Karlsson Krigsman Molander Wickman
BIOLOGI 1
Karlsson Krigsman Molander Wickman
BIOLOGI 1
BIOLOGI 1 innehåller det som ämnesplanen för Gy11 föreskriver. Texterna är omfattande vilket ger möjlighet till urval och fördjupning. Indelningen är i följande kapitel: Ekologi Hållbar utveckling Celler byggnad Cellens genetik Individens genetik Evolution Etologi och beteende-ekologi Organismernas släktskap och ekologi
BIOLOGI 1
Boken kan användas på gymnasiet, komvux och naturvetenskapligt basår. I serien ingår: BIOLOGI 1 Lärarhandledning till Biologi 1 BIOLOGI 2 (utkommer 2012)
Best.nr 47-08523-1 Tryck.nr 47-08523-1
Omslag biologi_bok1.indd 1
11-01-25 10.09.44
BIOLOGI 1 Karlsson Krigsman Molander Wickman
Liber
001-078 01_Biologi_1_kap1.indd 1
11-01-25 10.31.08
ISBN 978-91-47-08523-1 © 2011 Janne Karlsson, Thomas Krigsman, Bengt-Olov Molander, Per-Olof Wickman och Liber AB redaktör: Cecilia Söderpalm-Berndes formgivare: Lotta Rennéus bildredaktör: Nadia Boutani Werner illustratör: Karl Jilg, Jan Olof Sandgren och Cicci Lorentzson omslagsfotografi: Två grodor (Rana temporaria) och en padda (Bufo bufo), Västerbotten, Sverige. Peter Lilja/The Image Bank/Getty Images
Fjärde upplagan 1 repro: Repro 8 AB, Stockholm tryck: 1010 Printing, Kina 2011
kopieringsförbud! Detta verk är skyddat av upphovsrättslagen. Kopiering, utöver lärares rätt att kopiera för undervisningsbruk enligt bonus-avtal, är förbjuden. bonus-avtal tecknas mellan upphovsrättsorganisationer och huvudman för utbildningsanordnare, t.ex. kommun/universitet. Den som bryter mot lagen om upphovsrätt kan åtalas av allmän åklagare och dömas till böter eller fängelse upp till två år samt bli skyldig att erlägga ersättning till upphovsman/rättsinnehavare. Liber AB, 113 98 Stockholm tfn 08-690 90 00 www.liber.se kundservice tfn 08-690 93 30, fax 08-690 93 01, e-post: kundservice.liber@liber.se
001-078 01_Biologi_1_kap1.indd 2
11-01-28 14.46.50
Till läsaren
D
enna lärobok är avsedd för kursen Biologi 1. En grundläggande
tanke som följt denna bok genom åren har varit att erbjuda en resonerande text med syfte att skapa inte bara teoretisk förståelse utan också insikter i hur kunskaperna kommer till användning. Varje större avsnitt har en inledande översikt och många exempel som levandegör resonemangen som ges i den löpande texten. I slutet finns sammanfattande frågor och en begreppskarta. Evolution och miljöfrågor utgör en samlande röd tråd genom boken. Med denna nya upplaga har boken uppdaterats och en rad illustrationer har förbättrats eller bytts ut. Stora delar har också omstrukturerats i enlighet med den nya ämnesplanen. En nyhet är de rutor med exempel på hur man samlar in, analyserar och tolkar data i biologisk forskning. Längst bak finns en ordlista. Till boken hör också en lärarhandledning. Avsikten har varit att skapa en modern bok som är lätt att läsa och förstå, samtidigt som den är gedigen innehållsmässigt sett. Kapitlen Cellers byggnad och Cellens genetik har skrivits av Janne Karlsson och Per-Olof Wickman gemensamt, Introduktion, Ekologi, Evolution och Individens genetik av Per-Olof Wickman, Hållbar utveckling av Thomas Krigsman, Etologi och beteendeekologi av Bengt-Olov Molander och Organismernas släktskap och ekologi av Janne Karlsson. Vi har granskat och bearbetat texten tillsammans och har därför ett gemensamt ansvar för bokens innehåll. Tre av oss, Janne Karlsson, Bengt-Olov Molander och Per-Olof Wickman, har också skrivit Biologi 2, som är den andra läroboken i serien. Författarna
3
001-078 01_Biologi_1_kap1.indd 3
11-01-25 10.31.11
Inledning 6
Konsumtion 135 Avfall 137
Ekologi 11
Biologisk mångfald 139
Cellers byggnad 157
Organismen och miljön 13 Kretslopp och flöden 23 Ekosystem på land 34
Cellernas byggstenar 158
Sjöar som ekosystem 48
Två huvudtyper av celler 160
Myrar som ekosystem 56
Hur man studerar celler 162
Ekosystemen i havet 59 Populationsekologi 66
Cellens genetik 165
Samhällsekologi 74
Hållbar utveckling 79
Nukleinsyrornas byggnad 167 Kromosomer består av DNA och proteiner 168 Luften 92 Försurningen 103 Vatten 111 Övergödning 115
Generna uttrycks 170 Generna ärvs 176 Hur vet man att DNA bär på arvet? 182 Genteknik och etik 184
Miljögifter 125
001-078 01_Biologi_1_kap1.indd 4
11-01-28 14.47.48
Etologi och beteende-ekologi 247
En historisk tillbakablick 192
Naturligt urval 249
Monogena egenskaper 195
Klassisk etologi 253
Polygena egenskaper 206
Beteendeekologi 264
Innehåll
Individens genetik 191
Ärftliga sjukdomar 207 Arvet och miljön 212 Avel och förädling 215
Organismernas släktskap och ekologi En kort översikt 281
Evolution 219
Eubakterier 284 Arkea 285 Hur organismerna grupperas och får namn 221
Eukarya 285
Livets historia 223
Svampar 289
Kartläggning av evolutionen 232
Djur 290
Gröna organismer 287
Evolutionens orsaker 236 Ekologi och evolution 243
Ordlista 300 Register 302
001-078 01_Biologi_1_kap1.indd 5
11-01-28 14.48.39
Kvinnan på bilden torkar alger för att undersöka hur de skulle kunna användas som livsmedel.
Vad är biologi? Biologi är vetenskapen om de levande organismerna. Till organismerna hör alla levande varelser som djur, växter, svampar och bakterier. En viktig uppgift för biologerna är att beskriva hur de levande varelserna ser ut och fungerar. De undersöker också hur olika saker påverkar dem. På så sätt försöker de kartlägga orsakerna till varför organismerna fungerar på ett eller annat sätt. Bara om man förstår orsakerna bakom går det att förutsäga vad som händer om något ändras. I jordbruket vet man till exempel hur olika gödningsämnen kan få grödor att växa bättre. Tack vare forskning om
orsakerna till olika sjukdomar vet vi idag också en hel del om hur vi kan bota dem. Forskningen i biologi strävar efter att på ett säkrare och exaktare sätt kunna förutsäga vad som händer med människor och andra organismer om något ändras. Men eftersom sambanden i naturen ofta är så invecklade, kan det kräva stor möda eller till och med ibland vara omöjligt att alltid säkert förutsäga vad som kommer att hända. Många av de samband som vi berättar om i den här boken är välkända och säkra, men vi beskriver också sådana som är mer osäkra.
6 Inledning
001-078 01_Biologi_1_kap1.indd 6
11-01-25 10.31.20
Inledning
DET KONTROLLERADE EXPERIMENTET I biologi är sambanden ofta invecklade, och det går inte alltid att säkert avgöra orsakerna bakom de samband som man hittar. En ständigt diskuterad fråga är sambandet mellan mat och hälsa. Som synes i figuren är dödsfall i bröstcancer vanligare i länder där man äter mer fett. Man kallar ett sådant samband mellan två variabler för korrelation. På x-axeln sätter man den variabel som man tror är en viktig orsak till förändringar i variabeln på y-axeln. Av detta skäl kallar man variabeln på x-axeln för den oberoende variabeln och den på y-axeln för den beroende variabeln.
