likartat utseende och likartad funktion. Celler som har olika uppgifter, skiljer sig också åt i fråga om sin upp­ byggnad. Cellernas livslängd varierar. Exempelvis lever cel­ lerna på ytan av människans tarmar endast några dygn medan vissa nervceller lever så länge som indi­ viden lever. Hos växter blir de döda cellerna ofta en del av växten. Exempelvis består både barken och veden hos ett träd av döda celler medan endast bla­ den och ett tunt skikt mellan barken och veden är levande. Specialiseringen av celler gör att det också bildas specialiserade könsceller. Könscellerna är en förutsättning för könlig förökning.

nervvävnad flytande vävnad (blod) epitelvävnad (ytvävnad) muskelvävnad bind- och stödje­vävnad (ben, brosk) Hos både växter och djur specialiserar sig cellerna strukturellt för sina arbetsuppgifter. Grupper av celler med liknande utseende och funktion kallas vävnader.

33


3.4 Cellernas energiomsättning

Energi binds i fotosyntesen

Cellernas energihushållning baserar sig på ATP Cellernas funktioner förbrukar mycket energi. Till jorden kommer energi främst från solens strålnings­ energi, som cellerna inte kan utnyttja direkt. Orga­ nismer med fotosyntes kan dock omvandla solens ljusenergi till kemisk bindningsenergi i organiska molekyler, som också de övriga organismerna kan använda sig av. Den viktigaste molekylen ur cellernas energiom­ sättningsperspektiv är adenosintrifosfat, det vill säga ATP. Trifosfat hänvisar till de tre fosfatmolekyler som ingår i molekylen. Bindningarna mellan de tre fosfat­ delarna brister lätt. Om en fosfatdel lossnar, bildas det adenosindifosfat (ADP) där två fosfatdelar finns kvar. När bindningen bryts frigörs mycket energi, som cellen kan använda. En cell kan under ett dygn förbruka miljontals ATP-molekyler och varje dag kan vi förbruka vår egen kroppsvikt i form av ATP. Av den anledningen är det viktigt att fosfatdelarna kan bin­ das till ADP-molekylerna på nytt, så att de omvand­ las till ATP-molekyler. Funktionsprincipen påminner alltså om laddningsbara batterier. Energin för bild­ ning av ATP-molekyler fås från cellandningen eller från foto- eller kemosyntes.

Organismer som har förmåga att fotosyntetisera kallas producenter. De kan framställa organiska mo­ lekyler från oorganiska och utnyttja deras kemiska bindningsenergi. Med hjälp av synligt ljus kan de gröna växterna och en del av arkéerna och bakterier­ na fotosyntetisera. Hos algerna och växterna äger fotosyntesen rum i specialiserade cellorganeller, kloroplaster. Hos prokaryoter, å andra sidan, finns ingen bestämd plats där fotosyntesen äger rum utan det sker här och där i cytoplasman. Med hjälp av strålningsenergin i ljus kan dessa organismer produ­ cera ATP. Eftersom ATP-molekylen är en instabil mole­ kyl, lämpar den sig inte för långtidslagring av energi. Vatten behövs för fotosyntesen eftersom det bidrar med väte. Syret i vattnet avges som en biprodukt. Av vätet och koldioxid som tas upp ur luften bildar väx­ terna glukos med hjälp av energin i ATP. Glukos är en betydligt stabilare molekyl än ATP och passar därför bättre för lagring av kemisk bindningsenergi. Av glu­ kosen kan växten också bygga upp olika sockerfören­ ingar och fetter för lagring av energi. En del av arkéerna och bakterierna har kemosyntes i stället för fotosyntes. I kemosyntesen kommer den energi som behövs för att bilda ATP från oorganiska molekyler, såsom svavelväte, ammoniak och järn­ föreningar eller organiska föreningar såsom metan i stället för från ljus. Tack vare kemosyntesen är liv möjligt även i livsmiljöer dit solstrålarna aldrig når.

energi frigörs P

energirik bindning

P

trifosfat

P P

basdel adenin

sockerdel ATP

P

P

difosfat

P

P

monofosfat

adenin ADP

energi binds

34

P

adenin AMP

En adenosinmolekyl består av sockret ribos och en adeninbas. En, två eller tre fosfatdelar kan bindas till molekylen. Cellernas energihushållning baserar sig i huvudsak på adensosintrifosfat med tre fosfatdelar och adenosindi­ fosfat som har två fosfatdelar.


Glukos och syre behövs för cellandningen Glukos som bildas i fotosyntesen är cellernas vikti­ gaste källa till energi, det vill säga ATP. Energifri­ göringen från glukosen börjar i glykolysen, som äger rum i cytoplasman. Glykolysen är en anaerob reak­ tion, det vill säga den kräver inget syre. I reaktionen frigörs två ATP-molekyler och väte. Cellen måste göra sig av med vätet som bildas eftersom det annars stoppar reaktionerna som är nödvändiga för utvin­ ning av energi. En del av cellerna avlägsnar vätet med hjälp av jäsningsreaktionerna om syre inte finns tillgängligt. Mjölksyrajäsning förekommer exempelvis hos vissa bakterier och i muskelcellerna hos många djur. Alkoholjäsning, vars slutprodukter är etanol och kol­ dioxid sker för sin del i exempelvis jästceller. Också hos vissa djur, såsom hos rudan som hör till mört­ fiskarna, förekommer jäsning under syrefria förhål­ landen. Vid jäsningen frigörs inte mera energi för användning i cellen men jäsningsreaktionerna ger vissa organismer möjlighet att leva under förhållan­ den där syre inte är tillgängligt. Jäsningen ger 2 ATP/ glukosmolekyl. Om cellen har syre, sker cellandningen efter gly­ kolysen. Med hjälp av cellandningen utvinner cellen

Rudorna kan leva i små och grunda vattendrag, vars vatten blir syrefritt under vintern. Rudorna får energi genom alkoholjäsning och den bildade alkoholen utsöndras via gälarna.

energi betydligt effektivare än genom jäsnings­ reaktionerna. Cellandningen består av en serie av komplexa kemiska reaktioner under vilka det bildas koldioxid. I slutet av reaktionerna avlägsnas vätet ef­ fektivt genom att det reagerar med syre och bildar vatten. Under cellandningen produceras ytterligare 34 ATP-molekyler. Hos eukaryoterna äger cellandningen rum i de specialiserade cellorganeller som kallas mitokondrier. Hos prokaryoterna sker cellandningen här och där i cytoplasman och över cellmembranet. I cellandningen bildas förutom ATP också värme. Exempelvis vid idrott fungerar musklerna mycket effektivt och förbrukar mycket energi, varvid det bildas mycket värme i cellandningen. Av den anled­ ningen blir det varmt när man idrottar. En låg tempe­ ratur dämpar de kemiska reaktionerna i cellen och därmed även cellandningen som ger cellen energi. Jämnvarma djur har lättare att hålla temperaturen jämn oberoende av omgivningens temperatur. Av den anledningen har jämnvarma organismer lättare att anpassa sig speciellt till kalla livsmiljöer. Den värme som behövs för att upprätthålla kroppstempe­ raturen kommer från cellandningen. Upprätthållan­ det av kroppstemperaturen ökar också energiför­ brukningen hos de jämnvarma organismerna.

Cyanobakterierna är bakterier som kan fotosyntetisera.

