Boken har följande kapitelindelning: 1 Ditt förhållande till vetenskap 2 Livets mångfald 3 I atomernas värld 4 Ekologi 5 Människan och miljön 6 Det händer i kroppen I Synpunkt-serien ingår även kursböckerna Synpunkt Naturkunskap 1b (100 p) för studieförberedande program (eller för elever som läser både Nk 1a2 och 1a2) och Synpunkt Naturkunskap 2 (100 p). De tre kursböckerna förekommer även som interaktiva e-böcker och de stöds av webbtjänster. Läs mer på www.gleerups.se.
sy1a_omslag.indd 1
Synpunkt
Naturkunskap 1a1 Anders Henriksson
Anders Henriksson
Anders Henriksson har undervisat i naturkunskap, biologi och kemi på gymnasieskolan i ca 20 år. Nu arbetar Anders som läromedelsförfattare och naturfotograf. Han har samarbetat med Gleerups sedan 1994, vilket har resulterat i flera kända läromedel i naturkunskap, biologi och kemi.
Synpunkt Naturkunskap 1a1
Synpunkt Naturkunskap 1a1 är kursbok till gymnasiekursen Naturkunskap 1a1 (50 p).
2016-03-02 15:31
INNEHÅLL
1 Ditt förhållande till vetenskap ........... 6
3 I atomernas värld ................................. 38
1.1 Vetenskap och samhälle ............................. 8 Utblick: Forskning och konsekvens ......... 9 1.2 Kunskap utvecklas ................................ 10 1.3 Pseudovetenskap ................................... 12 1.4 Om experiment ..................................... 13 1.5 Kritisk granskning ................................ 14 Sammanfattning .................................... 16 Testa dig själv ........................................ 17
3.1 Några kemiska begrepp ........................ 40 3.2 Vattnets egenskaper .............................. 42 Hållbar utveckling: Vårt förhållande till vatten .................... 44 3.3 Syror och baser ..................................... 46 3.4 Energirika ämnen ................................. 48 3.5 Kolets kretslopp .................................... 53 Sammanfattning ................................... 54 Testa dig själv ....................................... 55
2 Livets mångfald .................................... 18
4 Ekologi .................................................... 56
2.1 Vad är liv? ............................................ 20 2.2 Celler .................................................... 22 2.3 Vad är en art? ....................................... 24 Utblick: Linné gav arterna namn ........... 25 2.4 Inte bara växter och djur ...................... 26 Hållbar utveckling: Hotad mångfald ..... 34 Sammanfattning ................................... 36 Testa dig själv ....................................... 37
4.1 Biosfären .............................................. 58 4.2 Liv och miljö ........................................ 59 Utblick: Tillgång på mat ........................ 65 4.3 Arter påverkar varandra ....................... 66 Hållbar utveckling: Riskabelt att flytta arter ........................ 68 4.4 Ekosystemens bärkraft .......................... 69 Sammanfattning del 1 ........................... 70 4.5 Skogar som ekosystem .......................... 71 4.6 Vattnets kretslopp ................................. 79 4.7 Sjöar som ekosystem ............................. 80
4
sy1a_inlaga.indb 4
2016-03-02 15:59
4.8 Havet som ekosystem ........................... 84 Sammanfattning del 2 ........................... 87 Testa dig själv ....................................... 88
5 Människan och miljön ......................... 90 5.1 Allmänt om energi ................................ 92 Hållbar utveckling: Strålning från mobiler ........................... 95 5.2 Energi direkt från solen ........................ 98 5.3 Att samla värme ................................. 100 5.4 Vattenkraft ......................................... 101 Utblick: Stora vattenkraftverk ............. 103 5.5 Vind och vågor ................................... 104 Sammanfattning del 1 ......................... 105 5.6 Fossila bränslen .................................. 106 Hållbar utveckling: Utsläpp av olja i havet ......................... 109 5.7 Växthuseffekten .................................. 111 Utblick – Växthusgasen metan ............ 112 Hållbar utveckling: Anpassningar till klimatet ................... 116 5.8 Försurning .......................................... 118 Hållbar utveckling: Sänkt pH i havet ... 122 5.9 Biobränslen ......................................... 123 5.10 Kärnenergi och strålning ................... 126 5.11 Kärnkraft .......................................... 129 Sammanfattning del 2 ......................... 133 5.12 Ozon och UV-strålning ..................... 134 5.13 Organiska miljögifter ........................ 136 5.14 Tungmetaller ..................................... 140 5.15 Giftansamling ................................... 140 Hållbar utveckling: Utmärkta varor ..... 141
5.16 Övergödning ..................................... 142 Utblick: Mer om Östersjön ................. 144 Hållbar utveckling: Naturens egna reningsverk .................. 145 5.17 Biologisk mångfald ........................... 146 5.18 Ansvar för miljön ............................. 149 Hållbar utveckling: Osynligt vatten ..... 151 5.19 Ekosystemtjänster ............................. 153 5.20 Organiserad miljövård ...................... 154 Sammanfattning del 3 ......................... 156 Testa dig själv ..................................... 157
6 Det händer i kroppen ........................ 160 6.1 Lust och beroende .............................. 162 6.2 Människans kön.................................. 165 6.3 Sexualitet och normer ......................... 170 6.4 Kärlek och sex .................................... 172 6.5 Skydd vid sex ...................................... 174 Hållbar utveckling: P-piller och miljön ............................... 176 6.6 Abort .................................................. 177 6.7 Smittämnen ........................................ 178 6.8 Sjukdom och övergrepp ...................... 180 Utblick: Omskärelse ............................ 182 6.9 Nytt liv ............................................... 183 Sammanfattning .................................. 186 Testa dig själv ..................................... 187
Sveriges miljömål .................................. 188 Register .................................................. 189 Bildförteckning ..................................... 192 5
sy1a_inlaga.indb 5
2016-03-02 15:59
1 Ditt förhållande till vetenskap
6
sy1a_inlaga.indb 6
1 – Ditt förhållande till vetenskap
2016-03-02 15:59
Detta kapitel berör följande syften i ämnesplanen – Utveckla förmågan att använda kunskaper om naturvetenskap för att diskutera och ta ställning. – Utveckla kunskaper om hur naturvetenskap kan granskas kritiskt och användas för kritisk granskning. – Utveckla kunskaper om de naturvetenskapliga teoriernas betydelse för samhällens framväxt och för människans världsbild.
Detta kapitel berör följande centrala innehåll i ämnesplanen – Naturvetenskapliga arbetsmetoder, t.ex. observationer, klassificering, mätningar och experiment samt etiska förhållningssätt kopplade till det naturvetenskapliga utforskandet. – Naturvetenskapligt förhållningssätt, hur man ställer frågor som går att undersöka naturvetenskapligt och hur man går till väga för att ställa företeelser i omvärlden under prövning. – Hur naturvetenskap kan granskas kritiskt samt hur ett naturvetenskapligt förhållningssätt kan användas för att kritiskt pröva ovetenskapligt grundade påståenden.
Kunskapsmål att nå med hjälp av detta kapitel – – – – –
Kunna ge exempel på hur naturvetenskap påverkar människan och samhället. Kunna ge exempel på hur naturvetenskap hjälper oss att förstå och granska frågor i samhället. Kunna beskriva ett vetenskapligt arbetssätt och kunna skilja vetenskap från pseudovetenskap. Kunna formulera en vetenskaplig frågeställning och undersöka denna med ett enkelt experiment. Kunna redovisa ett experiment muntligt och skriftligt.
Vad anser du? 1 Är det viktigt att det finns forskare som söker spår av liv på andra planeter än Jorden? 2 Fram till och med år 2014 hade 197 män och 2 kvinnor fått Nobelpriset i fysik. Hade samhället varit annorlunda om naturvetenskapen hade dominerats av kvinnor under denna tid? 3 Kan du ge exempel på reklam som verkar vara ovetenskaplig och vilseledande?
Farkosten Curiosity sköts upp på uppdrag av NASA år 2011 och landade på Mars 2012. Den tog denna bild som ett självporträtt år 2015. Ett av farkostens uppdrag var att undersöka om det kan ha funnits förutsättningar för liv på Mars.