I en amerikansk studie lät man därför 19 000 kvinnor under åtta år äta hälften så mycket fett som tidigare. Som jämförelse till experimentgruppen hade man en kontrollgrupp som fortsatte att äta som vanligt. När man jämförde de två grupperna så fann man ingen skillnad i förekomst av bröstcancer. Detta experiment ger alltså inget stöd för den korrelation man tidigare funnit. För att veta helt säkert behöver man dock göra fler undersökningar. Inte heller i ett experiment kan man alltid kontrollera allt. Det är också möjligt att åtta år är för kort tid. Antal dödsfall per 100 000
Men även om man finner ett samband mellan två variabler på detta sätt, kan man inte säkert säga att den oberoende variabeln (i detta fall fettintaget) verkligen orsakar förändringen i den beroende variabeln (i detta fall risken att dö i bröstcancer). Problemet med att tolka ett sådant samband är att det finns en massa andra saker som skiljer länderna åt. Det kan vara andra saker man äter eller helt andra levnadsvanor som ändras på samma sätt som fettintaget. För att veta bättre försöker forskare göra experiment där de bara ändrar en sak i taget. Detta kallas för ett kontrollerat experiment, därför att man håller variablerna under kontrollerade förhållanden.
Man kan tycka att en lärobok i biologi bara ska handla om det som man verkligen vet. För varför ska man lära sig sådant som man ännu inte riktigt vet? Men att studera biologi handlar inte bara om att känna till så kallade säkra fakta. Det handlar också om att förstå vad som är viktiga biologiska frågor och att själv kunna avgöra hur bra kunskaper det går att ha inom olika områden. Hur säkert är till exempel det som skrivs i tidningarna om hoten mot miljön?
Holland Storbritannien Danmark Canada Nya Zeland Schweiz
25
USA Irland Belgien Australien Sverige Tyskland Österrike Norge Frankrike Italien Tjeckien Finland Ungern Portugal
20
15
Polen Hong Kong Chile Bulgarien Spanien Venezuela Rumänien Grekland Panama f d Jugoslavien Colombia Puerto Rico
10
5
Mexico Filippinerna Japan Taiwan Sri Lanka Thailand El Salvador 0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
Totalt fettintag
Sambandet mellan antalet dödsfall i bröstcancer och totala fettintaget per person i olika länder.
En lärobok som bara handlade om det man säkert vet skulle ge en falsk bild av att man redan vet allt. I forskningen finns många spännande men också livsavgörande utmaningar kvar. Ingen vet idag säkert hur det första livet på jorden uppstod eller vad som styr utvecklingen av ett foster. Det finns också förhoppningar om att man i framtiden ska kunna göra vaccin mot sjukdomar som AIDS och malaria. Biologisk forskning behövs också för att få kunskap som kan hjälpa till att säkra tillgången på mat i världen.
Inledning
001-078 01_Biologi_1_kap1.indd 7
7
11-01-25 10.31.21
Organismer består av celler
Från molekyl till samhälle
De organismer som biologin handlar om har en hel del gemensamt. En tidig upptäckt var att de alla är uppbyggda av celler. En del är encelliga och består av en enda cell. Dit hör mikroskopiska organismer som bakterier och amöbor. Andra organismer är flercelliga och består av mängder av sammanhängande celler, som tillsammans bildar en enda organism. Hit hör växter, svampar och djur. Ett gränsfall mellan liv och död är virus. Till skillnad från andra organismer består virus inte av celler. En del vill därför inte kalla dem för organismer. Hur det än är med den saken, så kan virus, precis som de organismer som består av celler, föröka sig och skaffa avkomma. Något som förenar allt liv inklusive virus är deras förmåga att göra kopior av sig själva. En cell förökar sig genom att dela sig i två dotterceller. Människor föder människor och virus ger upphov till nya virus. Alla celler är uppbyggda efter i stort sett samma mönster, även om de kan se mycket olika ut. En cell är en behållare, som är omgiven av en tunn hinna, ett cellmembran. Inuti cellen finns förutom vatten också en mängd olika små strukturer, som sköter olika uppgifter. Cellmembranet och strukturerna i cellerna är uppbyggda av organiska föreningar, det vill säga kemiska föreningar med kedjor av kolatomer. Exempel på organiska föreningar är proteiner, fetter och kolhydrater. I cellen sker hela tiden olika kemiska reaktioner som behövs för att cellen ska fungera. Dessa kemiska reaktioner kallas för cellens ämnesomsättning. När du i ekologin läser om hur djur och växter omvandlar olika ämnen, till exempel i fotosyntesen, så kan det vara bra att veta att de här kemiska reaktionerna sker i alla de miljontals små celler som bygger upp de flercelliga organismerna.
I biologi är det stora och lilla beroende av varandra. För att förstå biologi kommer du att studera allt från organismernas minsta organiska föreningar till hela samhällen av arter, som skogar och ängar. En studie av hur de organiska föreningarnas molekyler fungerar hjälper dig att förstå hur cellerna fungerar. Hos flercelliga organismer bildar cellerna sedan vävnader. En vävnad är en samling celler som ser ut på ett typiskt sätt och har en viss funktion. Hos oss människor bildar till exempel muskelceller gemensamt en muskelvävnad, som kan dra sig samman och få en muskel att spänna sig. Olika vävnader bildar sedan organ, som också har särskilda funktioner. Ett visst organ, till exempel hjärtat, innehåller många olika vävnader, som muskelvävnad som får hjärtat att slå. Hjärtat innehåller också bindväv, som håller samman hjärtmuskeln. Tillsammans sköter dessa vävnader hjärtats uppgift att pumpa blod. En viss typ av vävnad finns ofta i flera olika organ. Muskelvävnad finns förutom i hjärtat bland annat i tarmarnas väggar och i kroppens muskler. Organen bildar tillsammans en organism, som är nästa steg i den biologiska storlekstrappan. Om vi fortsätter mot allt större biologiska enheter, så grupperar biologerna sedan organismerna i populationer och arter. Arter består av grupper av individer, där de olika grupperna inte har så mycket kontakt med varandra. Abborrar i två olika sjöar har inte så stora möjligheter att träffas, trots att de hör till samma art. Sådana åtskiljda grupper av en art brukar man kalla populationer. En viss art kännetecknas av att den normalt bara kan få avkomma med artfränder. Slutligen, när vi når den största grupperingen inom biologi, talar vi om samhällen. Samtliga populationer av alla olika arter som lever på en plats, brukar man kalla för ett organismsamhälle eller helt enkelt ett samhälle.
8 Inledning
001-078 01_Biologi_1_kap1.indd 8
11-01-25 10.31.21
Inledning
Ett samhälle kan vara en skog med alla växter, djur och andra organismer som finns där. I figuren intill kan du göra en resa från de största beståndsdelarna till de minsta, som biologerna studerar i en skog. (a)
(b)
ledningsvätska vävnad för fotosyntes
(c) hudskikt
kloroplast
vätskefylld blåsa
(d) cellvägg
H2C CH
CH3 CH2CH3
H3C
N
N Mg
H3C
N
N CH3
CH2
En resa från samhälle till molekyl i en barrskog. En skog (a) är ett samhälle med populationer av olika arter av djur och växter. En sådan population är till exempel alla tallarna i skogen. Varje enskild tall är en organism som har olika organ som sköter olika funktioner. Barren sköter fotosyntesen medan kottarna bildar frön som sköter förökningen (b). Organen består i sin tur av olika vävnader. I bild (c) visas ett tallbarr i genomskärning med några av dess viktigaste vävnader. Ledningsvävnaden sköter transporten av olika ämnen i barret. Alla vävnader består av celler. Just i vävnaden för fotosyntes finns celler som innehåller kloroplaster. I bild (d) visas en sådan cell i genomskärning. I kloroplasterna finns klorofyllmolekyler (e) som hjälper till vid fotosyntesen. Klorofyllmolekyler finns i alla gröna växter med fotosyntes, men de är bara en av de tusentals olika sorters organiska molekyler som växtcellen innehåller. Organiska molekyler är de minsta beståndsdelarna som är typiska för levande varelser.