35


Hur energin binds och frigörs i cellerna syre näring • innehåller kemisk bindningsenergi koldioxid

ljusenergi

I djurceller: cellandning C6H12O6 + 6 O2 J 6 CO2 + 6 H2O glukos + syre J koldioxid + vatten + energi till cellen Om det inte finns syre tillgängligt, sker mjölk­ syrajäsning i stället. Jäsningen ger ett betydligt sämre energiutbyte än cellandningen. I växtceller: fotosyntes 6 CO2 + 6 H2O J C6H12O6 + 6 O2 koldioxid + vatten + ljusenergi J glukos + syre

koldioxid syre vatten

cellandning C6H12O6 + 6 O2 J 6 CO2 + 6 H2O glukos + syre J koldioxid + vatten + energi till cellen

Intressant!

En vilande människa förbrukar cirka 40 kilogram ATP-molekyler, som kroppen har bildat per dygn. Vid tunga idrottsprestationer kan det förbrukas 500 gram per minut. ATP fungerar ungefär som ett batteri och det kan ”laddas” med hjälp av glukos.

Lufttomma vakuumförpackningar är ett effektivt sätt att förvara livsmedel för de flesta bakterier kräver syre. En god hygien vid packningen är dock viktig eftersom listeriabakterier som gömmer sig i exempelvis livsmedel kan leva också utan syre. 36


S A M M A N F AT T N I N G

CENTRALA BEGREPP

` cellen • alla organismer består av minst en cell. • cellen är centrum för organismernas ämnesomsättning.

• • • • • • • • • • • • • •

` prokaryota • organeller saknas, undantag ribosomer • arvsmassan fritt i cytoplasman • cellen synnerligen liten ` cellernas energiämnesomsättning fotosyntesen • växter, alger och cyanobakterier binder ljusenergi i glukosn ` frigöring av energi under syrefria förhållanden • glykolys J jäsningsreaktioner • den frigjorda energimängden liten

` eukaryota • rikligt med cellorganeller • arvsmassan i kärnan • större celler, varierande storlek

kemosyntes • energi genom att oxidera oorganiska föreningar • hos en del av arkéerna och bakterierna

encellig flercellig eukaryot prokaryot cellorganell vävnad adenosintrifosfat kloroplast fotosyntes kemosyntes glykolys mitokondrie cellandning jäsningen

under syrerika förhållanden • glykolys J cellandning • stor energimängd frigörs

UPPGIFTER

1. Cellens byggnad a. Namnge de numre­ rade strukturerna på bilden. 1 b. Markera i vilken typ av celler struk­ 2 3 turerna finns: v = växtcell, d = djurcell, b = bakteriecell och s = svampcell.

4 5 6

2. Jämförelser av celler Jämför följande typer av celler sinsemellan: a. djurcell och växtcell b. bakteriecell och djurcell. 3. Syre- och koldioxidmängdens variation Tolka den vidstående figuren som visar syre­ och koldioxidvariationen i ett akvarium under ett dygn. Markera vilka påstående som är rätt respek­ tive fel. a. Kurvorna kunde visa ett akvarium där det finns enbart fisk. b. Ökningen i koldioxidmängd kan också förklaras med cellandningen som försiggår i växterna.

c. Om man tillsatte växter i akvariet skulle syre­ kurvan stiga ännu högre under dagen men sjunka lägre under natten. d. Den kraftiga ökningen av syrehalten under dagen kan förklaras med att växterna inte har någon cellandning på dagen utan endast foto­ syntes. e. Att koldioxidhalten sjunker kan förklaras med växternas effektiva fotosyntes. f. Om akvariet belystes med en lampa, skulle syrehalten hållas konstant på en hög nivå, medan koldioxidhalten ligger på en låg nivå. mg / l

tid 6.00

12.00

18.00

0.00

6.00

syre koldioxid

37


KAPITEL 9

Klassificeringen av organismerna

Den organismgrupp som man har identifierat mest arter av är stammen leddjur i djurriket. Av dem är den största gruppen insekter, av dem känner man till över en miljon arter.

96


VARFÖR identifierar och klassificerar man organismer?

VAD avses med livets mångfald?

på VILKA grunder klassificerar man organismerna?

Den fascinerande organismvärlden

D

en biologiska mångfalden, det vill säga biodiversiteten, innebär ärftlig variation inom arter, mellan arter och ekosystem. Med evolutionen har organismerna anpas­ sat sig till livet i väldigt olika livsmiljöer. Organismer har påträffats i för människan utmanande miljöer, som polarisarna, bergstoppar, djupt nere under mar­ ken och på bottnen av havet. Det mest mångformiga livet finns i regnskogarna och korallreven. Ingen vet exakt hur många arter som finns på jor­ den. Forskarna har hittat en bråkdel av alla organis­ marter och nya påträffas kontinuerligt. Bäst känner man till sådana arter som har varit antingen till nytta eller skada för människan. Stora arter som lever i

närheten av människan känner man till bättre än mikroskopiskt små arter som undviker människan eller som lever i extremmiljöer. Den största delen av de tills vidare oupptäckta arterna lever i regnskogarna och i havens djup. Uppskattningarna av hur många arter det finns sammanlagt varierar mellan 10 miljo­ ner till uppemot 1 biljon. Av identifierade och namn­ givna arter finns det i dagsläget cirka 2 miljoner. I Finland lever uppskattningsvis 50 000 arter, av vilka många ännu inte är identifierade. De olika organismernas byggnad, storlek och funk­ tion varierar mycket. Oberoende av olikheterna har alla organismer en gemensam stamform och alla or­ ganismer är alltså släkt med varandra.

97


Organismer som hör till samma domän klassifice­ ras efter släktskap i riken, av vilka det finns tiotals. De mest kända rikena är växter, svampar och djur. Organismerna klassificeras utgående från Arten utgör grundenheten i klassificeringen. Två egenskaper och släktskapsförhållanden individer tillhör samma art om de under naturliga Klassificeringen av organismer grundar sig förhållanden kan para sig med varandra och Läs mera: på deras byggnad, beteende och på jäm­ producera en fortplantningsduglig avkom­ ma. Individer av samma art påminner om förande studier av deras arvsmassa och 3.1, biokemi. Virus hör inte till organismerna cellbyggnaden varandra till utseendet eller till sina lev­ nadsvanor. Om mångfalden inom arten är eftersom de inte uppfyller kraven på orga­ s. 30–31 nismernas särdrag. Virus har varken cell­ stor, har arten en stor genetisk variation. struktur eller egen ämnesomsättning, det vill Om mångfalden är liten, är alla individer mycket säga de andas inte, äter inte och utsöndrar inget. lika i fråga om arvsmassan. Individer av samma art Virus kan inte föröka sig själva utan de förökar sig skiljer sig ändå klart från individer av andra arter. som parasiter i cellerna hos organismer, exempelvis hos människan. Organismerna indelas utgående från sin cellstruk­ tur i tre domäner: bakterier, arkéer och eukaryoter. Bakterierna och arkéerna är prokaryoter, de saknar cellkärna och arvsmassan ligger fritt i cytoplasman. Nya arter påträffas kontiEukaryoterna har en kärna som omges av ett nuerligt också i Finland. År 2019 beskrevs den för kärnmembran. Arvsfaktorerna, det vill säga gener­ vetenskapen nya blad­ na, ligger inne i kärnan. stekelarten Heterarthrus vikbergi.

9.1 Grunderna för klassificeringen

Intressant!