1 – Ditt förhållade till vetenskap
sy1a_inlaga_kap1.indd 7
7
2016-03-07 13:28
1.1 Vetenskap och samhälle
Du påverkar samhällsutvecklingen genom att välja vilka energislag ...
Naturvetenskap påverkar i hög grad samhället och din vardag. Under tidigt 1900-tal levde många människor utan elektrisk ström och för bara några årtionden sedan fanns inga datorer, surfplattor eller smartphones i våra hem. Vad skulle hända i dagens samhälle om strömmen upphörde eller om internet lades ned? Våra arbetsplatser förändras också i takt med teknikutvecklingen. Monotona arbetsuppgifter i tillverkningsindustrin övertas alltmer av robotsystem. Därmed minskar mängden arbetstillfällen med låga krav på utbildning. Samtidigt kan arbetsplatser göras renare och mindre fysiskt krävande än tidigare. Samhället förändras även till följd av alla nya material som utvecklas. Hur hade t.ex. din vardag sett ut om du hade tvingats avstå från att använda plast? Den medicinska utvecklingen är också påtaglig. Sjukdomar som var livshotande för inte så länge sedan kan nu botas med antibiotika eller förebyggas med vaccin. Sjukvården får tillgång till allt mer avancerade behandlingsmetoder som också är kostsamma. Detta skapar svåra ställningstaganden. Om vi inte har råd att ge alla i världen den mest effektiva vården, vilka ska då få tillgång till denna? Miljöproblem ställer nya krav på hur samhället ska organiseras. Spridning av växthusgaser, skövling av regnskogar och utrotning av arter drabbar livet på hela jordklotet. Dessa problem kräver globala lösningar, vilket förutsätter samarbete över nationsgränserna. Den växande kunskapen om våra gener har lett fram till genteknik, DNA-analys och kloning. Detta ger oss nya möjligheter att bl.a. bota sjukdomar. Det väcker också frågor om vad som ska vara tillåtet att göra inom biologin. Vetenskap väcker ofta etiska frågor som vi behöver ta ställning till.
1.1.1 Du gör skillnad
... och vilka transportmedel som vi ska prioritera att utveckla.
8
sy1a_inlaga.indb 8
Den uppfinningsrika människan har sedan länge påverkat miljön mer än någon annan art. Det är tydligt att vår uppfinningsrikedom kan vara riskabel. Om den styrs av ”goda krafter” finns dock fantastiska möjligheter. Det är bl.a. du som ska se till att medicinska, kemiska och tekniska landvinningar används på ett lämpligt och etiskt försvarbart sätt. Det gör du genom att sprida dina åsikter och värderingar i det dagliga livet och genom politiska ställningstaganden. För det krävs kunskap, inte minst naturkunskap.
1 – Ditt förhållande till vetenskap
2016-03-02 15:59
Utblick Forskning och konsekvens Under andra världskriget fick mänskligheten bevittna ett tydligt exempel på hur naturvetenskap kan påverka samhällsutvecklingen. År 1938 flydde kärnfysikern och judinnan Lise Meitner från Berlin till Sverige. Innan flykten hade hon arbetat i ett forskarlag där kemisten Otto Hahn deltog. På Meitners initiativ hade de studerat vad som händer när uran bestrålas med neutroner. När Meitner kommit till Sverige rapporterade Hahn resultat från ett av experimenten. Meitner tolkade resultatet och insåg att urankärnor klövs när de träffades av neutroner, samtidigt som stora mängder energi frigjordes. Denna upptäckt låg senare till grund för utvecklingen av såväl kärnvapen som kärnkraftverk. År 1944 fick Otto Hahn ensam ta emot Nobelpriset för upptäckten av kärnklyvningen, medan Lise Meitners betydelse för denna forskning hamnade i skuggan. Så fort det stod klart att stora mängder energi frigörs vid kärnklyvningar inleddes en kamp mellan Tyskland och USA om att bli den första nationen som kunde tillverka kärnvapen. Det var fysikern Albert Einstein som övertalade USA:s president Roosevelt att starta ett kärnvapenprojekt för att förekomma Hitler och Tyskland. En atom har en kärna som består av protoner och neutroner (se sidan 11). Om en atomkärna i ämnet uran träffas av en fri neutron, kan atomkärnan klyvas till mindre kärnor. Samtidigt frigörs mycket energi samt 2 – 3 neutroner som ”blir över”. Dessa neutroner kan i sin tur klyva andra urankärnor. På så sätt uppstår en kedjereaktion. I atombomber sker detta okontrollerat och snabbt. I kärnkraftverk kan man bromsa kedjereaktionerna och utvinna energin i önskad takt.
1 – Ditt förhållade till vetenskap
sy1a_inlaga_kap1.indd 9
Tyskarna fick inte fram några kärnvapen. Det blev istället USA som fällde de första atombomberna. Detta inträffade i Japan år 1945, alltså under krigets slutskede. Den 6/8 fälldes bomben ”Little boy” över Hiroshima och den 9/8 fälldes bomben ”Fat man” över Nagasaki. De båda städerna lades i ruiner och minst 100 000 människor dog direkt i samband med bombningarna. I efterhand dog betydligt fler till följd av strålskador. Människor i hela världen blev förskräckta när det stod klart vilken enorm sprängkraft dessa fruktansvärda vapen hade. Kärnvapen blev en viktig faktor i den politiska maktbalansen.
Atombomberna som fälldes över Japan 1945 kallades ”Fat man ” (överst) och ”Little boy”.
neutron
urankärna som klyvs
neutroner
9
2016-03-07 13:30
1.2 Kunskap utvecklas
Här samlas regnvatten in för provtagning. Naturvetenskaplig forskning bygger på experiment, analyser och provresultat.
Vi kan förutsätta att människor hade goda praktiska kunskaper om naturen redan under tidig stenålder. Genom erfarenhet lärde sig dåtidens samlar- och jägarfolk vilka växter som kunde ätas. Kunskaper om de vilda djurens beteenden var avgörande för lyckad jakt. Med tiden lärde sig människor att odla och upptäckte vilka sorters gräs m.m. som gav bäst skördar. Detta fick stor betydelse för människans livsmedelsförsörjning. Att utgå från samlad erfarenhet kan vara betydelsefullt för utvecklingen, men det är inte detsamma som att arbeta vetenskapligt. Det moderna vetenskapsbegreppet utvecklades först på 1600-talet av bl.a. den italienske vetenskapsmannen Galileo Galilei (som t.ex. visade att alla föremål faller lika snabbt om man bortser från luftmotståndet). Han förlitade sig inte på gamla föreställningar eller på historiska auktoriteter som t.ex. berömda filosofer i antikens Grekland. Han testade istället frågeställningar och idéer genom att utföra egna observationer och experiment.
1.2.1 Ett vetenskapligt arbetssätt FRÅGESTÄLLNING
HYPOTES
hypotesen testas med observationer och experiment
hypotesen håller
hypotesen håller inte och ändras därför
TEORI
Ett vetenskapligt arbetssätt som bygger på att hypoteser prövas och omprövas.
10
sy1a_inlaga.indb 10
Naturvetenskap bygger på observationer, mätningar och experiment. Forskare som har en frågeställning (något de vill undersöka) börjar med att formulera en hypotes, dvs. ett antagande om hur något fungerar. Därefter testar de hypotesen genom att planera och utföra lämpliga experiment. Om hypotesen är felaktig måste den förändras och sedan kontrolleras på nytt. Om man däremot kan förutse experimentens resultat med hjälp av sin hypotes, kan denna användas till att sammanfatta en teori om hur ett visst fenomen fungerar. En teori är mer än ett antagande. Den håller även när experimenten upprepas och när resultaten granskas av andra forskare. En teori är den för ögonblicket mest trovärdiga förklaringen. I den här boken återkommer vi till olika vetenskapliga teorier som t.ex. cellteorin. Enligt cellteorin består alla levande varelser av celler. Denna teori gäller tills någon upptäcker och definierar organismer som är byggda på annat sätt.