CH2 O C O CH2
CH2CH3 O
CH C CH3 CH2 CH2 CH2 CH CH3 CH2 CH2 CH2 CH CH3 CH2 CH2 CH2 CH CH3
(e)
CH3
Inledning
001-078 01_Biologi_1_kap1.indd 9
9
11-01-25 10.31.21
Bokens innehåll och uppbyggnad Denna bok, Biologi 1, handlar om ekologi, miljöfrågor, genetik, evolution och djurens beteenden. Sist i boken finns en översikt av alla de olika typerna av organismer. I Biologi 2 behandlas bland annat cellens, människans och växtens biologi. Som du kommer att upptäcka redan i första kapitlet om ekologi, är det viktigt att hålla reda på om egenskaperna som det talas om finns hos molekyler, celler, organismer, populationer, samhällen eller hela ekosystem. Samtidigt är det viktigt att förstå hur det som händer i det lilla och det stora hänger ihop. Vad cellerna gör påverkar till exempel hela organismen, eftersom den nästan bara består av celler. Varje större avsnitt inleds med en översikt av det som kommer att behandlas mer i detalj senare i avsnittet. I den inledande översikten beskrivs också vad som är syftet med avsnittet och vilka frågor som det behandlar. Meningen är att du ska få en idé om det som följer och vad som kan vara särskilt viktigt. I själva avsnittet berättar vi sedan utförligt hur man kan resonera för att förstå det som behandlades i den inledande översikten. Vi ger också många olika exempel för att ge en
#FHSFQQTLBSUB
består av
3VUPS
'zSCJOEFMTFMJOKFS
innehåller
med
#FHSFQQ
'zSCJOEFMTFPSE
är oftast
talar om
4VCTUBOUJW
4BNCBOEFO
uppfattning om hur resonemangen kan användas på det som verkligen finns och händer i organismerna och i naturen. De viktiga termer som behandlas i ett visst avsnitt visas med kursiv stil. Första gången termen används ger vi också en förklaring av vad termen betyder. För att göra det lättare för dig, finns viktiga termer dessutom samlade i en ordlista längst bak. Varje avsnitt avslutas med frågor. Det exakta svaret på frågorna finns inte alltid i texten. Meningen är att du ska kunna öva dig att använda avsnittets resonemang på andra än bokens exempel. Som en sammanfattning avslutas också avsnitten med en begreppskarta. Den beskriver schematiskt hur de viktigaste begreppen i avsnittet hör ihop. Ett exempel på en enkel begreppskarta finns till vänster. Den visar just de begrepp som är viktiga för att kunna läsa en begreppskarta. I de gröna rutorna finns själva begreppen, som oftast är substantiv. Förbindelselinjerna visar vilka begrepp som hör samman. På linjerna finns förbindelseord, som närmare talar om på vilket sätt begreppen hör ihop. En begreppskarta läser du vanligtvis uppifrån och nedåt. Men ibland finns förbindelselinjer också i andra riktningar. En begreppskarta kan se ut på många sätt. Du kan själv försöka göra en begreppskarta, innan du läser den som finns i boken. Det är en bra övning för att lära sig hur begreppen hänger ihop. I vissa av bokens kapitel finns särskilda rutor som ger exempel på forskningsmetoder inom biologi. Du har redan stött på en ruta som behandlar hur medicinska forskare har använt korrelationer och experiment för att undersöka sambandet mellan kost och cancer. Andra rutor behandlar hur man använder modeller, ställer upp hypoteser eller hur statistik kan användas. Alla de metoder som nämns i rutorna är allmänna och vanliga inom forskningen i biologi och viktiga att känna till om du vill göra egna undersökningar eller bedöma forskningsresultat.
10 Inledning
001-078 01_Biologi_1_kap1.indd 10
11-01-25 10.31.22
Ekologi
ekologi
001-078 01_Biologi_1_kap1.indd 11
11
11-01-25 10.31.22
Inledande översikt
Vad handlar ekologi om? Ekologi handlar om samspelet mellan organismerna och den omgivande miljön. Ekologer försöker förstå hur miljön påverkar hur vanliga arter är, var de finns någonstans och varför de ser ut eller fungerar på ett visst sätt. Typiska ekologiska frågor är: Hur kan man hindra utfiskning? Varför uppträder skadedjur bara vissa år? Syftet med det här kapitlet är att du ska kunna ställa ekologiska frågor och kunna besvara dem med hjälp av förklaringar som bygger på samspelet mellan organismerna och miljön.
Vad menas med miljön? Miljön är organismernas omgivning. Den innefattar både den levande och icke levande miljön. Den icke levande miljön är klimatet, marken, luften och vattnet. När ekologerna studerar den icke levande miljön mäter de olika abiotiska faktorer. De kan vara kemiska faktorer eller fysikaliska faktorer. Kemiska faktorer är olika kemiska ämnen. Hit räknas bland annat pH och mängden närsalter i marken. Fysikaliska faktorer har med energitillgången och klimatet att göra. Exempel är temperatur och solljus. Den levande miljön beskrivs med hjälp av biotiska faktorer. När man studerar de biotiska faktorerna så försöker man förstå hur organismerna påverkar varandra, det vill säga hur de är miljö för varandra. Många djur äter till exempel växter, och en del växter behöver bin eller fjärilar som pollinerar deras blommor. De olika miljöfaktorerna samspelar med varandra. Det är därför viktigt att studera både abiotiska och biotiska faktorer tillsammans. Hur bra en växt trivs kan till exempel bero både på hur mycket daggmaskar det finns (en biotisk faktor) och på hur mycket det regnar (en abiotisk, fysikalisk faktor).
Hur förändras organismerna av miljön? Organismerna förändras på olika sätt av miljön. För att se vad det kan betyda kan vi se närmare på ett vanligt träd som tallen. En tall som får mycket närsalter och vatten blir större än en tall som inte får det. Sådana förändringar där enskilda individer förändras av miljön kallas individuella förändringar. De sker under en individs livstid. Förändringar kan också betyda att hela populationer förändras genom att de blir vanligare eller ovanligare. Tallen kan till exempelvis bli sällsyntare därför att granen blir vanligare och konkurrerar ut tallen. Sådana förändringar kallar man ekologiska förändringar. Ofta måste man studera en art under flera generationer för att se ekologiska förändringar. Slutligen kan miljön gynna uppkomsten av helt nya egenskaper som inte har funnits hos en art tidigare. I en framtid kanske ett torrare klimat gör så att tallen utvecklar tjockare barr, som skyddar den bättre mot uttorkning. Sådana förändringar kallas evolution, och de tar ofta mycket längre tid än ekologiska förändringar. Ekologer studerar framförallt ekologiska förändringar. Men eftersom miljön påverkar organismerna genom individuella förändringar och genom evolutionen, så måste ekologerna ta hänsyn till och studera sådana förändringar också. Ofta är det individuella förändringar som gör att ekologiska förändringar sker. Mindre regn kan göra att tallen får färre frön. Det kan i sin tur få tallen att bli sällsyntare. Det här kapitlet handlar främst om individuella och ekologiska förändringar. Hur miljön ger upphov till evolution av organismerna behandlas särskilt i kapitlet Evolution. abiotisk = icke levande biotisk = levande evolution lat evolutio = upprullande, utveckling
12 Ekologi
001-078 01_Biologi_1_kap1.indd 12
11-01-25 10.31.24
Organismen och miljön Inledande översikt Varje art har formats under en lång tids evolution. Under årmiljoner har dess egenskaper och behov anpassats till en viss miljö. Organismer kan därför inte finnas var som helst. En växt från Afrikas regnskogar kan inte leva i Sverige, och en fisk dör på land. Kunskaper om organismernas behov gör det lättare att förstå hur miljön kan påverka hur vanliga de är. Att ta reda på vilka behov en utrotningshotad art har, kan till exempel vara ett första steg för att rädda den. Alla organismer behöver materia och energi. Materia, det vill säga atomer av olika grundämnen, behöver organismerna till de organiska föreningar som deras celler består av. Energi behöver de för att bilda nya organiska föreningar, för att transportera ämnen i kroppen, och för att röra och förflytta sig. Men även om alla organismer behöver materia och energi, så har de olika sätt att skaffa sig det. Förutom tillgång på materia och energi, kräver organismer också att en rad andra abiotiska och biotiska faktorer för att leva. En fisk kan behöva en viss salthalt i vattnet och en blomväxt någon speciell insekt för att sprida sina pollen. I det här avsnittet besvaras frågor om vad organismerna behöver för att klara sig, alltså för att överleva, växa och fortplanta sig. Syftet är att du ska få grundläggande kunskaper om just detta. Vi börjar med organismernas behov av energi och materia.