Antalet identifierade arter på jorden ryggsträngsdjur 73 000

arkéer 5 000

• däggdjur 6 500 • fåglar 10 000 • reptiler 11 000 • groddjur 8 000 • fiskar 35 000

bakterier 200 000

ryggradslösa djur 1 650 000

växter 427 000 • mossor 24 000 • ormbunksväxter 2 000 • nakenfröiga 1 000 • gömfröiga 400 000 svampar 100 000

• insekter 1 000 000

Flest arter har man funnit inom domänen eukaryoter – växter, svampar och djur. Särskilt många har man identifierat som insekter. Om vi jämför den nu kända mängden arter med den uppskattade verkliga artmängden, visar det sig att vi känner till minst antal arter från domänerna arkéer och bakterier samt från svamparna bland eukaryoter. När undersöknings­ metoderna utvecklas, kommer vi att lyckas identifiera betydligt fler arter också i de grupperna. Man uppskattar att det verkliga artantalet bakterier, arkéer och svampar rör sig om miljoner. 98


Pehr Kalm, botaniker

9.2 Betydelsen av att känna igen arter Artkännedom är till betydande nytta för människor För människor har det varit naturligt att klassificera och strukturera observationer. Artkunskaper hjälper oss att upptäcka förändringar i vår närnatur. Kun­ skap om den levande naturen stärker vårt förhållan­ de till naturen, gör oss mer motiverade att vårda och skydda miljön och den biologiska mångfalden. Kunskaper om den levande naturen är också vik­ tiga om man vill förebygga eller lösa globala eller lo­ kala miljöproblem. Biologiskt forskningsarbete gör det möjligt att förstå mångfalden i naturen bättre och att utveckla fungerande metoder att skydda den. Den stora mångfalden arter har varit till nytta för mänskligheten på många sätt. Med hjälp av informa­ tion från forskning har man utvecklat vårdmetoder för olika sjukdomar och mänskligheten har upptäckt många arter som används till exempel för framställ­ ning av mediciner. Livsmedelsproduktionen har ef­ fektiverats när forskarna har hittat nya arter som duger som föda. Vissa arter har gjorts produktivare genom förädling. Det har blivit möjligt att minska användningen av bekämpningsmedel när man har identifierat rovdjur som äter skadeinsekterna. Inom industriproduktionen har man kunnat ersätta svåra, arbetsamma, dyra eller energislukande produktions­ processer genom att utnyttja bakterier, arkéer och svampar. Välkända arter har tagits till hjälp också i miljö­ skyddet, till exempel för rening av avloppsvatten och luft samt för bindning av koldioxid i atmosfären. Att upptäcka och identifiera arter kan jämföras med en kapplöpning mot tiden. Många arter dör nämligen ut innan de hinner identifieras och namn­ ges. Då en oupptäckt art dör ut förlorar vi värdefull information om evolutionen och om funktioner i ekosystemen. Dessutom blir eventuella nyttiga egen­ skaper för evigt oupptäckta.

Aspirin är en antiinflammatorisk medicin, där det verksamma ämnet är acetylsalicylsyra. Ursprungligen upptäcktes salicylsyran i vide (Salix spp.) men senare har man lärt sig att framställa den i laboratorier. Stavelsen ”spir” i aspirin syftar på växten älgört (Filipendula ulmaria; förr Spiraea ulmaria) som också innehåller salicylsyra.

Parasitsteklar, som lever i Afrikas regnskogar, parasiterar på bland annat skalbaggslarver. Att uppsöka och identifiera parasitsteklar kan vara till nytta. I framtiden kommer människan möjligen att använda dem för biologisk bekämpning. Det skulle innebära att parasitsteklar används i stället för gifter för att bekämpa skadliga insekter. 99


fåglar

9.3 Organismernas släktträd Organismernas släktträd illustrerar livets mångfald Organismernas släktträd beskriver arternas mång­ fald, deras släktskapsförhållanden och utvecklings­ historia. Alla organismer har en gemensam urform även om de är mycket olika både till byggnad och levnadsvanor. De tidigaste och till sin byggnad enk­ laste organismerna ligger vid basen av släktträdet. Trädet illustrerar hur organismerna har utvecklats från urformen under oräkneliga generationer och miljoner år. Under evolutionens gång har det vuxit ut allt fler grenar i trädet.

däggjur

kräldjur

groddjur

gömfröiga nakenfröiga fröväxter

mossor kärlväxter

växter

ormbunksväxter grönalger

100

glaukofyter

rödalger


ringmaskar

manteldjur ryggsträngsdjur ryggradsdjur

leddjur

plattmaskar lancettfisk

fiskar

leddjur

tagghudingar

rundmaskar nässeldjur svampdjur

ryggradslösa

svampar

djur opisthokonta excavata

amöbor

BAKTERIER

kromalveolater EUKARYOTER

ARKÉER 101


B E K A N TA D I G M E D F O R S K A R E N

Carl von Linné, utvecklaren av klassificeringssystemet för ­organismerna Carl von Linné (1707–1778) skapade grunden för en vetenskaplig klassificering av organismerna. Han var intresserad av klassificeringen av organismer i sitt yrke som läkare och botaniker. Under Linnés livstid användes växter som medicin och det förutsattes av läkare att de också skulle ha kunskaper i botanik. Linnés mål var att namnge och klassificera alla växter, djur och bergarter. Han indelade organismerna i två grupper utgående från om de kunde röra sig eller inte. Svamparna räknades som växter. Från början av 1500-talet skrevs organismernas namn på latin eller grekiska. Namnen var mycket personliga och beskrivande. Exempelvis Arbutus caule erecto, foliis glabris serratis, baccis polyspermis var artnamnet för ett visst slags smultronträd, vilket betydde ”smultronträd med upprättstående stam, bladen hårlösa, sågtandade, bär med många frön”. Linné gjorde det enklare på 1700-talet och gav växterna tvådelade vetenskapliga namn som ersatte de mångordiga och beskrivande artnamnen. De nya artnamnen gavs ändå länge utifrån latin eller grekiska men numera kan det i princip vara vilket språk som helst. Det finns exempelvis en encellig organism som beskrevs vid Tvärminne zoologiska station, utanför Hangö, för cirka 30 år sedan. Den fick det vetenskapliga namnet Kiitoksia ystava. Under sin vetenskapliga bana skrev Carl von Linné flera verk, där han presenterade sitt klassificeringssystem. Hans mest kända verk är Systema Naturae, som gavs ut år 1735. Linné namngav 4 400 djur­ arter och 7 700 arter av växter. Hans livsverk kommer också till synes i att man respekterar och skyddar den nordiska naturen samt i läroämnet biologi i skolan. 102

9.4 Det hierarkiska klassificeringssystemet Linné utvecklade klassificeringsträdet för organismerna Carl von Linné var en svensk naturvetare, som ut­ vecklade grunderna för klassificering av organismer på 1700-talet. Han identifierade, namngav och inde­ lade organismerna i klasser, ordningar, släkten och arter utgående från deras gemensamma egenskaper. Under Linnés livstid kände man ännu inte till evolu­ tionsteorin och klassificeringen skedde långt utgåen­ de från organismernas utseende. Linné namngav arterna med binära (tudelade) veten­ skapliga namn. Tack vare de vetenskapliga namnen kan även människor med olika språk snabbt förstå, vilken art det är fråga om. De vetenskapliga namnen skrivs alltid med kursiv stil. I artens namn skriver man först släktnamnet och sedan det så kallade artepite­ tet. Exempelvis är den europeiska bäverns veten­ skapliga artnamn Castor fiber. Castor avser släktet bävrar, dit förutom den europeiska bävern även den amerikanska bävern (Castor canadensis) hör, epitetet fiber är endast begrepp för den europeiska bävern.