1 – Ditt förhållande till vetenskap
2016-03-02 15:59
1.2.2 Förklaringsmodeller Det är vanligt att en teori utformas som en förklaringsmodell, dvs. en modell som förklarar ett samband eller hur något är uppbyggt. Modellen testas och omprövas när forskare får nya idéer eller när den tekniska utvecklingen tillåter nya typer av experiment. På så sätt kan teorier utvecklas och förändras med tiden. Så har t.ex. vår kunskap om atomen vuxit fram. Det finns inga mikroskop med tillräcklig förstoring för att visa beståndsdelarna i en atom. Dessa kan man bara spåra med hjälp av experiment. Till höger kan du se hur atommodellen har förändrats efterhand som forskarna har utvecklat sina experiment och mätmetoder. En förklaringsmodell behöver inte vara en exakt bild av verkligheten. Det var t.ex. aldrig meningen att atommodellerna till höger skulle visa hur atomer verkligen ser ut. Varken färger eller proportioner stämmer. Om atomkärnan hade varit lika stor som i modellen från 1932, hade elektronerna kunnat finnas ca 100 meter från kärnan. Dessutom skulle elektronerna, som är betydligt mindre än protoner och neutroner, ha ritats så små att man behövde lupp för att se dem. Därför hade det varit opraktiskt att använda modeller med korrekta proportioner. Det behövs inte heller så länge man kan utnyttja modellerna till att förstå och förklara vad som händer vid t.ex. kemiska reaktioner.
Tidigt 1800-tal En odelbar, massiv ”kula”. 1897 En positivt laddad massa som innehåller negativt laddade elektroner. 1909 En positivt laddad atomkärna som omges av elektroner.
1913 Elektronerna kan bara kretsa på vissa avstånd från atomkärnan.
1932 Atomkärnan består av positivt laddade protoner och oladdade neutroner.
1.2.3 Konsten att ställa frågor Anhängare av så kallad intelligent design menar att livet är alltför komplext för att ha kunnat uppstå och utvecklas genom slumpmässiga variationer och naturligt urval enligt den så kallade evolutionsteorin. De menar istället att en icke specificerad ”intelligent konstruktör” styr utvecklingen. I forskarvärlden brukar man dock avfärda intelligent design som en vetenskaplig teori, med motiveringen att man inte kan konstruera experiment som styrker eller avfärdar förekomsten av den ”högre makt” som kallas intelligent konstruktör. Vetenskapligt arbete kräver frågeställningar som går att testa med observationer, mätningar och experiment. Detta behöver man tänka på, när man tar sig an ett problem och ska formulera sin frågeställning.
1 – Ditt förhållade till vetenskap
sy1a_inlaga.indb 11
Nutid Elektronerna bildar ett ”moln”, men finns oftast på vissa avstånd från kärnan.
Framtid Forskarna söker ny kunskap om bl.a. neutronernas och protonernas beståndsdelar.
?
Atommodellens utveckling.
11
2016-03-02 15:59
1.3 Pseudovetenskap
Idag klassas frenologi som pseudovetenskap. Enligt frenologer kunde egenskaper som t.ex. moral, list och vänskap lokaliseras till områden på hjärnans yta. Om dessa områden var välutvecklade orsakade de upphöjningar på kraniet. Enligt frenologerna kunde man därför avläsa en människas karaktär genom att studera skallens form.
En föreställning som gör anspråk på att vara vetenskaplig men som inte har kunnat beläggas med observationer och experiment kallas pseudovetenskap. Denna kan vara harmlös, men ibland kan den leda till allvarliga konsekvenser. Det senare gällde den ärftlighetslära som Trofim Lysenko spred i det forna Sovjetunionen. Lysenko hävdade att man kunde ”träna” människan och andra arter till att utveckla bestämda egenskaper som sedan gick i arv. Man skulle t.ex. kunna odla potatis och vete i ett kallare klimat än tidigare, om bara växterna tränades till detta i ett antal generationer. Lysenko fick anhängare i Sovjetunionens politiska elit och därmed stor makt. Hans forskning granskades inte vetenskapligt och kritiskt. Istället avbröts seriös ärftlighetsforskning i Sovjetunionen. Detta ledde till ett utslaget jordbruk och till fattigdom på grund av missväxt. Ett annat pseudovetenskapligt påstående är att människan kan delas in i raser och att vissa av dessa kan betraktas som överlägsna. Propaganda för denna uppfattning ledde till massavrättningar i bl.a. Tyskland under andra världskriget. De som förr delade in människor i raser utgick ofta från kulturella eller sociala indelningar och hävdade att dessa var biologiska. Detta var naturligtvis fel och ovetenskapligt med tanke på att alla människor på jorden är genetiskt sett väldigt lika. Intelligent design är också exempel på pseudovetenskap.
1.3.1 Vad som utmärker pseudovetenskap Följande fyra företeelser diskvalificerar en vetenskaplig teori och är istället kännetecknande för pseudovetenskap. Auktoritetstro: Man rättar sig efter en framträdande persons åsikter utan att granska dessa kritiskt. Handplockade exempel: Man framhåller exempel som styrker en hypotes, men bortser från exempel som talar mot den. Ofalsifierbarhet: Den påstådda teorin är omöjlig att styrka eller avfärda med experiment. Se exemplet ”ospecificerad kreatör” på förra sidan. Bristande upprepbarhet: Man säger sig ha gjort en iakttagelse utan att någon annan lyckas upprepa observationen eller experimentet med samma resultat.
12
sy1a_inlaga.indb 12
1 – Ditt förhållande till vetenskap
2016-03-02 15:59
1.4 Om experiment
gummipropp
Vi ska följa ett exempel på hur experiment kan genomföras och antar att du arbetar med följande frågeställning: Kan ärtor gro i en miljö utan syrgas? Enligt din hypotes behöver ärtor syre för att gro. Du tänker på att ärtor är frön och därmed början till nya plantor. Ärtor borde alltså behöva syre för att kunna andas, leva och utvecklas. För att testa hypotesen utför du följande experiment. I två kolvar av glas (E-kolvar) placerar du ärtor på blöt bomull enligt bilderna till höger. I en av kolvarna blåser du ner koldioxid som är tyngre än luft och som därmed tränger undan luften. Sedan sluter du denna kolv med en gummipropp. Den andra kolven låter du bara stå öppen så att ärtorna omges av luft som ju innehåller syrgas. Därefter placerar du kolvarna på samma ställe så att alla ärtor får samma mängd ljus, temperatur osv. Du ser dessutom till att även bomullen i den öppna kolven hålls fuktig. Om ärtorna gror i endast en av kolvarna, vill du ju utesluta att detta beror på andra faktorer än just tillgången på syre. Efter några dagar kan du konstatera att ärtorna som omges av luft har börjat gro. Ärtorna som bara omges av koldioxid har däremot inte börjat utvecklas. Detta resultat styrker din hypotes. När du utvärderar experimentet funderar du på om något kan förbättras. Du noterar kanske att tillgången på syrgas inte är den enda skillnaden mellan innehållet i kolvarna. Luft innehåller ju även kvävgas och endast ärtorna i kolven med luft får kontakt med denna gas. Kan t.ex. detta ha påverkat resultatet? Vetenskap måste granskas kritiskt! REDOVISNING AV EXPERIMENT Det är viktigt att man kan redogöra för sina experiment och undersökningar såväl muntligt som skriftligt. Här finns en mall för hur en skriftlig redovisning kan utformas. Förutom huvudrubrik, datum och namn på försöksdeltagarna bör redovisningen innehålla följande underrubriker: Frågeställning (målsättning) Här formulerar du frågeställningen och beskriver vad som ska undersökas. Hypotes Här anger och motiverar du ditt förväntade resultat.
1 – Ditt förhållade till vetenskap
sy1a_inlaga.indb 13
koldioxid ärtor bomull
luft ärtor bomull
Kan ärtor gro om de inte får tillgång till luftens syrgas?
Utförande Här beskriver du vilken utrustning som används och hur experimentet utförs. Komplettera gärna med teckningar. Den som tar del av din beskrivning ska kunna upprepa experimentet på samma sätt som du utförde det. Resultat Här sammanfattar du försöksresultatet. Utnyttja gärna tabeller och diagram för att få presentationen överskådlig. Kommentarer Här kommenterar du försöksresultatet som relateras till den egna hypotesen samt till litteraturuppgifter och andras resultat. Du kan även diskutera vilka felkällor experimentet innehöll och hur experimentet skulle kunna förbättras.