Organismernas egenskaper har anpassats till sin miljö. Under evolutionen har organismerna anpassats på olika sätt till de krav miljön ställer på dem. Bilden visar de olika sätt som framfoten har utvecklats på hos däggdjuren. a) bäver, b) schimpans, c) människa
Ekologi
001-078 01_Biologi_1_kap1.indd 13
13
11-01-25 10.31.24
Behovet av energi och kolföreningar Behovet av kol och energi hänger ihop. Det beror på att organismerna behöver energi för att bygga upp stora organiska föreningar ur små kolföreningar. En del av denna energi lagras samtidigt i de stora organiska föreningarna som bildas. Lite förenklat kan man säga att ju mer kolatomer en förening innehåller, desto mer energi finns lagrad i den. De stora organiska föreningarna innehåller därför mer energi än de små kolföreningarna. C6H12O6 + 6 O2 Æ
6 CO2
+ 6 H2O + energi
socker + syre Æ koldioxid + vatten + energi Kemisk reaktion för cellandningen.
Hur får organismen kol och energi?
Fotosyntesen Alla organismer behöver grundämnet kol till sina organiska föreningar. De gröna växterna får sina kolatomer från koldioxiden i luften. Av koldioxid och vatten bildar växten sedan syre och socker. Detta sker i bladen och växtens andra gröna delar. För denna kemiska reaktion krävs energi. Växten tar energin från solljuset och hela reaktionen kallas därför för fotosyntes. En del av energin från solljuset lagrar växten i sockermolekylerna. Syret som bildas i fotosyntesen, avges till luften. Sockret, däremot, behåller växten och använder för att bygga upp ännu större organiska föreningar, bland annat cellulosa, stärkelse och fett. Cellulosa ingår i växtcellernas väggar och bildar den ved som ger växten stadga. Fett och stärkelse använder växten för att lagra energi. Det är inte bara växter som har fotosyntes, det har även alger och blågröna bakterier. Alla de här organismerna innehåller det gröna färgämnet klorofyll som fångar in energin i solljuset, med vars hjälp de kan omvandla koldioxid och vatten till socker. Gemensamt för växter, alger och blågröna bakterier är alltså att de kan bilda organiska föreningar som socker ur oorganiska föreningar som koldioxid och vatten. Sådana organismer kallas autotrofer. Eftersom de använder just fotosyntesen för detta, kallas de för fotoautotrofer.
6 CO2 + 6 H2O + ljusenergi Æ C6H12O6 + 6 O2 koldioxid + vatten + ljusenergi Æ socker + syre Kemisk reaktion för fotosyntesen.
När stora organiska föreningar bryts ner i mindre, frigörs energi. Den frigjorda energin kan organismen använda till sina olika behov. Men organismen behöver inte stora organiska föreningar bara för att lagra och sedan vid behov utvinna energi. De behövs också för att bygga upp själva organismen. Det är just därför som behovet av kol och energi hänger nära samman.
Cellandningen Djur, svampar och de flesta bakterier kan inte utnyttja koldioxid som näring. De måste äta organiska föreningar från levande eller döda organismer för att skaffa sig materia och energi. Sådana organismer kallas heterotrofer. Att organiska föreningar innehåller energi blir uppenbart när ved brinner, alltså när cellulosa reagerar med syre och bildar koldioxid och vatten. En hel del av den energi som funnits bunden i cellulosan frigörs då som värme. Liknande kemiska reaktioner ger heterotro-
14 Ekologi
001-078 01_Biologi_1_kap1.indd 14
11-01-25 10.31.29
ferna energi från de organiska ämnen de äter. I deras celler förbränns de organiska föreningarna tillsammans med syre till koldioxid och vatten. Denna reaktion kallas cellandning. Alla organismer med cellandning behöver syre, annars dör de. En stor del av den energi som frigörs vid andningen bildar värme, som avges till omgivningen. Men all energi omvandlas inte till värme, utan en del används för att bygga upp nya organiska föreningar eller för andra energikrävande processer, som att röra sig.
Fotoautotrofer har både fotosyntes och cellandning Även fotoautotrofernas celler andas ständigt. Hos dem finns nämligen både fotosyntes och andning. Vid cellandningen använder fotoautotroferna en del av de sockermolekyler som de bildade vid fotosyntesen. Genom cellandningen skaffar sig växterna den energi de behöver för att transportera ämnen och för att bilda andra ämnen som de behöver än socker. Växterna kan bara använda energin i solljuset för att tillverka sockermolekyler.
Kompensationspunkten Cellandningen påverkas inte av ljuset. Fotosyntesen avtar däremot med minskad ljusstyrka och därför sker ingen fotosyntes på natten. Andningen tär då på de upplagrade energirika föreningar som växten bildat under dagen. Föreningar som stärkelse och fetter kan nämligen omvandlas till sockermolekyler igen och användas i cellandningen. Men också på dagen kan ljuset vara så svagt att fotosyntesen bildar färre sockermolekyler än vad som behövs i cellandningen. Den ljusstyrka där fotosyntesen bildar precis så mycket sockermolekyler som används av andningen kallas kompensationspunkten. Under kompensationspunkten tär en växt på sina förråd av sockermolekyler i form av stärkelse eller fett, och dör till slut. Över denna punkt bildar fotosyntesen ett överskott, som växten
kan lagra som stärkelse och fett. Skogsväxter, som harsyra, har lägre kompensationspunkt än växter på öppna marker. De klarar sig därför bättre i den skuggiga skogen.
klorofyll grek chloros = grön, phyllon = blad autotrofer grek autos = själv, trofe = näring
Organismernas behov av andra grundämnen Förutom kol behöver organismerna även en rad andra grundämnen, som ingår i de föreningar som bygger upp dem. Bakterier och svampar kan få de här grundämnena genom att ta upp olika ämnen och joner som finns lösta i markvattnet eller i de vattensamlingar som de lever i. Varje art är specialiserad på att använda vissa föreningar och joner. En särskild förmåga finns hos några bakterier, som kan skaffa sig kväveatomer från kvävgasen som finns i luften. Hit hör bland annat de kvävefixerande blågröna bakterierna. Djur får de ämnen som de behöver genom att äta och dricka. Ofta behöver djuren ämnena i en särskild form. En del djur äter bara kött, andra äter bara bestämda växter. Vissa djur måste dricka mycket vatten, medan andra klarar sig med ytterst små mängder.
heterotrof grek heteros = annan, olika
Landsköldpadda. Sköldpaddor som lever i torra miljöer kan ofta klara sig med vattnet i växterna de äter.