Den vetenskapliga klassificeringen av människan domän

eukaryoter

Eucarya

överrike

opisthokonter

Opisthokonta

rike

djurriket

Animalia

stam

ryggsträngsdjur

Chordata

understam

ryggradsdjur

Vertebrata

klass

däggdjur

Mammalia

underklass

placentala däggdjur

Eutheria

ordning

primater

Primates

underordning apor

Simiiformes

överfamilj

människoapor

Hominoidea

familj

stora människoapor

Hominidae

släkte

människor

Homo

art

människa

Homo sapiens


Organismerna klassificeras enligt släktskapsförhållanden Organismernas vetenskapliga indelning har olika hie­ rarkiska nivåer. Ju lägre nivå en organism befinner sig på i klassificeringen, desto mer släkt är arterna med varandra och desto flera gemensamma egenska­ per har de. Ett taxon innebär en grupp organismer som bildas och namnges efter släktskapsförhållanden. När man först granskar en organism, placerar man den i rätt domän och rike, som växt-, svamp- eller djurriket. Därefter indelas djuren i stammar för vilka man hos växter och svampar av tradition har använt det motsvarande ordet divisioner. Följande nivå kallas klass, där organismerna fortfarande hamnar på en ganska allmän nivå, såsom fåglar eller barrträd. Organismer som räknas till samma ordning har redan ganska många gemensamma drag, exempelvis hör människan och schimpansen till samma klass, primaterna. Familj är en grupp organismer, där det klart går att se släktskapet mellan arterna: exempelvis har de fiskar som hör till familjen laxfiskar, som laxen, öringen, siken och siklöjan, ett eget kännetecken, fettfenan som sitter bakom ryggfenan. Arter som hör till samma släkte påminner i allmänhet tydligt om varandra. Att skilja mellan europeisk och amerikansk bäver är svårt även för en erfaren biolog.

Kännetecken för familjen laxfiskar är fettfenan.

Intressant!

Med vetenskapliga namn kan man beskriva den för arten typiska livsmiljön eller speciella egenskaper. Många arter har fått namn efter betydelsefulla personer. År 1933 döpte en tysk insektssamlare en skalbagge efter den nyvalde rikskanslern till Anophthalmus hitleri. För tillfället håller arten på att dö ut eftersom många vill ha den i sina samlingar för namnets skull.

Den vetenskapliga klassificeringen av linnean domän

eukaryoter

Eucarya

rike

växtriket

Plantae

underrike

kärlväxter

Tracheobionta

division

fröväxter

Spermatophyta

underdivision gömfröiga växter

Magnoliophytina

klass

tvåhjärtbladsväxter

Magnoliopsida

ordning

väddväxter

Dipsacales

familj

kaprifolväxter

Linnaeaceae

släkte

linnea

Linnaea

art

linnea

Linnaea borealis

Linneasläktets vetenskapliga namn är tillägnat Carl von Linné, som utvecklade klassificeringen av organismerna. Linnean, Linnaea borealis, var denne betydelsefulla biologs favoritblomma.

103


9.5 Den nutida klassificeringen Den nutida klassificeringen av organismer grundar sig på jämförelser av DNA mellan arterna Linnés forskningsarbete har hjälpt biologer jorden runt att identifiera organismer. Det hierarkiska och logiska system som han utvecklade har fungerat ända fram till våra dagar. Den vetenskapliga klassifice­ ringen av organismer har däremot blivit noggrannare och förändras fortsättningsvis när undersöknings­ metoderna utvecklas och det kommer mer forsknings­ information. Att klassificera organismer enligt strukturella kännetecken är i dag en föråldrad metod. Modern klassificering sker i laboratorierna. Att undersöka arternas arvsmassa, det vill säga DNA, anses vara en pålitligare metod för att klarlägga släktskapsför­ hållanden. Med hjälp av moderna undersöknings­ metoder har forskarna samlat en enorm mängd ma­ terial. Till forskningsarbetets största utmaningar hör i dag behandlingen av materialet. För att jämföra DNA från olika arter kräves informationsteknisk och matematisk utrustning och applikationer med stor kapacitet. DNA­forskningen har ställvis revolutionerat den forskning som gjorts utifrån strukturella likheter. Två arter kan se så olika ut, att det är svårt att tro att de skulle vara nära släkt. Å andra sidan hör en art inte nödvändigtvis till den grupp som man skulle tro utgående från de yttre egenskaperna.

Det vetenskapliga klassificeringssystemet för organismer förändras och utvecklas ständigt Taxonomi är ett forskningsområde, som försöker be­ skriva, namnge och klassificera organismer enligt vetenskapliga principer. Systematiken å sin sida undersöker och utvecklar principerna enligt vilka organismerna klassificeras. Taxonomi är alltså en praktisk tillämpning av principerna. Klassificeringssystemet för organismer är inte väl­ etablerat och det utvecklas hela tiden. Principerna för klassificering kan förändras mycket snabbt när det ackumuleras ny information. Forskarna inom området diskuterar bland annat hur domäner och riken ska klassificeras. Enligt vissa forskare finns det bara två domäner, bakterier och arkéer och alla eukaryota or­ ganismer bildar ett rike bland arkéerna. En del av forskarna anser däremot att växter, svampar och djur bildar egna riken. Dessutom är det problematiskt att alla grupper inte är evolutionärt enhetliga. Exempel­ vis räknar man till grupperna kräldjur och fiskar arter som inte är släkt sinsemellan. Man har också föreslagit att virus borde räknas som en del av organismerna eftersom de har samma slags arvsmassa.

Ett kladogram är en vetenskaplig modell, en trädlik skiss, som beskriver organismernas klassificering, arternas evolutionshistoria och släktskapsförhållanden mellan arterna.

Familj: rosväxter

Familj: ranukelväxter

ros smultron gulsippa

vitsippa blåsippa

fjällsippa

äpple

Arternas svenskspråkiga namn är ibland vilseledande när man tittar på släktskapsförhållanden mellan arter. Gulsippan, blåsippan och vitsippan hör till familjen ranunkelväxter men fjällsippan hör till familjen rosväxter, dit också bland annat rosor, smultron och äppelträd räknas. 104


S A M M A N F AT T N I N G

` Organismer är alla levande varelser. ` Virus hör inte till organismerna för de är inte levande. ` Organismerna indelas i tre domäner: bakterier, arkéer och eukaryoter. ` De mest kända rikena bland eukaryo­ terna är växter, svampar och djur. ` Individer som hör till samma art kan fortplanta sig sinsemellan och producera fortplantningsdugliga avkommor.

CENTRALA BEGREPP

` Den vetenskapliga klassificeringen av organismer grundar sig på arter­ nas inbördes släktskapsförhållanden som utforskas med hjälp av DNA. ` Klassificeringen av organismer förändras och utvecklas kontinuerligt. ` Människor använder sig av information om arters egenskaper exempelvis inom miljövården, hälsovården, livsmedels­ produktionen och industrin.

•  •  •  •  •  •  •  •  •

organismerna domän prokaryot eukaryot rike art taxon taxonomi systematik

UPPGIFTER

1. Begrepp Skriv ned ett begrepp som passar ihop med beskrivningen. Biologisk U Pa. PG I F T E R mångfald. b. Utgör individer, som under naturliga förhållan­ den kan föröka sig med varandra och producera fortplantningsdugliga avkommor. c. En stor del av en eukaryot cell, som innehåller gener och som omges av ett kärnmembran. d. Organism, vars gener inte är isolerade av ett kärnmembran. e. Vetenskapsgren som försöker skapa och utveckla ett klassificeringssystem för organismer. 2. Den vetenskapliga klassificeringens nivåer a. Två arter hör till samma division. Är arterna växter, svampar eller djur? b. Två arter hör till samma ordning. Vilka andra klassificeringsnivåer är gemensamma för dem? c. Vilken klassificeringsnivå finns mellan klass och familj? d. På vilkendera nivån finns det flest arter, stammen eller familjen? e. På vilkendera nivån finns det flest arter, klassen eller släktet? f. På vilken nivå finns de arter som är närmast släkt med varandra?