13
2016-03-02 15:59
Alert Ett
extrakt av utvalda bär
1.5 Kritisk granskning Reklamen för produkten Alert som visas till vänster är fiktiv, men du känner kanske igen budskapet från verkliga reklamerbjudanden. Låt oss se hur man skulle kunna ta hjälp av naturvetenskapligt tänkande för att värdera den här reklamens trovärdighet.
för dig som vill
prestera och orka mer.
1.5.1 Symbolspråk I annonsen används en symbol som påminner om en atommodell. Det är tydligt att annonsören vill att produkten Alert ska förknippas med naturvetenskap. Syftet med detta är naturligtvis att sätta produkten i ett seriöst och trovärdigt sammanhang.
1.5.2 Statistik
90 % nöjda kunder! Fiktiv reklam för kosttillskott.
För att kunna värdera budskapet ”90 % nöjda kunder”, behövs information om hur undersökningen som gav detta resultat genomfördes. Om man t.ex. bara intervjuade 10 kunder, kan slumpen ha haft stor inverkan på resultatet. Om 10 andra kunder hade tillfrågats, hade kanske bara 7 av dessa varit nöjda och då hade resultatet blivit ”70 % nöjda kunder”. Om 90 av 100 intervjuade kunder hade visat sig vara nöjda, hade resultatet 90 % varit mer pålitligt. Detta förutsätter dock att man inte styrde urvalet av de kunder som tillfrågades. Om man t.ex. genomförde undersökningen bland kunder som ”gillar” det aktuella företaget på Facebook, hade man vänt sig till en kundgrupp som troligen domineras av nöjda användare. Detta hade varit ovetenskapligt.
1.5.3 Kontroll av varans effekt Hur kan man kontrollera att Alert verkligen höjer konsumentens ork och prestationsförmåga? Ett sätt kan vara att utföra en klinisk prövning. Det innebär att försökspersoner äter extraktet för att sedan delta i en utvärdering av dess effekt. En sådan undersökning måste bl.a. innefatta tillräckligt många försökspersoner för att resultatet ska kunna bli statistiskt säkerställt. Man måste också ta hänsyn till den så kallade placeboeffekten som innebär att försökspersoner kan känna sig extra pigga på grund av positiva förväntningar och inte på grund av att extraktet är verksamt. För att undersöka detta kan hälften av försökspersonerna tilldelas ett preparat som inte innehåller det under-
14
sy1a_inlaga.indb 14
1 – Ditt förhållande till vetenskap
2016-03-02 15:59
sökta extraktet. Under försökets gång bör varken försökspersonerna eller försöksledarna känna till vilka personer som får preparat med respektive utan extrakt. Den kanske största utmaningen med den kliniska prövningen är att kunna mäta eller bedöma om försökspersonerna blir mer alerta. Det är också ett problem att annonsören inte nämner hur länge man måste inta Alert innan produkten får märkbar effekt. Om företaget som marknadsför Alert ska bedömas som trovärdigt, måste det kunna referera till vetenskapliga tester som styrker preparatets påstådda effekt. I annat fall är marknadsföringen oseriös.
Försäljning av kosttillskott har blivit en miljardindustri, trots att det anses vara fullt tillräckligt att äta vanlig mat för de allra flesta.
1.5.4 Miljardindustri I Sverige klassas kosttillskott som livsmedel och den centrala tillsynsmyndigheten för livsmedel heter Livsmedelsverket. Detta har föreskrifter som reglerar hur varor får märkas och presenteras, hur näringsvärden ska deklareras osv. Försäljningen av hälsokost har vuxit snabbt på senare år och omsätter årligen flera miljarder kronor i enbart Sverige. Detta trots att det anses vara fullt tillräckligt att äta vanlig mat för de allra flesta. Den växande marknaden, samt myndigheternas begränsade resurser för kontroll, gynnar oseriösa företag. Dessutom sker en stor del av försäljningen på internet, där såväl seriösa som oseriösa företag tävlar om kunderna på en marknad som är extra svår att reglera. Detta ställer krav på kundens vaksamhet. Man riskerar inte enbart att köpa verkningslösa preparat. I värsta fall kan de innehålla hälsoskadliga ämnen.
1 – Ditt förhållade till vetenskap
sy1a_inlaga.indb 15
15
2016-03-02 15:59
Sammanfattning Du behöver naturkunskap för att kunna kritiskt värdera och ta ställning i frågor med naturvetenskapligt innehåll. Du behöver känna till hur t.ex. klimatfrågor, jordens resursfördelning, kretslopp och hälsa kan hanteras utifrån ett naturvetenskapligt perspektiv.
Inom naturvetenskapen används ofta förklaringsmodeller som hjälp att förklara och förutse händelser. Ett exempel är atommodellen.
Naturvetenskap präglar samhällsutvecklingen. Nya material, mediciner och uppfinningar påverkar våra hem, arbetsplatser, hur vi reser och vad vi gör på fritiden. Vår livsstil påverkar i sin tur miljön. Inom naturvetenskapen ligger frågeställningar till grund för hypoteser som sedan testas med observationer, mätningar och experiment. Om undersökningarna stöder hypoteserna kan dessa sammanställas till teorier. I annat fall måste hypoteserna ändras eller ersättas för att sedan testas på nytt. En teori är den för tillfället mest trovärdiga förklaringen av hur något förhåller sig.
FRÅGESTÄLLNING
HYPOTES
observationer och experiment
Vetenskap förutsätter att experiment och resultat redovisas öppet så att andra kan granska och upprepa dessa.
TEORI
sy1a_inlaga.indb 16
En föreställning som gör anspråk på att vara vetenskaplig men som inte har kunnat beläggas med observationer och experiment kallas pseudovetenskap. Rasbiologi och intelligent design är exempel på pseudovetenskaper. Auktoritetstro, handplockade experiment, ofalsifierbarhet och bristande upprepbarhet kan vara kännetecken på pseudovetenskap.
hypotesen håller
16
?
hypotesen håller inte
Naturvetenskap kan ofta användas för kritisk granskning av företeelser i samhället. Försäljningen av hälsokost har ökat och omsätter årligen flera miljarder kronor i enbart Sverige. Detta trots att vanlig mat anses vara fullt tillräcklig för de allra flesta.
1 – Ditt förhållande till vetenskap
2016-03-02 15:59
Testa dig själv 1.1 Varför behöver du naturkunskap? 1.2 Ge exempel på hur naturvetenskap påverkar samhället du lever i.
1.11 I reklam för en eltandborste står det så här: Denna innovativa modell avlägsnar upp till 80 % mer plack! Vad säger detta om produkten och kan påståendet testas vetenskapligt?
1.3 Beskriv hur naturvetare söker kunskap med hjälp av hypoteser och experiment. 1.4 a Vad skiljer en naturvetenskaplig teori från en hypotes? b Ge exempel på naturvetenskapliga teorier. 1.5 a Beskriv någon föregångare till vår nuvarande atommodell.
Ta reda på 1.12 Vad innebär följande ”företeelser” och varför klassas de som pseudovetenskaper? a Alkemi b Homeopati
b Beskriv vår nuvarande atommodell. 1.6 a Vad är pseudovetenskap?
Argumentera
b Ge exempel på pseudovetenskaper. 1.7 Vad menas med ofalsifierbarhet? 1.8 Förklara begreppet a klinisk prövning b placeboeffekt
Tänk ut 1.9 Tänk dig att du har utfört experimentet med ärtor som beskrivs på sidan 13. Redovisa experimentet skriftligt enligt mallen nederst på samma sida.
1.13 Läs utblicken på sidan 9. Kan man skuldbelägga forskarna Lise Meitner och Otto Hahn för att atombomber fälldes över Japan år 1945? Beskriv hur du resonerar i denna fråga. 1.14 Vad anser du om nedanstående beskrivning av månens inverkan på människan? Är den vetenskaplig eller ovetenskaplig? Vilka eventuella brister har den? – Månen påverkar vattnet på jorden så att vi får ebb och flod. Eftersom vi människor består mest av vatten blir vi också påverkade. Det märks särskilt när det är fullmåne. Då blir man lätt lynnig och humöret svänger. Man blir vad som ibland kallas för ”mångalen”.