Ekologi
001-078 01_Biologi_1_kap1.indd 15
fotosyntes grek phos = ljus, synthesis = sammanställning
15
11-01-25 10.31.30
Växternas behov
Växten får koldioxid och syre från luften. Alla andra ämnen tar dock växten upp med rötterna. Växterna kan bara ta upp vatten och lösta joner genom rötterna. Det här betyder att växterna fyller hela sitt behov av materia med ämnena koldioxid, syre och vatten samt med lösta joner. De lösta joner som växterna tar upp, kallas med ett gemensamt namn för närsalter. Hit hör framförallt joner som nitrat, ammonium, fosfat, järn, kalium, magnesium och sulfat. Saknas något av dessa närsalter får växten problem att klara sig. Nitratjoner och ammoniumjoner innehåller kväve. Kväve ingår i mängder av organiska föreningar hos alla organismer. Det finns bland annat i proteiner. Genom fosfatjonerna skaffar växterna sig fosfor. Fosfor behövs till många beståndsdelar i cellen, bland annat i
CO2
solenergi
Närsalter bl a NO –, 3 NH +, SO 2–, PO43–, 4 4 Fe2+, Mg2+, K+
H2O
cellmembranen och DNA. Brist på magnesium, som ingår i klorofyll, leder till att den gröna färgen försvinner från bladen och att plantan växer långsammare. Brist på närsalter begränsar ofta tillväxten i naturen. Jordbrukare tillför därför gödning med bland annat nitratjoner, fosfatjoner och kaliumjoner för att öka avkastningen. För höga halter av lösta salter kan också vara ett problem för växterna. Vid havsstränder med hög salthalt i marken lever speciella arter. Bara de med rötter som har särskilda anpassningar för höga koncentrationer av salter klarar sig. De olika miljöfaktorerna i marken hänger nära samman. Brist på vatten leder till uttorkning. Växternas celler består till stor del av vatten och skadas om vattenhalten förändras alltför mycket. Men en hel del växter tål ganska kraftig uttorkning. Bladen hos många träd klarar att förlora vatten motsvarande en tredjedel av vikten. Flera lavar och mossor klarar fullständig uttorkning. Vattnet transporterar också upp närsalter i växten, vilket gör att vattenbrist även ger brist på närsalter. Mängden vatten i marken påverkar dessutom rötternas möjlighet att andas. Syre löser sig sämre i vatten än i luft. Därför kan vattendränkta rötter få syrebrist som hämmar tillväxten. Surhetsgraden i marken påverkar växten, men bara mycket låga och höga värden (under pH 4 och över pH 8) är direkt skadliga. Men surhetsgraden når sällan så extrema värden i naturen. Viktigare är att det finns ett samband mellan pH och mängden närsalter i marken (sidan 39).
Växtens behov. En växt kan tillverka alla organiska föreningar den behöver ur solenergi och olika oorganiska ämnen. Kol till socker hämtas från koldioxid ur luften. Alla andra grundämnen hämtas från närsalter lösta i vatten, som tas upp av rötterna ur marken. Bara någon procent av växtens vikt kommer från närsalterna och själva jorden. Det mesta är omvandlad koldioxid och vatten. Syre visas inte i bilden. Syre används inte för att bygga upp ämnen i växten, utan bara för att förbränna socker vid cellandningen.
16 Ekologi
T k i
001-078 01_Biologi_1_kap1.indd 16
Vä t
bh
K l Jil
11-01-25 10.31.37
Toleransområde och optimal temperatur för snöskyttesvampen. Snöskyttesvampen är en skadegörare i tallplanteringar. Den påminner ytligt om mögel. Den angriper tallbarr som under vintern har legat under snötäcket. Efter snösmältningen blir barren rödbruna. Svampen växer snabbast vid de temperaturer som råder under våren. Snöskyttesvampens krav har studerats noga för att effektivisera bekämpningen.
Nisch En arts behov kallas dess ekologiska nisch. Nischen talar om vad en art behöver för att överleva, växa och fortplanta sig. Den beskriver när arten trivs bäst, men också vad arten överhuvudtaget tål. En fullständig beskrivning skulle innehålla artens alla krav på biotiska och abiotiska faktorer. Men i praktiken är detta ofta ointressant. Istället försöker man finna de faktorer i artens nisch som är viktiga för att förstå ett visst problem, till exempel vad som begränsar artens utbredning eller vilka faktorer som kan ha gjort en art mer sällsynt (sidan 66). De naturtyper där en arts nisch finns kallas artens habitat. Ett habitat är en plats. Nischen är däremot en beskrivning av artens behov av abiotiska och biotiska faktorer. Giraffens habitat är savannen, medan giraffens nisch bland annat är dess behov av föda och ett särskilt klimat.
tillväxt (mm/dag) 40 30 20 10 0 -5
0
+5
+10 +15 +20 +25 temperatur (°C)
habitat lat habitare = bebo
Ekologi
001-078 01_Biologi_1_kap1.indd 17
17
11-01-25 10.35.39
Vissa arter kräver mycket speciella faktorer för att kunna leva, andra har ett bredare register. I Antarktis finns isfisken, som bara överlever mellan cirka minus två och plus två grader. Rudan, som finns i Sverige, klarar temperaturer mellan noll och fyrtio grader. Dessa olika grader av specialisering förklaras utifrån de naturliga variationer i temperatur som förekommer i respektive arts habitat. I haven vid Antarktis är temperaturen i genomsnitt minus 1,8 grader och varierar bara några tiondels grader. I de små gölar där rudan lever, kan skillnaderna i temperatur mellan sommar och vinter bli mycket stora. Även arter med ett brett toleransområde fungerar bäst vid vissa speciella omständigheter. Man säger att sådana omständigheter är optimala. Snöskyttesvampen växer bäst vid femton grader, även om den också kan trivas vid temperaturer över och under denna. Allmänt gäller regeln att en art inte kan vara bäst på allting. Detta är en viktig princip,
som förklarar varför olika arter lever i olika miljöer. Ett exempel kan visa varför. Över ett fält går en stig. På stigen växer groblad. Det är en seg och platt växt, tätt tryckt intill marken. Bredvid stigen växer höga smala växter som konkurrerar om ljuset. Dessa kan inte leva på stigen eftersom de inte tål att bli nertrampade. Groblad får å andra sidan inte tillräckligt med ljus bredvid stigen. När omständigheterna avviker kraftigt från de optimala kan de i längden vara skadliga för organismen. Sådana omständigheter sägs ge upphov till stress. Numera orsakar människans utsläpp skadligt höga koncentrationer av vissa ämnen i miljön, som vätejoner via surt regn (sidan 103). Andra ämnen, som normalt inte förekommer i naturen, kan vara giftiga i mycket låga koncentrationer. Hit hör till exempel dioxiner (sidan 133). Här är det meningslöst att tala om ett optimalt värde, eftersom organismen inte har något behov av dessa ämnen.
optimal lat optimus = bäst
Jämnvarma
Växelvarma
vanlig näbbmus
ko
smaragdödla
mississippialligator
Vikt (kg)
0,008
270
0,03
50
Kroppsyta (m2)
0,004
3
0,01
1,3
Kroppsyta/vikt (m2/kg)
0,5
0,01
0,3
0,03
Energibehov (W)
0,5
270
0,004
2
Energibehov/vikt (W/kg)
65
1
0,15
0,04
Kroppstemperatur (oC)
39
39
20
20
Djurens storlek och sätt att värma sig påverkar deras energibehov. Data från fyra djur som har hållits inomhus vid 20 grader. Ett jämnvarmt djur måste hålla sig varmt och använder mycket mer energi räknat per kroppsvikt än ett växelvarmt djur. Det jämnvarma djuret måste därför äta betydligt mer (energibehovet). Dessutom behöver stora jämnvarma djur relativt sett mindre energi än små jämnvarma. Alligatorns totala energibehov är av dessa båda skäl bara fyra gånger större än näbbmusens, trots att alligatorn väger 6 000 gånger mer.