3. Den vetenskapliga klassificeringen av organismer Identifiera organismerna på bilderna och klassifi­ cera dem i rätt domän och rike. Välj ut två arter som du presenterar med en noggrannare klassifi­ cering och ett vetenskapligt namn. a. b.

c.

d.

e.

f.

4. En forskargrupps presentation Lyssna på forskargruppens presentation och svara på frågorna. a. Vad undersöker forskargruppen? b. Vilka egenskaper förutsätts av forskarna? c. Vilken betydelse har forskarnas arbete?

105


K A P I T E L 14

Det anpassningsbara

djurriket

150


Näsapor kommunicerar med varandra på många sätt. I näsapornas evolution har den stora näsan haft en viktig funktion eftersom den lockar honor som parningspartner men den är också ett tecken på hög status i den sociala rangordningen i konkurrensen mellan hanarna. En gammal näsapshane kan ha en näsa som täcker hela munnen. Då måste apan lyfta undan näsan för hand för att kunna äta.

på VILKA gRuNDER indelas djur i olika huvudgrupper?

HuR skiljer sig djuren från andra grupper av organismer?

HuRDANA nyckel­ anpassningar har utvecklats hos djuren?

Djur kommunicerar effektivt

D

e första djuren utvecklades i havet för cirka 600 miljoner år sedan. På grund av sitt gemensamma ursprung klassificeras djuren tillsammans med svamparna i en grupp som kallas opisthokonta Svampar och djur är heterotrofa, det vill säga de behöver föda som produ­ cerats av växter och andra producenter. Djurcellerna har kärna men saknar cellväggar. Djurriket indelas i mer än 30 huvudgrupper, så kallade stammar. Närmare två miljoner djurarter har identifierats, men det sannolika artantalet beräknas vara 3−30 miljoner. I synnerhet hittar man kontinuerligt nya arter av insekter. En av de främsta anledningarna till att det finns så mycket djurarter är deras överlägsna

rörelseförmåga jämfört med andra organismer. Dess­ utom kan djurindivider i allmänhet kommunicera effektivt med varandra. Den största delen av alla djurarter är ryggradslösa, helt utan skelett eller med ett yttre skelett. Ryggrad finns hos fiskar, groddjur, reptiler, fåglar och dägg­ djur. Endast fåglarna och däggdjuren är jämnvarma. De håller aktivt kroppstemperaturen på en viss nivå. Kroppstemperaturen hos alla övriga djur varierar mycket efter omgivningens temperatur, så de räknas som växelvarma. De växelvarma djuren är ändå inte helt beroende av temperaturen i miljön utan de kan påverka sin temperatur bland annat genom att flytta till en varmare plats.

151


Djurrikets huvudgrupper

14.1 Svampdjur, nässeldjur och tagghudingar Svampdjuren är ospecialiserade organismer

SVAMP­ DJUR

Svampdjurens struktur är svampaktig och flexibel. Enskilda celler kan specialisera sig på olika funktio­ ner men det finns inte några egentliga vävnader eller organ. Svampdjuren är också de djur som släktmäs­ sigt står längst från människan. Svampdjuren bildar en ihålig kropp som uppstår genom att cellerna håller fast vid varandra. Födan bryts ned i enskilda celler och det finns inget separat matspjälkningssystem.

NÄSSEL­ DJUR

LEDDJUR

Nässeldjuren är genomskinliga och radiärsymmetriska RUND­ MASKAR

PLATT­ MASKAR

BLÖTDJUR

RING­ MASKAR

TAGG­ HUDINGAR

RYGGSTRÄNGS­ DJUR

152

Nässeldjuren består av två lager celler, mellan vilka det finns ett geléaktigt ämne. Nässeldjuren har enkla vävnader och organ. Till exempel regleras muskel­ cellernas rörelser av ett primitivt nervsystem. Det finns en enda kroppsöppning som fungerar som både mun och analöppning. Runt öppningen finns tentakler och på deras yta sitter nässel­ celler. I nässelcellerna bildas gift med vilket nässeldjuren dödar eller be­ Läs mera: dövar sina byten. Giftet hos vissa 5.2, om hur arter är farligt även för människan medusan förökar eftersom det kan innehålla ämnen sig, s. 55 som leder till blödningar eller på­ verkar hjärtverksamheten.

På tagghudingarnas radiärsymmetriska kropp finns ofta taggar Tagghudingarna lever endast i havet. Deras stöd­ struktur består av kalkplattor som kan ha taggar eller andra utskott. Ett vattenkärlsystem ansvarar för transporten av vatten, gaser, näring och avfalls­ produkter. Tagghudingarnas larver är bilateral­ symmetriska och de vuxna radiärsymmetriska.


Tvättsvampar är svampdjur som lever speciellt i Medelhavet och som fångas för att bli tvättsvampar. Den naturliga tvättsvamp som finns att köpa i affärer utgör svamp­ kroppens stödstruktur. Nuförtiden är en stor del av de svampar som finns i handeln odlade eller artificiellt till­ verkade av skumplast.

Nässeldjurens klasser

Sötvattensvampen, som också finns i Finland, får sin grön- eller gulaktiga färg av alger som lever i dess kropp.

mun och analöppning fångst­ tentakler

ljuskänsliga nervceller

NÄSSELDJUR förgrenad tarm

polypdjur

medusor

kubmaneter

svalg mun och analöppning

koralldjur

havsanemon (nässeldjur)

plattmask

Nässeldjuren är radiärsymmetriska. De kan delas i flera symmetriska delar, där man kan urskilja ovan- och undersida. Många andra djur är som plattmaskarna bilateralsymmetriska, det vill säga att de består av två symmetriska kropps­ halvor. Hos bilaterlsymmetriska djur kan man förutom ovan- och undersida urskilja en vänster- och högerhalva samt en fram- och en bakända. Det här gör att de har lättare att röra sig än radiärsymmetriska djur.

Tagghudingarnas klasser TAGGHUDINGAR

sjöstärnor

sjöborrar

sjögurkor

Sjöstjärnan och de flesta andra tagghudingar rör sig med hjälp av slangfötter. Slangfötterna rör sig beroende på tryckförändringar i de vattenkärl (ambulakralsystemet) som fötterna står i förbindelse med.

153


Klasser bland blötdjuren

14.2 Blötdjur (Mollusker)

BLÖTDJUR

musslor

snäckor

Många blötdjur har ett kalkskal bläckfiskarna

Blötdjuren är efter leddjuren djurrikets till artantalet näst största stam. De flesta blötdjur lever i havet eller i sötvatten men en del av arterna har också anpassat sig till ett liv på land. Blötdjurens mjuka kroppar täcks av ett kalkskal, som också fungerar som ett yttre skelett. Hos bläckfiskarna och hos sniglarna, som hör till klassen snäckor, är dock kalkskalet åt­ minstone delvis tillbakabildat. Hos vissa bläckfiskar har skalet omvandlats till en inre stödstruktur, som också kan fungera som ett flytverktyg.

14.3 Rundmaskar, plattmaskar och ringmaskar En del av rundmaskarna är viktiga nedbrytare

Bläckfiskarnas tentakler kan med hjälp av nervknippen självständigt behandla information utan att hjärnan är inblandad. En bläckfisk kan exempelvis öppna skruvkorken på en burk eller en flaska om den innehåller något intressant.

Rundmaskarna har en matspjälkningskanal med två öppningar, det vill säga munnen och anal­ öppningen är åtskilda från varandra. Organ för blod­ cirkulation saknas. Den osegmenterade kroppens starka yttre yta skyddar masken från att torka ut. Springmasken och många andra maskar är parasiter. I marken kan det finnas miljontals små rundmaskar, som verkar som nedbrytare, per kvadratmeter.