1.10 Utgå från en frågeställning som du själv hittar på. Skriv sedan en hypotes med anledning av frågeställningen samt beskriv ett experiment som du skulle kunna utföra för att testa hypotesen. WEBBSTÖD:
1 – Ditt förhållande till vetenskap
sy1a_inlaga.indb 17
www.gleerups.se
17
2016-03-02 15:59
2 Livets m책ngfald
18
sy1a_inlaga.indb 18
2016-03-02 15:59
Detta kapitel berör följande syften i ämnesplanen – Utveckla förmågan att använda kunskaper om naturvetenskap för att diskutera, göra ställningstaganden och formulera olika handlingsalternativ. – Utveckla kunskaper om naturvetenskapens roll i aktuella samhällsfrågor och i förhållande till hållbar utveckling.
Detta kapitel berör följande centrala innehåll i ämnesplanen – Frågor om hållbar utveckling, ekosystempåverkan, ekosystemtjänster, resursutnyttjande och ekosystemtjänster. – Naturvetenskapliga arbetsmetoder som t.ex. observationer och klassificering. – Hur ett naturvetenskapligt förhållningssätt kan användas för att kritiskt pröva ovetenskapligt grundade påståenden.
Kunskapsmål att nå med hjälp av detta kapitel – – – – –
Veta vad som kännetecknar liv. Känna till olika delar i en cell. Känna till biologiska begrepp som vävnad, organ, art, parasit, symbios, plankton och vattenblomning. Ha baskunskaper om hur levande varelser klassificeras (ordnas i grupper). Kunna beskriva exempel på människans beroende av biologisk mångfald.
Vad anser du? 1 Är kunskap om celler viktig allmänbildning? 2 Är det bra att det finns bakterier? 3 Är det viktigt att biologer arbetar med att upptäcka och beskriva hittills okända växter och djur?
När bladlössen suger växtsaft från trädets blad får de i sig mer socker än de behöver. Överskottet passerar genom bladlössen och äts sedan av myran. Den hjälper i sin tur bladlössen genom att skrämma bort en del av lössens fiender. På så sätt har bladlöss och myror nytta av varandra.
19
sy1a_inlaga.indb 19
2016-03-02 15:59
2.1 Vad är liv? Ämnet naturkunskap handlar bl.a. om hur levande varelser påverkas av förändringar i miljön. Det handlar även om hur vi kan skydda liv mot sjukdomar och skador. Därför ska vi inleda med att fundera på vad liv är. Titta på bilderna på den här sidan. Du ser människor, träd, kanoter, rinnande vatten, robotar som monterar bilar, en spindel i bärnsten samt celler i jäst för bakning. Vilka av dessa har liv?
En 35 miljoner år gammal spindel i bärnsten.
Celler i jäst för bakning.
Robotar i en bilfabrik.
Ett behagligt sätt att uppleva naturen.
20
sy1a_inlaga.indb 20
2 – Livets mångfald
2016-03-02 15:59
2.1.1 Ingen enkel förklaring Vi talar ofta om liv utan att fundera på vad ordet betyder. Det finns faktiskt ingen enkel förklaring på vad liv är. Ändå brukar även små barn veta att t.ex. hundar är levande varelser medan stenar saknar liv. Ofta känner vi igen liv utan att definiera det, men ibland är det inte självklart vad som är levande. Då kan man se om följande egenskaper som kännetecknar liv är uppfyllda.
Levande varelser • består av celler Se nästa sida. • kan föröka sig Nya individer föds och gamla dör. • reagerar på sin omgivning En växt riktar sina blad mot ljuset och en sork tar skydd om den ser hökugglan. Det är två exempel på hur levande varelser reagerar på sådant som finns i omgivningen.
• har ämnesomsättning Organismer behöver ämnen från omgivningen, bl.a. för att kunna bilda molekyler till nya celler. Dessutom kan celler bryta ner och bygga om gamla molekyler. I samband med detta bildas ”avfallsämnen” som organismerna släpper ut. • behöver energi Ämnesomsättning, förflyttning m.m. kräver energi. Växter kan binda ljusenergi och djur äter energirik föda.
Det är tydligt att steglitsen har liv, men hur är det med fröna i fågelmataren? Jo varje frö innehåller en grodd som är början till en ny planta och alltså en organism, dvs. en levande varelse.
2.1.2 Dessa har liv Av exemplen på föregående sida är det bara människan, träden och jästcellerna (encelliga svampar) som har liv. Kanoterna, vattnet och robotarna kan t.ex. inte föröka sig och de består inte av celler. Spindeln i bärnstenen har visserligen bildats av celler, men nu saknar den de övriga kännetecknen på liv.
Potatisar är inte livliga, men de har liv. De består av celler och de kan bilda groddar, dvs. början till nya plantor.
2 – Livets mångfald
sy1a_inlaga.indb 21
21
2016-03-02 15:59
2.2 Celler
En amöba består av en enda cell. Den rör sig genom att ändra form. Födan består av bl.a. bakterier som amöban fångar genom att tänja ut delar av sig själv som omringar bakterierna.
Alla levande varelser består av en eller flera celler. Antalet celler i din kropp uppgår till tusentals miljarder. Var och en av dessa är en levande enhet som behöver näring och syre. Du äter och andas för att tillgodose dina cellers behov. Celler förökar sig genom delning. Eftersom gamla celler slits och behöver ersättas, fortsätter kroppens celler att dela sig under hela människans liv. Olika delar av kroppen ersätts olika fort. En hudcell kan dö och nötas bort inom en vecka. Många nervceller är däremot aktiva under en stor del av människans liv. Bortsett från dessa hinner alla kroppens celler bli ersatta inom en tioårsperiod. Om 10 år är du en ”ny” människa. Om du delar en millimeter i hundra delar får du en bild av hur små flertalet celler är. Några celler är dock ganska stora. Det finns t.ex. encelliga organismer som går att se utan mikroskop och vissa nervceller kan faktiskt bli meterlånga.
2.2.1 Vissa klarar allt själva Amöban på bilden intill är exempel på ett encelligt ”djur”. Denna cell måste klara allt på egen hand. Den ska kunna försvara sig, skaffa näring, föröka sig m.m. De flesta livsformerna är faktiskt encelliga.
2.2.2 Vävnader och organ muskelcell
muskelvävnad
nervcell
nervvävnad
organ (hjärta)
Exempel på celler, vävnader och organ.
22
sy1a_inlaga.indb 22
I flercelliga varelser kan celler specialisera sig på olika uppgifter. Celler som liknar varandra och som har samma uppgift bildar tillsammans en vävnad. I ett djur finns t.ex. muskelvävnad (av muskelceller), nervvävnad (av nervceller) och benvävnad (av skelettets benceller). Olika typer av vävnader bygger upp organ. Hjärtat är ett organ som består av bland annat muskelvävnad och nervvävnad. Lever, lungor och njurar är andra exempel på organ.
2 – Livets mångfald
2016-03-02 15:59
2.2.3 Vad finns i en cell? Celler hos växter och djur har mycket gemensamt, men det finns skillnader. Djurceller har ytterst ett tunt cellmembran medan växtceller dessutom omger sig med en kraftig cellvägg. Till skillnad från djurceller innehåller växtceller ofta stora, vätskefyllda blåsor som hjälper till att spänna ut cellerna. Växtceller kan även innehålla gröna kloroplaster, något som djurceller alltid saknar. CELLMEMBRAN En tunn hinna som håller ihop och skyddar cellen. Membranet fungerar som portvakt. Det kan släppa igenom nyttiga ämnen som t.ex. vatten och syre, men utestänger många ämnen som inte är önskvärda. På så sätt regleras cellens inre miljö.
DJURCELL
CELLKÄRNA Här finns DNA som innehåller generna (arvsanlagen). En gen är en ”ritning” till ett visst protein som cellen ska kunna bygga. MITOKONDRIE Cellens kraftverk. Här används socker som bränsle för att utvinna den energi som cellen behöver för att leva och tillverka nya ämnen. Precis som vid annan förbränning krävs syre för cellens förbränning av socker. Det är denna förbränning som kallas cellandning (se sidan 49).