18 Ekologi
001-078 01_Biologi_1_kap1.indd 18
11-01-25 10.31.41
Djurens värmebalans Som vi har sett spelar temperaturen en viktig roll för om en organism ska trivas eller inte. Bland djuren är balansen mellan temperaturen i omgivningen och kroppstemperaturen särskilt intressant. Mäter man kroppstemperaturen hos en talgoxe eller en älg, spelar det ingen roll om det är skugga eller sol, sommar eller vinter, den är ändå densamma. Fåglar och däggdjur är jämnvarma, vilket betyder att de har en jämn kroppstemperatur, som inte påverkas av omgivningen. De flesta däggdjur har en kroppstemperatur på ungefär 37 grader. Hos fåglar är den något över 40 grader. Alla andra djur är växelvarma. Hos ett växelvarmt djur ändras kroppstemperaturen med temperaturen i omgivningen. Fåglar och däggdjur kan hålla en hög och jämn kroppstemperatur därför att deras förbränning bildar mycket värme. Ju mindre ett jämnvarmt djur är, desto mindre värme producerar det. Samtidigt förlorar det lilla djuret sin värme fortare, därför att det har en större yta i förhållande till sin volym. Resultatet blir att små jämnvarma djur måste producera stora mängder energi för att hålla sig varma. Små däggdjur och fåglar äter därför mer och har mycket högre förbränning i förhållande till sin kroppsvikt än stora jämnvarma djur, trots att de har samma kroppstemperatur. Växelvarma djur behöver inte värma upp sig med hjälp av sin förbränning. De äter därför mycket mindre än de jämnvarma djuren. Växelvarma djur kan höja kroppstemperaturen med hjälp av solen. I skuggan har husflugan samma temperatur som luften. Men sätter den sig i solen istället, kan den höja sin temperatur med ända upp till femton grader över lufttemperaturen. Solen är en viktig värmekälla för växelvarma djur. I ett landskap kan klimatet ändras på bara några meter eller till och med på ännu mindre avstånd. Man säger att mikroklimatet ändras.
På det öppna, solbelysta fältet är det varmare nära marken än högre upp i vegetationen. Många växelvarma djur utnyttjar skillnader i mikroklimat för att hjälpligt påverka sin temperatur. Kalla dagar flyger till exempel många dagfjärilar bara i lä längs soliga skogskanter. Musklerna kräver nämligen en temperatur runt 30 grader för att kunna röra vingarna tillräckligt snabbt för flygning. På blåsiga, öppna marker, eller i skuggan, skulle en fjäril snabbt kylas av och bli oförmögen att flyga.
utvecklingstid
40
30
20
10
0 20
30
40
temperatur (°C)
Temperaturen påverkar utvecklingshastigheten hos växelvarma djur. Bland växelvarma djur går ofta utvecklingen från ägg till vuxen snabbare ju varmare det är. Husflugans utveckling tar fem gånger så lång tid vid 15 som vid 30 grader. Men djur klarar inte av att bli hur varma som helst. Det finns en optimal temperatur. Blir kroppstemperaturen för hög skadas cellerna. Detta märks hos husflugan på att utvecklingen blir allt långsammare när temperaturen stiger över 30 grader. Blir det varmare än 40 grader dör larverna.
Mikroklimatet påverkar också hur fort växelvarma djur växer. Ju varmare det är desto fortare blir de fullvuxna. Men alltför höga temperaturer är skadliga och många djur uppsöker då skugga.
Ekologi
001-078 01_Biologi_1_kap1.indd 19
19
11-01-25 10.31.41
Miljön förändras vuxna ålars födoområde
Miljön för en organism är aldrig konstant längre tider. Många organismer byter miljö som en naturlig del av sin livscykel. Fiskar kan vandra till speciella vatten, där leken sker. De mörtar som lever i Östersjöns brackvatten vandrar på våren upp i sötvatten i bäckar och åar för att leka. I lekvattnet tillbringar ofta fiskarnas yngel sin första tid innan de sedan vandrar tillbaka. Ännu mer dramatiska är miljöförändringarna för groddjur och insekter, till exempel myggor, där larverna lever i vatten medan de vuxna djuren lever på land.
lekområde
Ålens vandringar. Ålen leker i Sargassohavet. De nykläckta ynglen vandrar sedan med havsströmmarna till våra breddgrader. Vid sex till sju års ålder är de redo att vandra tillbaka.
När miljön ändras, flyttar ökengräshoppan. I tropiska och subtropiska delar av världen finns vandringsgräshoppor. En art är ökengräshoppan som det står skrivet om i Bibeln. Ökengräshoppan finns i de regnfattiga delarna av Afrika, men flyttar från torra områden till områden med regn. Svärmarna av flyttande gräshoppor kan bli så stora att de förmörkar himlen. De största svärmarna kan täcka hundratals kvadratkilometer. Ökengräshoppan äter dagligen en mängd som
motsvarar ungefär den egna vikten. En stor svärm äter upp det mesta av växtligheten där den far fram och kan förstöra skördar för tusentals människor. Forskning om vandringsgräshoppor har idag gjort det möjligt att i viss mån kontrollera dem, och stora svärmar är därför ovanligare nu än förr. Man kan idag i viss mån förutsäga när svärmar ska utvecklas och bekämpa dem innan de blir för stora.
20 Ekologi
001-078 01_Biologi_1_kap1.indd 20
11-01-25 10.31.42
Även vissa jämnvarma djur tillbringar vintern i vila, till exempel igelkottar och fladdermöss. Andra arter fortsätter att vara aktiva eller flyttar till gästvänligare trakter. Det är mest fåglar som flyttar, men det förekommer också bland en del däggdjur. Renen rör sig till exempel mellan sommarbetet i fjällen och vinterbetet i skogen nedanför.
Äggflotte
Ägg
puppa
larv
vuxen insekt
suger blod
parning lång dag eller varmt al
t
sommar, vår
sv
Miljövillkoren i ett bestämt område förändras också. Vissa villkor förändras cykliskt med en viss rytm under dygnet eller året. Förändringar kan också ske i en viss riktning och över längre tidsperioder, som när ett hygge växer igen. Slutligen kan förändringar inträffa utan något som helst mönster. Det kan vara stormar, skogsbränder eller giftutsläpp. Individer av en art har egenskaper som hjälper dem att överleva vissa förändringar, medan andra förändringar leder till att arten försvinner tillfälligt eller varaktigt från området. Som ett exempel på hur organismerna klarar miljöförändringar kan vi se närmare på hur de överlever vintern. På våra breddgrader är vintern för de flesta djur och växter en period då tillväxt och förökning upphör. Många organismer använder förändringar i dagarnas längd eller i temperaturen som signaler på att vintern närmar sig. Organismernas hormonsystem påverkas av dessa signaler, och de börjar förbereda sig för vintern. De kan behöva bygga upp ett näringsförråd, uppsöka vinterkvarter eller omvandlas till ett särskilt stadium. Många organismer utvecklar en större tolerans mot låga temperaturer än annars under året. För landlevande växter är vintern en torrperiod, då vattnet i marken fryser. Vintern tillbringar de därför i vila, med förråd av näring som hjälper dem att skjuta nya skott kommande vår. Fleråriga (perenna) växter övervintrar som plantor. Ettåriga (annuella) växter övervintrar som frön. Även många djur tillbringar vintern i vila. Bland växelvarma djur sjunker förbränningen med temperaturen, och all aktivitet upphör vid en viss temperatur. Insekter har ofta ett för arten typiskt stadium som de övervintrar i. Bland getingar övervintrar bara befruktade honor, medan de flesta gräshoppor övervintrar som ägg. Det finns också insekter som flyttar längre sträckor.
honor i vintervila
kor
t
g da
el
le
r
Livscykeln hos den vanliga stickmyggan. Bara befruktade honor övervintrar. När de kommer fram på våren suger de blod och lägger sedan sina ägg på ytan av mindre vattensamlingar. Där lever sedan larverna av mikroorganismer och förmultnande organiska ämnen. Myggorna avgör med hjälp av dagarnas längd och temperaturen vilken årstid det är, och om de ska föröka sig direkt eller gå i vintervila. Normalt hinner den vanliga stickmyggan med ett par generationer under sommaren.