Intressant!

På skaldjursrestaurangen serveras vanligtvis blötdjur. Exempelvis hör musslor, sniglar och bläckfiskar till blötdjuren. Å andra sidan är kräftor, humrar och räkor kräftdjur. Skaldjur är alltså inget biologiskt begrepp utan en köksterm.

Tropiska rundmaskar kan ge människan elefantsjuka, där lymfsystemet i benen, brösten eller pungen skadas och vätska börjar ansamlas i vävnaderna. Det orsakar svår svullnad. 154

HK


Många plattmaskar är parasiter Plattmaskarna har ingen kroppshåla mellan huden och tarmen. Även matspjälkningsorgan sak­ nas eller är så ofullständigt utvecklade, att Läs mera: även avlägsnandet av avfallsprodukter sker 5.1, genom munnen. Fritt levande plattmaskar regenerations­ är exempelvis virvelmaskar medan andra, förmåga, exempelvis binnikemaskar och bandmas­ s. 51 kar, lever som parasiter i ett värddjur.

Ringmaskar har nervstege och en segmenterad kropp Ringmaskarnas segmenterade kropp är samman­ satt av flera nästan likadana delar, det vill säga seg­ ment. I varje segment finns nervknutor och en längs­ gående nervstam som sammanbinder dem och bildar en nervstege. I framändan fungerar två stora nerv­ knutor som en primitiv hjärna. Ringmaskarna har ett slutet blodomlopp. Således cirkulerar deras blod i separata blodkärl och är inte i direkt kontakt med andra celler. Ringmaskarna andas genom huden. Mat­ spjälkningskanalen har nästan alltid två öppningar, det vill säga mun och analöppning är åtskilda. Mas­ ken rör sig framåt med hjälp av rytmiska samman­ dragningar i muskulaturen.

bälte för könsceller (clitellum)

Den breda binnikemasken, som hör till plattmaskarna, fäster sig på insidan av värddjurets tunntarm. Den upptar näring direkt genom kroppsytan. Hos människan kan binnikemasken bli 20 meter lång. Dessutom kan flera binnikemaskar bindas samman. I Finland har man i tunntarmen hos en person hittat en kedja av binnikemaskar som var 135 meter lång.

analöppning vägg mellan segment

blodkärl stora nervknutor (primitiv hjärna)

Nervknutorna och daggmaskens nervstege. Nervknutorna står i förbindelse med sinnen som reagerar på exempelvis ljus och fuktighet.

njurar

tarm

matstrupe nervstege mun

stora nervknutor (primitiv hjärna)

nerknutor nervstam

155


Klasser bland leddjuren

14.4 Leddjur

LEDDJUR

insekter

spindeldjur

kräftdjur

Leddjuren är den artrikaste stammen inom djurriket mång­fotingar

Kräftdjur har mer än fyra par extremiteter. Murgråsuggan är ett 1–2 centimeter långt kräftdjur, som andas med gälar, även om den lever på land. I en alltför torr miljö torkar gälarna och klibbar samman. Därför trivs murgråsuggan bäst på fuktiga och skuggiga platser, exempelvis under stenar. Den äter förmultnande växter och är en viktig nedbrytare. huvud

Leddjuren har nervstege och öppet blodomlopp. Det innebär att kärlsystemet öppnar sig i kropps­ hålan och vätskan omspolar de inre organen. Blod och vävnadsvätska är inte separerade. Ett yttre kitinskal fungerar som skelett och skyddar mot uttorkning. Mer än hälften av alla organismarter hör till ord­ ningen insekter inom klassen leddjur. Insekter andas med trakéer som utgörs av tunna luftrör som genom­ korsar kroppen. Insekterna är inte stora eftersom and­ ningen genom trakéer är ganska ineffektiv. Muskel­ rörelser tillåter ändå insekterna att öka rörelserna i trakéerna. Insekterna genomgår en metamorfos under sin utveckling. Till en fullständig metamorfos hör ägg, larv, puppa och fullvuxen insekt (imago) som till ex­ empel en fjäril. En del arter har en ofullständig metamorfos, bland annat trollsländorna saknar puppstadiet och har i stället stadierna ägg, nymf och fullvuxen.

mellankropp (3 par ben)

primitiv hjärna matsmältnings­ kanal fasettögon känselsprön

Insekter har vanligtvis en tredelad kropp, som består av huvud, mellan­ kropp och bakkropp. På mellan­ kroppen sitter tre par ben. De har ofta ett eller två par vingar. På huvudet sitter två fasettögon, som består av flera likadana delögon (fasetter).

156

bakkropp

rörformigt hjärta könsorgan

körtelorgan nervstege


14.5 Manteldjur och lansettfiskar Endast en del av ryggsträngsdjuren är ryggradsdjur Alla ryggsträngsdjur har åtminstone under någon fas i individutvecklingen fyra karakteristiska strukturer: ryggsträng, nervrör (eller rörformad ryggmärg), gälar eller gälanlag och stjärtfena eller svans. Hos vuxna individer har de hunnit omvandlas till andra strukturer eller förtvinat. Ryggsträngsdjuren indelas i tre under­ stammar: manteldjur, lansettfiskar och ryggradsdjur. Manteldjuren är djur som sitter fast på oceanbott­ narna, där ryggsträngsdjurens gemensamma egen­ skaper syns hos larverna men försvinner så gott som helt hos de vuxna. De har en genomskinlig flask- eller krukformad kropp. Hos manteldjuren bildar rygg­ strängen en stödstruktur även hos vuxna individer. Lansettfiskarna är genomskinliga, under tio centi­ meter långa fiskliknande djur, som lever i haven. Hos ryggradsdjuren har ryggsträngen omvandlats till en ryggrad och den främre ändan av nervröret har utvecklats till en hjärna som skyddas av skallbenen. Ett inre skelett som bildats av ryggraden och andra beneller broskstrukturer gör att kroppsformen bibehålls. Musklerna fäster vid skelettet, vilket ger effektivare rö­ relse. Till ryggradsdjuren hör fiskarna, groddjuren, kräl­ djuren, fåglarna och däggdjuren. Endast hos de äldsta grupperna av ryggradsdjur, exempelvis rundmunnar och lungfiskar, finns ryggsträngen kvar till vuxen ålder.

Storleken hos manteldjur varierar mellan mikroskopiskt små upp till 30 cm. De krukliknande manteldjuren kan leva tillsammans med exempelvis mjuka koraller.

Understammar hos ryggsträngdjuren RYGGSTRÄNGDJUR

manteldjur

fiskar - rundmunnar - broskfiskar - benfiskar

lansettfiskar

groddjur (amfibier) - maskgroddjur - grodor (stjärtlösa groddjur) - salamandrar (stjärtgroddjur)

ryggradsdjur

kräldjur (reptiler) - ormar - sköldpaddor - ödlor - krokodiler

fåglar

däggdjur - kloakdjur - pungdjur - moderkaksdjur

157


14.6 Fiskar och groddjur Fiskarna var de första ryggradsdjuren

Nejonögon är fiskliknande varelser utan käkar, och hör till rundmunnarna, som har en trattformad sugmun, en hud utan fjäll och sju gälöppningar på vardera sidan. Många nejonögon är parasiter på fiskar. De skrapar ett hål i sidan på värdfisken med sina horntänder och suger näring av sin värd.