CELLPLASMA Allt mellan cellmembranet och cellkärnan. Cellplasman består av främst vatten, men den innehåller även många celldelar som inte tagits med på bilden.
KLOROPLAST Innehåller klorofyll. Med hjälp av detta gröna ämne fångar växten in ljusenergi som används till att bilda socker av koldioxid och vatten. Denna tillverkning kallas fotosyntes (se sidan 50).
VÄXTCELL CELLKÄRNA
CELLVÄGG En stödjande vägg av främst cellulosa. CELLMEMBRAN MITOKONDRIE CELLPLASMA
VÄTSKEFYLLD BLÅSA (VAKUOL) Vätskan (cellsaften) i blåsan består av vatten med vissa lösta ämnen. Normalt är vätsketrycket i blåsan högt. Därmed spänns cellen ut och antar den form cellväggen bestämmer. Om du glömmer att vattna dina krukväxter minskar trycket i de vätskefyllda blåsorna och växterna slokar.
2 – Livets mångfald
sy1a_inlaga.indb 23
23
2016-03-02 15:59
2.3 Vad är en art?
Talgoxe Släkte: Parus Art: Parus májor
På våren sjunger talgoxen i sitt revir. Han sjunger för att hålla konkurrerande talgoxar på avstånd, men också för att locka till sig en hona. När två talgoxar har bildat ett par inleds häckningen. En blåmes är inte ”programmerad” för att besvara talgoxens signaler i form av sång och fjäderdräktens utseende. Därför ser man aldrig att en talgoxe och en blåmes parar sig med varandra. Om detta trots allt skulle ske blir det förmodligen inga ungar som resultat. Organismer som kan fortplanta sig med varandra under naturliga förhållanden och som då får fruktsam avkomma tillhör samma art. (Att vara fruktsam betyder att man kan fortplanta sig.) Talgoxar och blåmesar utgör alltså två olika arter. I sällsynta fall kan individer från olika arter få gemensam avkomma. Denna avkomma är då steril, dvs. den saknar förmåga att fortplanta sig. Korsning mellan häst och åsna är ett sådant exempel. Fölet, som kallas mula eller mulåsna, är sterilt. Därför är häst och åsna två olika arter, trots att de kan få gemensam avkomma. En korsning mellan arter kallas bastard eller hybrid.
2.3.1 Begreppet ras
Blåmes Släkte: Cyanistes Art: Cyanistes caerúleus
Talgoxe och blåmes är två olika arter.
24
sy1a_inlaga.indb 24
Det är ofta lätt att se vilka individer som tillhör en viss art. Man kan t.ex. se vilka fåglar som är talgoxar eftersom alla talgoxar är mer eller mindre lika varandra. Det finns undantag. En tax och en pudel ser väldigt olika ut. Trots det kan de fortplanta sig med varandra och få fruktsam avkomma. Tax och pudel är exempel på olika raser inom arten hund. Begreppet ras används om främst husdjur. Hos dessa kan grupper med speciella egenskaper bevaras eftersom människan påverkar vilka individer som får ungar tillsammans. Om alla hundar släpptes ut i naturen skulle gränserna mellan hundraserna suddas ut. Efter en tid skulle hundarna tillhöra samma ”blandras”. Alla människor på jorden är genetiskt sett väldigt lika (det är mycket små skillnader mellan våra DNA-molekyler). Den genetiska skillnaden kan faktiskt vara större inom vissa andra arter än vad den är mellan arterna människa och schimpans. Det finns alltså ingen biologisk grund för att dela in människor i raser. När till exempel nazisterna ställde en ”arisk ras” mot en ”judisk ras” skedde detta på felaktiga grunder. Man utgick nämligen från språkliga och religiösa indelningar och hävdade att dessa var biologiska.
2 – Livets mångfald
2016-03-02 15:59
Utblick Linné gav arterna namn En av våra mest kända svenskar, Carl von Linné, tog under 1700-talet på sig uppgiften att skapa ordning bland alla kända växter och djur. När Linné inledde sitt arbete varierade arternas namn mellan olika länder. Inte ens inom Sverige fanns enhetliga artnamn. Det var därför angeläget att få internationella namn och ett enhetligt system för hur dessa skulle skrivas. Linné införde ett sådant system. Idag får alla beskrivna arter ett vetenskapligt namn på latin enligt Linnés metod. Det vetenskapliga namnet på en art består av två ord. Linné gav t.ex. rödklöver det vetenskapliga namnet Trifolium pratense och vitklöver fick namnet Trifolium repens. Det första ordet i artnamnet avslöjar vilket släkte arten tillhör. Rödoch vitklöver är närstående arter som båda tillhör släktet Trifolium. Släktnamnet skrivs alltid med stor begynnelsebokstav. Det vetenskapliga namnet berättar något om arten. Trifolium betyder ”tre blad” och syftar på att klöverväxternas blad är delade i tre småblad. Pratense betyder ”växer på ängar” och repens ”ett krypande växtsätt”. Människans vetenskapliga artnamn är Homo sapiens. Det betyder ”människan som vet”. Vi är den enda nu levande arten som tillhör släktet Homo.
Arternas släktskap Idag försöker biologerna gruppera växter och djur efter deras släktskap. Två arter tillhör samma släkte och är mycket närstående om de har utvecklats ur en gemensam art (en gemensam ”förfader”). Så tänkte man inte på 1700-talet. Då förutsatte man att växter och djur hade skapats av Gud vid ett enda tillfälle och sedan förblivit oförändrade. När Linné grupperade växter och djur tog han därför
2 – Livets mångfald
sy1a_inlaga.indb 25
Carl von Linné (1707 – 1778). Bilden är Linnés bröllopsporträtt.
bara hänsyn till i vilken utsträckning organismerna liknade varandra, utan att tänka på att de kunde vara mer eller mindre besläktade. Han placerade t.ex. valarna i gruppen fiskar eftersom det finns yttre likheter mellan dessa djur. Idag vet vi att valar är däggdjur och mer närstående t.ex. människan än fiskarna.
Nya arter upptäcks Linné gav själv namn åt 4400 växtarter och 7700 djurarter. Det var lättare att överblicka de kända växterna och djuren på Linnés tid än vad det är idag. Nu är nästan 2 miljoner arter beskrivna och namngivna. Ungefär 1,5 miljoner av dessa är djur. Årligen upptäcks tusentals nya arter. Flera av dessa är mikroskopiska eller lever i dåligt utforskade delar av tropiska regnskogar eller på djupa havsbottnar. Biologerna uppskattar att det totalt kan finnas 10 – 50 miljoner arter på jorden.
25
2016-03-02 15:59
2.4 Inte bara växter och djur När Linné (se föregående sida) grupperade levande varelser utgick han från två huvudgrupper som han kallade växtriket och djurriket. Nu anses denna klassificering vara otillräcklig, bl.a. därför att bakterier och svampar skiljer sig från både växter och djur. Skillnaderna är tydligast på cellnivå. Det framgår när vi nu kort ska beskriva grupperna bakterier, växter, svampar och djur.
2.4.1 Bakterier
DNA cellvägg cellmembran
cellplasma
Bakterie.
Bakterier är mycket små och encelliga organismer. Flertalet bakterier behöver förstoras 1000 gånger för att bli lika stora som punkten efter den här meningen. Till skillnad från celler hos växter, svampar och djur saknar bakterier cellkärna. Deras arvsmassa i form av DNA förvaras mer eller mindre fritt i cellplasman. Under gynnsamma förhållanden kan bakterier dela sig så ofta som var 20:e minut. Det innebär att en enda bakterie kan ge upphov till flera miljoner bakterier på ett enda dygn. Det artbegrepp som beskrivs på sidan 24 kan inte tillämpas på bakterier eftersom dessa bara förökar sig könlöst genom celldelning. Därför pratar man hellre om stammar än om arter när det gäller bakterier. Det är inte ovanligt att bakterier kopierar sitt DNA och omger kopiorna med tåliga väggar. På så sätt bildas sporer, dvs. vilande celler med avstannad ämnesomsättning. Sporerna klarar extrema förhållanden och tål t.ex. värme, torka och näringsbrist. De kan faktiskt vara livskraftiga i hundratals år. De kan också sväva i luften och spridas lång väg. När de hamnar i gynnsamma miljöer kan de snabbt utvecklas till aktiva bakterier. Det förekommer bakterier i luft, mark, vatten och även inne i andra levande varelser.