Ekologi
001-078 01_Biologi_1_kap1.indd 21
21
11-01-25 10.31.43
FRÅGOR 1. Förklara vad som menas med a) abiotiska och biotiska faktorer b) kompensationspunkt c) nisch d) habitat e) optimal f) stress g) mikroklimat 2. a) Vilken betydelse har vatten, pH och mängden närsalter i marken för växten? b) Vad kan orsaken vara att många krukväxter dör om man vattnar dem för mycket? 3. Ge exempel på autotrofer och heterotrofer. a) Hur får deras celler energi? b) Hur får deras celler materia? c) Vad använder deras celler energi och materia till? 4. Hur påverkar kroppsstorleken ett jämnvarmt djurs värmebalans? 5. Varför behöver inte ett växelvarmt djur äta lika mycket som ett jämnvarmt djur som väger lika mycket? 6. Ge exempel på hur växter och djur har anpassat sig till miljöns förändringar under året. 7. När man undersökte storleken på blåmusslor på Västkusten och i Östersjön så fann man att de var mindre ju lägre salthalten var. Man antog då att det var den låga salthalten som stressade blåmusslorna och som gjorde att de inte kunde bli lika stora. a) Varför behöver man göra ett kontrollerat experiment för att säga om denna korrelation verkligen är ett orsakssamband? b) Hur skulle du göra ett sådant experiment?
OJTDI TPN jS FO CFTLSJWOJOH BW
PSHBOJTNFOT LSBW TPN VUHzST BW
NBUFSJB BUPNFS
BOESB PNTUjOEJHIFUFS
TPN UBT GSlO
OjSTBMUFS
$0 ) 0
PSHBOJTLB GzSFOJOHBS
Q)
LWjWHBT
TBMUIBMU
TZSFIBMU
BOESB PSHBOJTNFST IKjMQ
FOFSHJ TPN UBT GSlO
MKVT GPUPTZOUFT
PSHBOJTLB GzSFOJOHBS
WjSNF GSlO PNHJWOJOH
22 Ekologi
001-078 01_Biologi_1_kap1.indd 22
11-01-25 10.31.43
Kretslopp och flöden Inledande översikt Ibland studerar ekologer samspelet mellan hela samhällen och den icke levande miljön. Samhället tillsammans med den icke levande miljön kallas för ett ekosystem. Ekosystem är alltså samhällen som en skog eller en sjö, inräknat inte bara organismerna utan också den abiotiska miljön. I det här avsnittet ska vi titta närmare på hur energin och materien rör sig genom ett ekosystem som helhet. Här behandlas hur energin från solen fångas upp av växterna och långsamt omvandlas av de olika organismerna. Det behandlar också hur några viktiga grundämnen bildar kretslopp i ekosystemen.
Hur materia och energi rör sig i ett ekosystem Som exempel på hur energi och materia rör sig i ett ekosystem kan vi titta på hur det kan se ut i en skog. Näringsbasen på land, alltså det som alla organismer lever på, direkt eller indirekt, är framförallt de gröna växterna. Med hjälp av fotosyntesen omvandlar växterna koldioxid och vatten till organiska föreningar. En del av de organiska föreningarna blir tillväxt. På en ek bildas till exempel nya skott och rötter, och stammen ökar i omkrets. Andra organiska föreningar blir på nytt koldioxid och vatten vid växternas cellandning. Olika djur lever sedan av växterna. På eken lever larverna av en fjäril som kallas ekvecklaren. Precis som eken använder ekvecklarna näringen från bladen både till att växa och till cellandning. Ekvecklarna blir i sin tur uppätna av lövsångare.
Kunskap om hur ekosystemen fungerar som helhet behövs eftersom organismerna är så beroende av varandra och av den abiotiska miljön. Om till exempel en skogsägare vill förstå hur mycket närsalter som finns tillgängligt för träden, så behövs kunskaper om hur ämnena i närsalterna cirkulerar mellan organismerna, vattnet, luften och marken. Kunskaper om hur ämnena rör sig i ekosystemet har hjälpt oss att förstå också hur olika utsläpp påverkar ekosystemen. Vad händer till exempel med alla ämnen som kommer från bilavgaser? I det här avsnittet får du först en allmän översikt av hur materia och energi rör sig genom ekosystemen och sedan får du möjlighet att se närmare på enskilda delar av dessa flöden och kretslopp.
Det finns också nedbrytare som lever på lämningar som avföring och vissna löv. Även dessa organiska föreningar har först bildats vid fotosyntesen. Precis som andra organismer, använder nedbrytarna de organiska föreningarna för att växa och till cellandningen. Den koldioxid som bildas av organismerna vid cellandningen blir åter tillgänglig för växterna och kan bindas i nya organiska föreningar. På detta sätt ingår koldioxiden i ett kretslopp. Förutom koldioxid och vatten tar växterna också upp närsalter. Även närsalterna binds i de organiska föreningarna. När djuren och nedbrytarna äter, bryter de ner en del av de organiska föreningarna till närsalter igen och avger dem sedan på olika sätt. Djur förlorar närsalter med urinen. Särskilt effektiva är nedbrytare som svampar och bakterier på att omvandla organiska föreningar till närsalter. På så sätt blir ämnen som kväve, fosfor och kalium åter tillgängliga för växterna. Dessa ämnen ingår alltså precis som koldioxid i ett ständigt kretslopp. Ekologi
001-078 01_Biologi_1_kap1.indd 23
23
11-01-25 10.31.43