Fiskarna indelas i broskfiskar och benfiskar. Rund­ munnarna (nejonögon och pirålar) är inte fiskar utan bildar en egen klass. Rundmunnarna har en rund mun som de inte kan stänga eftersom de saknar käkar. Till broskfiskarna hör exempelvis hajar, rockor och störar, som har ett skelett som är uppbyggt av brosk. De har ingen simblåsa, utan de reglerar sim­ djupet genom att vara i konstant rörelse. Den största delen av de nu levande fiskarna hör till benfiskarna, som har ett helt förbenat skelett. De flesta benfiskar har en simblåsa. Genom att anpassa gasmängden i simblåsan kan de reglera djupet de simmar på. Gaser­ na kommer till simblåsan från det slutna kretsloppet, som är enkelt. På samma sätt transporteras överflödig gas tillbaka till blodet. Hos vissa fiskarter fungerar simblåsan också som röst- eller hörselorgan. Däre­ mot har simblåsan blivit en lunga hos lungfiskarna, som hör till benfiskarna. Faktum är att lungfiskarna liknar förfäder till nuvarande landlevande arter.

Fiskens byggnad njure hjärna

simblåsa

ryggmärg

fettfena (hos laxfiskar) sidolinjeorgan

näsöppning

gällock gälar

158

gallblåsa hjärta

lever

tunntarm magsäck

analöppning

romsäck hos honor (mjölkesäck hos hanar)


Groddjuren behöver en fuktig livsmiljö Klassen groddjur indelas i tre ordningar: maskgrod­ djur, stjärtlösa groddjur (grodor och paddor) och stjärtgroddjur (salamandrar). Groddjuren var de första utvecklade ryggradsdjuren på land under evolutionen men än i dag leker de i vatten och deras larver andas med gälar. Först i samband med metamorfosen ut­ vecklas lungor hos grodynglen. Även huden hos de vuxna grodorna måste hållas fuktig eftersom grod­ djuren delvis andas genom huden med hjälp av hud­ blodomloppet. Tack vare det kan flera salamander­ djur leva i vatten under långa tider och de behöver inte gå upp till ytan för att andas syre.

Maskgroddjuren är extremitetslösa, blinda djur som gräver i marken och äter maskar och larver i tropiska områden.

Finlands allmännaste groda är vanlig groda och den allmännaste salamandern mindre salamander. Tidigare kallades salamandern vattenödla. Namnet används inte mera eftersom den inte är en ödla. Dessutom lever salamandern huvudsakligen på land utom under fortplantningen. 159


14.7 Kräldjur och fåglar Kräldjuren är ryggradsdjur, fullt utvecklade för landliv Till klassen kräldjur hör exempelvis ormar, sköld­ paddor, ödlor och krokodiler. Viktiga egenskaper för reptiler är en torr och fjällig hud, andning med enbart lungor, lemmar, klor, inre befruktning och läderarta­ de ägg. Kräldjuren har ganska välutvecklade sinnen. Till exempel viftar ormar genom luften med sin två­ delade tunga för att samla in doftmolekyler. Ormar­ na har också ett välutvecklat temperatursinne men dålig hörsel. Hörseln är begränsad till uppfattningen av vibrationer.

Ormarnas skelett består av en skalle, ryggrad och revben. Människans ryggrad utgörs av endast cirka 33 kotor, medan ormens ryggrad kan ha upp emot 400, av vilka var och en, med undantag av den korta svansen, är fäst vid ett par revben.

Intressant!

Ormar och ödlor har två penisar. De använder ändå bara en gren av penis åt gången för parning eller så är de mer permanent antingen höger- eller vänsteranvändare.

Groddjur och kräldjur

Fiskar

I det enkla blodomloppet cirkulerar blodet från hjärtat till gälarna och därifrån syresatt genom vävnaderna tillbaka till hjärtat.

Syrerikt och syre­ fattigt blod blandas i viss utsträckning i ett trerummigt hjärta, med två förmak och en kammare. Hos många kräldjur finns en partiell mellanvägg i kammaren.

Fåglar och däggdjur

I ett fyrrummigt hjärta strömmar syrerikt och syrefattigt blod helt åtskilt. Blodcirkulationsorganen transporterar effektivt syre till cellerna och gör respiration möjlig. Vid respirationen frigörs värme, som är en förutsättning för att vara jämnvarm.

Ett slutet blodomlopp kan vara enkelt (tvårummigt hjärta) eller dubbelt (tre- eller fyrrummigt hjärta). I ett dubbelt kretslopp syresätts blodet i lungorna, återvänder till hjärtat och fortsätter genast till de övriga vävnaderna.

160


Endast fåglar har fjäderdräkt De arter som hör till klassen fåglar har två ben, näbb och fjädrar. Fåglarna är jämnvarma. Fjäderdräkten fungerar som en god värmeisolator. Ving- och stjärt­ pennor påminner till sin byggnad om vanliga fjädrar men är större och mer hållbara. Ingen av de nuvarande fåglarna har tänder. Därför sväljer många fåglar ned små stenar i sin muskelmage, där de hjälper till att spjälka födan. Matspjäknings­ apparaten slutar i kloaken, där också urinledarna och könskörtlarna mynnar. De flesta fågelhanar sak­ nar penis, men fåglarna parar sig genom att trycka kloaköppningarna mot varandra. Fåglarna ruvar sina ägg ända tills de kläcks. Nästan alla fåglar flyger med vingar, som utvecklats från de främre extremiteterna. Fåglar är lätta efter­ som deras ben är ihåliga. Luftsäckar som förgrenar sig från lungorna in i benen gör fågeln lättare och förbättrar andningen och därmed flygförmågan. Flygförmågan möjliggör snabb flykt, fångst av byten i luften och spridning till nya områden. Fåglarna har en god orienteringsförmåga. Tack vare den kan de årligen röra sig mellan fortplantnings- och över­ vintringsområdena. På så sätt kan de, beroende på årstid, vara på en plats där det finns gott om föda.

Vitkindade gäss flyger i plogformation. De utnyttjar en luftström som skapas av fågeln framför. Oftast är den äldsta fågeln ledare och om den tröttnar, tar nästa fågel ledarplatsen.

Grå papegojor och korpar kan planera inför framtiden. Om de erbjuds att välja mat eller ett betalningsmedel, som de vet att de senare kan byta till bättre mat, väljer de betalningsmedlet. Studierna av papegojor har gjorts vid Max Planck-institutet för ornitologi i Tyskland.

Vattenfåglar kan ha ett hudveck eller en fena täckt av hornämne fäst vid tårna för att underlätta simningen. När till exempel en gräsand landar i vattnet trycker den fram fötterna som ett landnings­ställ. Gräsandshonans brunaktiga skyddsfärg är viktig när hon tar hand om ungarna i vegetationen.

161


14.8 Däggdjur Däggdjuren föder upp sina ungar på mjölk

De äldsta däggdjuren födde inte ungar utan lade ägg. Näbbdjuren som lever i Australien lägger fortfarande ägg. Näbbdjuren har inga spenar, utan mjölken utsöndras genom huden på buken. Ungen slickar mjölken från hudytan med sin långa tunga.

En röd jättekänguru kan väga 90 kilogram. Ungen får inte tillräckligt med näring för att växa i livmodern, eftersom det inte bildas någon moderkaka. Därför föds ungen också mycket tidigt, med en vikt på 0,75 gram och en längd på 2,5 centimeter. Den kryper själv till moderns pung och fäster sig vid en spene. På bilden är en 30 dygn gammal unge i moderns pung.