2.4.1.1 Olika levnadssätt
Illustration av en tarmbakterie i stark förstoring. Tillsammans väger dina tarmbakterier över 1 kg.
26
sy1a_inlaga.indb 26
Vissa bakterier lever som parasiter. Det innebär att de lever på bekostnad av andra organismer som ofta blir försvagade och kanske sjuka av parasiterna. Andra bakterier är nyttiga. Det gäller bl.a. bakterierna som finns i din tarm. Där lever de på överblivna matrester och gör nytta genom att tillverka vitamin K som din kropp behöver. Samexistensen mellan dig och dina tarmbakterier är exempel på symbios. Det innebär att ni båda gynnas av att leva tillsammans.
2 – Livets mångfald
2016-03-02 15:59
Många bakterier lever på döda växter och djur och är därmed viktiga nedbrytare i naturen. De bidrar till att döda växt- och djurdelar förmultnar och omvandlas till jord. När detta sker frigörs närsalter (gödningsämnen) från de döda organismerna och kan sedan återanvändas av växter.
2.4.1.2 Blågröna bakterier
Blågröna bakterier som orsakar vattenblomning i havet runt Gotland. I media är det vanligt att vattenblomning kallas för algblomning. Detta är en olämplig benämning eftersom det ofta handlar om blågröna bakterier och eftersom alger inte blommar.
Vissa bakterier innehåller klorofyll och kan därmed utnyttja ljus som energikälla på samma sätt som växter gör. Dessa bakterier kallas blågröna bakterier. Blågröna bakterier och alger (se nästa sida) kan massföröka sig i sjöar och hav om vattnet är varmt och näringsrikt. De många bakterierna eller algerna färgar då vattnet grönt och fenomenet kallas vattenblomning. När detta sker kan man misstänka att vattnet har förorenats med ämnen som göder bakterierna respektive algerna. Blågröna bakterier bildar gifter som drabbar andra organismer under vattenblomningen. Bland annat musslor, fiskar och fåglar kan förgiftas. Även kor och hundar har avlidit efter att ha druckit sjövatten med mycket blågröna bakterier i. Människor som badar blir inte förgiftade så länge de inte sväljer badvattnet.
2 – Livets mångfald
sy1a_inlaga.indb 27
27
2016-03-02 15:59
2.4.2 Växter Här presenteras alger, mossor, ormbunksväxter och fröväxter. Dessa organismer använder ljus som energikälla och deras celler har cellväggar. Det finns ca 300000 kända växtarter i världen och av dessa är ca 250000 fröväxter.
2.4.2.1 Alger Den här grönalgen lever som plankton i sjöar. Den består av några få celler som bildar en liten koloni.
Blåstång är en vanlig brunalg på Västkusten och i Östersjön.
Väggmossa med sina stjälkar och blad.
28
sy1a_inlaga.indb 28
Alger är en mångformig grupp av organismer som ofta sorteras in bland växterna av praktiska skäl. Flertalet alger lever i vatten. Många är encelliga och förekommer som plankton i sjöar och hav. Plankton är organismer som ”svävar” i vatten utan att kunna påverka sin rörelseriktning i någon större utsträckning. Flercelliga alger kallas ibland för storalger. De är antingen grönalger, brunalger eller rödalger. Dessa återkommer vi till på sidorna om havet i kapitel 4. Det är storalger i havet som även kallas tång. Alger hålls upprätta av det omgivande vattnets flytkraft och klarar sig utan stödjande stjälkar eller stammar. Dessutom kan varje del av en alg ta upp vatten direkt från omgivningen och därför behövs inte heller rötter som suger vatten från underlaget. En alg består av en enda ”algkropp” (bål) och är inte uppdelad i rot, stam och blad. Encelliga alger förökar sig vanligen genom delning. Andra alger kan föröka sig med sporer som utgör ytterst små spridningskroppar.
2.4.2.2 Mossor Jorden är ca 4600 miljoner år gammal. De första landlevande växterna utvecklades för knappt 450 miljoner år sedan och bidrog till att även djur kunde leva där. Det har alltså saknats växter och djur på land under 90 % av jordens historia. De första landlevande växterna var förmodligen mossor som utvecklades från alger. Som en anpassning till livet på land har mossorna blad som hålls uppe av stödjande stammar (stjälkar). Däremot saknas rötter. Eftersom mossorna inte kan suga upp vatten och lösta närsalter från marken, måste de ta upp dessa ämnen från nederbörd och dagg som hamnar på bladen. Detta förklarar varför de flesta mossorna trivs bäst i skugga och på fuktiga platser. Många mossor är känsliga för luftföroreningar som en följd av att de tar upp vatten med lösta ämnen från luften. Mossor förökar sig med sporer. Dessa är så små att vinden kan föra dem högt upp i luften. De kan faktiskt flyga runt hela jorden!
2 – Livets mångfald
2016-03-02 16:00
2.4.2.3 Ormbunksväxter En ormbunksväxt har både rot, stam och blad. Dessutom finns det kärl (ledningar) i växten så att vatten och lösta ämnen kan transporteras mellan rötterna och bladen. På så sätt har ormbunksväxterna nått längre i anpassningen till livet på land än vad mossorna har gjort. Ormbunksväxter förökar sig med sporer precis som alger och mossor. De är med andra ord sporväxter.
2.4.2.4 Fröväxter Även fröväxter har rot, stam, blad och kärl. De skiljer sig från sporväxterna genom att de blommar och bildar frön. Ett frö är större och mer komplicerat byggt än en spor. Inne i fröet finns en grodd som är början till en ny planta. Dessutom innehåller fröet ett näringsförråd som grodden lever på innan den har fått rötter och blad och kan tillverka sin näring själv. Ytterst har fröet skyddande fröskal. Tack vare näringen och skyddet har fröet gott om tid att spridas och det kan invänta lämplig fuktighet, temperatur osv. innan det gror. Många växters frön kan faktiskt vara livsdugliga efter 50 – 100 år. Detta har säkert bidragit till att fröväxterna är framgångsrika landväxter.
Kambräken är en vacker ormbunke. Man brukar bara se ormbunkarnas blad. Stammarna ligger nere i marken eller under mossa. Från stammarna växer även rötter.
Höskallran tillhör ängens fröväxter. När fröna är mogna och ”skramlar” i fröställningarna är det tid att slå ängen och ta vara på höskörden.
2 – Livets mångfald
sy1a_inlaga.indb 29
29
2016-03-02 16:00
2.4.3 Svampar Det finns ca 80000 kända arter av svampar i världen och ca 10000 i Sverige. Svampar förökar sig med sporer. Svampplockare tar endast svamparnas sporkroppar som växer upp mer eller mindre tillfälligt för att sprida sporer. De ”egentliga svamparna” är bara ett luddigt nätverk av svamptrådar. Ett sådant nätverk heter mycel. Det växer i marken eller inne i stubbar och annat som svamparna angriper. Till skillnad från växter saknar svampar klorofyll och de kan inte använda ljus som energikälla. Till skillnad från djur har svampar cellväggar. Eftersom de inte kan utnyttja ljusenergi likt växter eller äta likt djur, får de försörja sig på något av följande tre sätt. Svamptrådar som tillsammans bildar ett mycel.
2.4.3.1 Tar näring från levande organismer Vissa svampar är parasiter. Deras mycel växer i andra levande varelser och tar näring från dessa. Detta är naturligtvis skadligt för växterna eller djuren som drabbas. Svampar som kallas tickor är ofta parasiter på träd. Deras sporkroppar sitter som skärmar på stammarna och mycelet växer inne i träden. Med tiden förstörs träden av angreppen som kallas röta.
2.4.3.2 Tar näring från döda organismer
Björkticka är en parasit på björk. cellkärna cellvägg cellmembran
cellplasma mitokondrie
Svampcell.