Bildförteckning Antonsson Ulf/Myra 249(2) Bachman Bill/Photo Researchers/IBL Bildbyrå 139 Bauer Scott/US Department of Agriculture 163(2) Biophoto Associates/Photo Researchers/IBL Bildbyrå 162(1), 194(2) Blickwinkel/Alamy 13(2) Breider Jan-Michael/Naturfotograferna/IBL Bildbyrå 272 Breloer Gero/Dpa/IBL Bildbyrå 142 Bridgeman Art Library/IBL Bildbyrå 220 Brännhage Bo/Naturfotograferna/IBL Bildbyrå 236 BSIP/NordicPhotos 129 Burgess Jeremy/Science Photo Library/IBL Bildbyrå 161(2) Bäckström Kent/Myra 44 Clevestam Dick/Naturbild 269(2) Damberg Anders/Geobild 32 David M. Phillips/Photo Researchers/IBL Bildbyrå 160(1) David R. Frazier/Photo Researchers/IBL Bildbyrå 76(1) De Malglaive Etienne/Gamma/IBL Bildbyrå 20 De Meester Johan/Ardea/AllOver Press 152 Desmier Xavier/Rapho/IBL Bildbyrå 146 Dirscherl Reinhard/LOOK-foto/IBL Bildbyrå 281 Discover West Australia 225 Doerr Cornelia/Age Fotostock/IBL Bildbyrå 273 Dowsett/Science Picture Library/IBL Bildbyrå 284 Dutcher Jim & Jamie/NGS/Getty Images 267(2) Ehrenström Fredrik/Naturfotograferna/IBL Bildbyrå 108 Ekström Göran/Naturfotograferna/IBL Bildbyrå 11 Eliasson Michael 216 England M.D./Ardea/AllOver Press 249(1) English Jack/Age Fotostock/IBL Bildbyrå 186 Erbe Eric/US Department of Agriculture 163(1) Eye of Science/Science Photo Library/IBL Bildbyrå 285 Eyevine/IBL Bildbyrå 137 Fermariello Mauro/Science Photo Library/IBL Bildbyrå 189 Fogden Michael & Patricia/Corbis/Scanpix 276(1) Fujiwara Yoshihiro/Jamstec 223(1) Gaston K J 47 af Geijerstam Bengt/Scanpix 215 Gerth R/Age Fotostock/IBL Bildbyrå 88 Gibbons Bob/Science Photo Library/IBL Bildbyrå 196 Grundsten Claes/Naturfotograferna/IBL Bildbyrå 289 Grüner & Jahr/Ina Agency Press 269(1) Schmidbauer H/Age Fotostock/IBL Bildbyrå 204(2) Hagman Tore/Naturfotograferna/IBL Bildbyrå 40(1), 151, 275(1) Hallberg Lars-Olof/Naturfotograferna/IBL Bildbyrå 72(2) Hansson Per/SLU-Umeå 17(1) Harrison Anthony/Ardea/AllOver Press 86 Harvey Martin/Alamy 264 Hawtin P, Univerity of Southampton/Science Photo Library/IBL Bildbyrå 160(2) Heick Volker/Dpa/IBL Bildbyrå 13(3) Helgesson Bruno/Naturfotograferna/IBL Bildbyrå 288(1) Hill Mike/Age Fotostock/IBL Bildbyrå 165 Hinsch Jan/Science Photo Library/IBL Bildbyrå 287 Hosking Eric & David/Corbis/Scanpix 254 Iijima Masahiro/Ardea/AllOver Press 262(1) Imamori Mitsuhiko/Minden/GreatShots 245 Jarnemo Lars/Naturfotograferna/IBL Bildbyrå 9 Jones Adam/Photo Researchers/IBL Bildbyrå 252 Juniors Bildarchiv/Alamy 222(1) King-Holmes James/Science Photo Library/IBL Bildbyrå 194(1) Klaus Adam/Zuma Press/Scanpix 221(4) Klum Mattias/Scanpix 221(3) Labat Ferrero/Ardea/AllOver Press 69 Landmann Patrick/Science Photo Library/IBL Bildbyrå 209 Latreille Francis/AP/Scanpix 242 Lilja Peter/The Image Bank/Getty Images 1 Lilja Torbjörn/Naturfotograferna/IBL Bildbyrå 41, 255
281-304 08_Biologi_1_de levande organismerna.indd 304
Ljungqvist Axel/Naturfotograferna/IBL Bildbyrå 45 Lundmark Jan-Erik 40(2) Lynch Wayne/IBL Bildbyrå 79, 130 MacDonald Ken/Science Photo Library/IBL Bildbyrå 223(2) Manewal Ernest/Lonely Planet Images/Alamy 64 Marazzi P/Science Photo Library/IBL Bildbyrå 170 Mason John/Ardea/AllOver Press 238 Matthews Richard/Planet Earth Pictures 250 Mauricio Anton/Science Photo Library/IBL Bildbyrå 228 McArdle Helen/Science Photo Library/IBL Bildbyrå 198(2) McConnico John/AP/Scanpix 292 McKeone Carolyn A/Photoresearchers/IBL Bildbyrå 204(1) McPHOTO/Age Fotostock/IBL Bildbyrå 199 Molander B-O 259 Murti Gopal/Science Photo Library/IBL Bildbyrå 161(1) NASA 85, 114(2), 115 Natural History Museum, London, Brower L.P. 276(2) NHPA 198(1) Niell Dietmar/Ina Agency Press 251 Nilsson Stig-Göran/Scanpix 222(2) Olofsson Patrik/Naturfotograferna/IBL Bildbyrå 153 Olsson Mats 42 Oseledko Vyacheslav/AFP Photo/Scanpix 114(1) P&R Fotos/Age Fotostock/IBL Bildbyrå 157 Parks Peter/NHPA 232 Pasieka Alfred/Science Photo Library/IBL Bildbyrå 172 Perrey Ulrich/Dpa/IBL Bildbyrå 6 Peter Arnold/Lucky Look 268 Photo Researchers/Tiofoto/NordicPhotos 205 Photolibrary/Nordicphotos 214 Picture Partners/Alamy 210 Plailly Philippe/Eurelios/Science Photo Library/IBL Bildbyrå 219 Pressens Bild/Scanpix 221(1) Puchner Stefan/Dpa/IBL Bildbyrå 14 Reader John/Science Photo Library/IBL Bildbyrå 230 Rex Features/IBL Bildbyrå 111 , 135 Richmond George, Down House, Downe, Kent, UK, Bridgeman Art Library/IBL 221(2) Rydell Jens/Naturbild 262(2) Schön Erling/Naturfotograferna/IBL Bildbyrå 126 Science Photo Library/IBL Bildbyrå 15, 17(2), 113, 159, 178, 217, 227, 247, 274 Science Source/Science Photo Library/IBL Bildbyrå 162(2) Shear Lauren/Science Photo Library/IBL Bildbyrå 207(1) SkySails 90 Sokell Doug/Visuals Unlimited/Getty Images 291 Sovereign, ISM/Science Photo Library/IBL Bildbyrå 207(2) Still Pictures/NordicPhotos 101 Strauss Andreas/LOOK/IBL Bildbyrå 31 Subprasom Chaiwat/Reuters/Scanpix 191 Svensson Tommy/Naturfotograferna/IBL Bildbyrå 267(1) Taylor Ron & Valerie/Ardea/AllOver Press 277(1) Tipling David/Getty Images 145 Töve Jan/Naturfotograferna/IBL Bildbyrå 35, 288(2) Waldhaeusl/Age Fotostock/IBL Bildbyrå 28 Walker Maurice/FLPA 256 Warburton-Lee John/NordicPhotos 95 Ward P&W/Oxford Scientific 275(2) Weller Keith/US Department of Agriculture 163(3) Welsh John H 277(2) Wickman P-O 34, 52-54, 71, 72(1), 74, 76(2) Vock K.G./Okapia/Naturbild 276(3) Wood/Planet Earth Pictures 278 Wothe K/Arco Digital Images/Sjöberg Bild 13(1) www.glofish.com 187 Örtenblad S/Naturfotograferna/IBL Bildbyrå 43 Östling Brutus/IBL Bildbyrå 131
11-01-28 13.56.37
Karlsson Krigsman Molander Wickman
BIOLOGI 1
Karlsson Krigsman Molander Wickman
BIOLOGI 1
BIOLOGI 1 innehåller det som ämnesplanen för Gy11 föreskriver. Texterna är omfattande vilket ger möjlighet till urval och fördjupning. Indelningen är i följande kapitel: Ekologi Hållbar utveckling Celler byggnad Cellens genetik Individens genetik Evolution Etologi och beteende-ekologi Organismernas släktskap och ekologi
BIOLOGI 1
Boken kan användas på gymnasiet, komvux och naturvetenskapligt basår. I serien ingår: BIOLOGI 1 Lärarhandledning till Biologi 1 BIOLOGI 2 (utkommer 2012)
Best.nr 47-08523-1 Tryck.nr 47-08523-1
Omslag biologi_bok1.indd 1
11-01-25 10.09.44