162

Till klassen däggdjur hör kloakdjur, pungdjur och däggdjur med moderkaka. Livmodern och fosterhin­ norna ger fostret en miljö, där det kan utvecklas tryggt och säkert. Under tiden för embryonalutveck­ lingen utvecklas moderkakan och navelsträngen, som förbinder fostret och mamman och förser fost­ ret med näring. De flesta däggdjur har spenar (bröstvårtor). På latin heter däggdjuren Mammalia (mamma = bröst). Däggdjuren är de enda djur som producerar mjölk. Honan diar sina ungar med hjälp av spenarna. Spe­ narna förekommer i allmänhet parvis och antalet varierar mellan olika djurarter efter hur många ungar de vanligtvis får per gång. Den utskjutande delen i mitten av spenen är bröstvårtan där mjölkkanalerna mynnar. Ett typiskt särdrag för däggdjuren är pälsen som förhindrar att kroppstemperaturen sjunker. I områ­ den där årstidsväxlingarna är stora, kan pälsens tjocklek och färg variera mellan årstiderna. Pälsen, och att däggdjuren är jämnvarma, möjliggör anpass­ ning till olika livsmiljöer och klimatförändringar. Hos människan och många vattenlevande däggdjur är pälsen åtminstone i viss mån förtvinad. Delfiner, andra valar och sälar är exempel på vatten­ levande däggdjur. Eftersom kallt vatten leder bort värme från kroppen effektivare än kall luft, klarade sig individer med ett tjockt fettlager under huden bättre i det kalla vattnet. Därför har även nutida vat­ tenlevande däggdjur ett tjockt fettlager. De enda däggdjuren som kan flyga är fladdermöss. Mellan fingrarna på fladdermössens främre extre­ miteter har det utvecklats en läderaktig flyghud. Fladdermöss kan navigera i mörkret med hjälp av ekolokalisering.

Intressant!

Hos människan har modersmjölken en fetthalt på 3−5 procent och hos en klappmyts (blåssäl) till och med 60 procent.


S A M M A N F AT T N I N G

CENTRALA BEGREPP

` Svampdjuren saknar specialiserade organ och matspjälkningen äger rum i de enskilda cellerna.

` Ringmaskar och ryggsträngsdjur har ett slutet blodomlopp, där blodet cirkulerar i speciella blodkärl.

` I många av djurrikets stammar bildar de olika organen funktionella helheter eller organsystem som har hand om blodcirkulation, matspjälk­ ning och andning.

` Alla ryggsträngsdjur har åtminstone i något skede av individutvecklingen ryggsträng, nervrör, gälar eller gälanlag och stjärtfena eller svans.

` Ringmaskar och leddjur har en segmenterad kropp och nervstege. ` Blötdjur och leddjur har i allmänhet ett öppet blodomlopp där blodkärlen öppnar sig i kroppshålan och om­ spolar de inre organen.

` Hos ryggradsdjuren, det vill säga fiskar, groddjur, kräldjur, fåglar och däggdjur, har ryggsträngen omvand­ lats till en ryggrad bestående av kotor.

•  •  •  •  •  •  •  •  •  •

kropp vattenkärlsystem nervstege slutet blodomlopp öppet blodomlopp ryggsträng ryggmärg ryggrad simblåsa moderkaka

` Förutom ryggradsdjuren hör manteldjur och lansettfiskar till ryggsträngsdjuren. ` Endast fåglar och däggdjur är jämn­ varma, alla andra djur är växelvarma.

UPPGIFTER

1. Begrepp Vilken är skillnaden mellan följande begrepp? a. radiärsymmetrisk – bilateralsymmetrisk b. ofullständig metamorfos – fullständig metamorfos c. mask – larv d. r yggradsdjur – ryggsträngsdjur e. broskfisk – benfisk f. öppet blodomlopp – slutet blodomlopp g. enkelt blodomlopp – dubbelt blodomlopp 2. Jämförelse mellan olika djur Besvara frågorna. a. Varför räknas manteldjuren och lansettfiskarna till samma stam som ryggradsdjuren? b. Hur skiljer sig en haj och en val från varandra? c. På vilket sätt avviker kloakdjuren och pung­ djuren från de andra däggdjuren?

3. Klassificering av djur a. Namnge djurarterna på bild 1–4. b. Till vilka stammar hör djuren på bilderna? c. Hurdant nervsystem, blodcirkulationssystem och andningssystem har djuren?

1

2

3

4

4. Farliga djur Läs materialet om farliga djur och besvara frågorna. a. Vilken djurgrupp är globalt sett den farligaste för människan? Varför? b. Varför kan ett djur vara farligt för människan, även om det inte skulle vara dödligt? c. Vilken information är den mest överraskande i artikeln?

163


De mångsidiga kompetenserna i Diversitet BI1 Genom dina gymnasiestudier ska du utveckla en mångsidig kompetens. För det behöver du mer än rena ämneskunskaper. På det här uppslaget pekar vi på sex olika kompetenser och var i läromedlet de står i fokus. Kompetenserna tas upp i olika former av innehåll: i själva huvudtexten och bilderna i läromedlet, i uppgifter, i arbetet med olika genrer och olika språk i tal och skrift, genom att du fördjupar dig i forskning och fakta och reflekterar kring andras erfarenheter och upplevelser. Vi tipsar också om hur du kan koppla till dina kunskaper i andra ämnen!

De här innehållstyperna använder vi i våra läromedel

Basinnehåll

Uppgifter

Flera genrer

Flera ämnen

Här får du jobba med mångsidig kompetens i läromedlets text- och bildmaterial.

Här får du jobba med mångsidig kompetens i uppgifter till basinnehållet.

Här får du jobba med andra genrer än lärobokstext.

Här får du tips på andra ämneskunskaper du kan använda.

Kompetens för välbefinnande

Kommunikativ kompetens

Tvärvetenskaplig och kreativ kompetens

Forskning och fakta Här får du ta del av forskning och fakta utanför lärobokstexten.

Erfarenhet och upplevelser

Flera språk Här möter du flera olika språk.

Här får du ta del av enskilda individers erfarenheter och upplevelser.

Samhällelig Etisk kompekompetens tens och miljökompetens

Global och kulturell kompetens


E ko tisk m m ilj pe ök te om ns pe oc te h Gl ns ku ob ko ltu al m re o c pe ll h te ns

K vä om lb pe efi te nn ns an fö de r K ko om m m pe un te ik ns at iv Tv o ä ko ch rve m kre ten pe a s te tiv ka pl ns ig Sa ko m m hä pe lle te lig ns

HÄR HITTAR DU kompetenserna i läromedlet

6

Så här studerar du biologi!

10

1. Biologi, vetenskapen om livet

10

16

12 12 en 24 GE

2. Kännetecken på liv

27

3. Cellen är livets grundenhet

35 47

4. DNA är livets språk 58

5. Förökningen 6. Evolutionen grundar sig på naturligt urval

64

71

66 66 HI

7. Evolutionen ger upphov till artbildning 8. Evolutionsteorin grundar sig på forskning

74

82

86 99

9. Klassificeringen av organismerna

111 KE

10. Livets uppkomst på jorden

126

11. Växternas och djurens evolution

127 130

12. Växtrikets fängslande grönska 13. Mångfalden i svampriket är överraskande

146 154

14. Det anpassningsbara djurriket

154 HK

15. Människans evolution började i Afrika

166

172

166 HI

172

174 en

Begrepp

Totalt

1

3

19

2

3

3


ISBN 978-951-52-5337-8

9

789515

253378

Sanna Alho • Hanna Buuri • Jari Kolehmainen • Elisa Mehtälä • Petri Ojala • Mikael Segerstråle • Ralf Carlsson

Sanna Alho Hanna Buuri Jari Kolehmainen Elisa Mehtälä Petri Ojala Mikael Segerstråle Ralf Carlsson

BI 1 DIVERSITET Livet och evolutionen

Biologi BI 1 Diversitet (GLP 2021)

DIVERSITET Livet och evolutionen

BI 1