30
sy1a_inlaga.indb 30
Många svampar livnär sig på döda växt- och djurdelar och tillhör naturens viktiga nedbrytare. Ibland flyttar nedbrytande svampar in i våra hem och angriper husens träkonstruktioner eller vår mat. Dessa angrepp kallas mögel. Svampar växer långsamt när det är torrt och kallt. Därför minskar risken för mögelangrepp om våra hem har god ventilation och om känslig mat förvaras i kylskåp.
2.4.3.3 Samarbetar med växter Vissa svampar låter sitt mycel växa ihop med växtrötter. Svamptrådarna fungerar då som förlängda rötter och hjälper växterna att ta upp vatten och lösta närsalter från marken. I utbyte får svamparna energirik näring i form av socker från växterna. Växter tillverkar ju socker med hjälp av ljusenergi. Denna symbios mellan svampar och växter kallas svamprot eller mykorrhiza. Den gynnar tillväxten hos bl.a. träd och är viktig för skogsbrukets ekonomi. Många mykorrhiza-svampar håller sig till speciella växter. Man hittar t.ex. smörsoppar vid tallar och björksoppar vid björkar.
2 – Livets mångfald
2016-03-02 16:00
2.4.4 Lavar Lavar är svampar som har encelliga alger (eller blågröna bakterier) i sitt mycel. Svamparna utnyttjar algernas förmåga att ta tillvara solenergi. I utbyte får algerna skydd mot bl.a. uttorkning. Detta är ännu ett exempel på symbios. Lavar växer på marken eller direkt på stenar och trädstammar. Man brukar utgå från deras utseende och dela in dem i busklavar, bladlavar och skorplavar. Busklavar förgrenar sig ut från underlaget. Bladlavar växer platt mot underlaget men har uppstickande flikar. Skorplavar bildar en tunn ”skorpa” på underlaget och kan likna spilld målarfärg. Många lavar är känsliga för luftföroreningar. På orter med ren luft kan man se hur trädstammar täcks av flera olika lavarter. Det är däremot inte ovanligt att trädstammar i städer eller utmed tätt trafikerade vägar saknar lavar.
Busklaven fönsterlav och blåbärsris.
Bladlavar på en björkstam. Den bruna heter snömärkeslav och växer bara så långt ner på stammen att den inte täcks av snö under vintern.
En skorplav som växer direkt på sten. Den här vackra arten heter kartlav.
2 – Livets mångfald
sy1a_inlaga.indb 31
31
2016-03-02 16:00
2.4.5 Djur Precis som svampar lever djur på näring från andra organismer. Djuren skiljer sig från svamparna bl.a. genom sin rörlighet och att cellerna saknar cellväggar. Det finns ca 1,5 miljoner kända djurarter. Det är betydligt fler än antalet växt- och svamparter. RYGGRADSDJUR /50 000 arter
fiskar
groddjur
fåglar
kräldjur
däggdjur
TAGGHUDINGAR /7 000 arter
sjöstjärnor
ormstjärnor
sjöborrar
BLÖTDJUR /130 000 arter
snäckor
32
sy1a_inlaga.indb 32
musslor
bläckfiskar
2 – Livets mångfald
2016-03-02 16:00
LEDDJUR /1 200 000 arter
kräftdjur
mångfotingar
insekter
spindeldjur
RINGMASKAR /12 000 arter
havsborstmaskar
daggmaskar
iglar
NÄSSELDJUR /10 000 arter
maneter
hydror
koralldjur
URDJUR /30 000 arter
amöbor
2 – Livets mångfald
sy1a_inlaga.indb 33
ciliater
soldjur
33
2016-03-02 16:00
HÅLLBAR UTVECKLING
Hotad mångfald I geologisk tid har livet på jorden drabbats av fem stora ”katastrofer” som medförde att många arter utrotades. Den senaste skedde för 65 miljoner år sedan då bl.a. dinosaurierna dog ut. Den troligaste orsaken till denna massdöd är att en jättelik asteroid kolliderade med jorden. Det våldsamma nedslaget rev upp ett tätt moln av partiklar som spreds i atmosfären runt hela jorden. På så sätt stängdes solljuset ute under lång tid, kanske flera år. Under denna period med mörker och kyla kollapsade ekosystemen i både havet och på land. Forskare räknar med att minst 65 % av alla jordens arter dog ut i samband med denna katastrof. En gemensam studie vid tre universitet i USA tyder på att vi nu ser inledningen på en sjätte period med massutrotning av arter. Enligt studien har över 400 arter av ryggradsdjur utrotats sedan år 1900. Om utrotningstakten hade varit ”normal”, skulle det ha tagit minst 10 000 år för så många arter att försvinna. Denna gång kan vi inte skylla utdöendet på geologiska händelser eller på kollisioner med främmande himlakroppar. Nu tycks människan bära ansvaret för arternas snabba försvinnande.
Flera orsaker Vissa arter som t.ex. noshörningar är starkt hotade på grund av olaglig jakt. Det är också känt att många fiskarter drabbas av alltför intensivt fiske. För de allra flesta arterna är dock inte jakt och fiske det största hotet. Den främsta orsaken till att arter försvinner hänger ihop med att deras livsmiljöer utplånas. Det handlar om avverkning av skogar, igenväxning av ängar, försurning av sjöar, torrläggning av våtmarker, klimatpåverkan m.m. I den här boken ska vi återkomma till miljöpåverkan som hotar den biologiska mångfalden. Då menar vi inte bara hot mot arter utan även genetisk variation (t.ex. raser av husdjur) och naturtyper. Dessa hör ihop. Vi måste t.ex. bevara urskogar, ängar och kärr
34
sy1a_inlaga.indb 34
MILJÖMÅL Ett rikt växt- och djurliv Den biologiska mångfalden ska bevaras och nyttjas på ett hållbart sätt, för nuvarande och framtida generationer. Arternas livsmiljöer och ekosystemen samt deras funktioner och processer ska värnas. Arter ska kunna fortleva i långsiktigt livskraftiga bestånd med tillräcklig genetisk variation. Människor ska ha tillgång till en god natur- och kulturmiljö med rik biologisk mångfald, som grund för hälsa, livskvalitet och välfärd.
för att inte arter ska utrotas. Varje art är ju anpassad till att leva i en viss miljö.
Ska vi vara oroliga? Arter har utrotats i snabb takt under tidigare perioder av jordens historia och sedan har den biologiska mångfalden kunnat öka på nytt. Behöver vi då vara oroliga för den utrotning av arter som pågår idag? Ja, en försvunnen art återkommer aldrig och utvecklingen av nya arter tar ofta lång tid. Det kan röra sig om
2 – Livets mångfald
2016-03-02 16:00
Inte minst människan är beroende av insekter som pollinerar växter. Här besöks kardborrar av ett honungsbi.
flera miljoner år. Återhämtning av biologisk mångfald efter massutrotning tar alltså längre tid än vår egen arts existens. Global utarmning av biologisk mångfald gäller ”för alltid” i människans tidsperspektiv. Vi måste också tänka på att människan är beroende av andra arter och av biologisk mångfald. Som exempel kan vi nämna att en tredjedel av den mat som äts av världens befolkning är beroende av humlor, bin och andra pollinerande insekter. Under 2000-talet kom larmrapporter som visade att antalet pollinerande insekter höll på att minska. Nu har många platser i världen brist på både honungsbin och vilda insekter som pollinerar växter. Detta beror bl.a. på att vi förändrar landskapet så att det blir färre platser där insekterna kan leva och fortplanta sig. Ofta är perioderna med blommor i odlingslandskapet för korta. När t.ex. ett rapsfält har blommat över finns där inga andra blommande växter som kan ge insekterna näring. Användningen av bekämpningsmedel inom jordbruket är ett annat hot mot de
2 – Livets mångfald
sy1a_inlaga.indb 35
pollinerande insekterna. Det finns även svåra sjukdomar som drabbar bin och som kan göra det svårt för biodlare att bedriva sin verksamhet. Arters försvinnande rubbar balansen i naturen, vilket även drabbar människan. Vi ska inte heller glömma bort arters betydelse för rekreation, svampplockning, jakt, fiske och turistnäring. Dessutom har många arter och landskapsformer estetiska värden.
Det finns hopp Forskare som står bakom rapporter om den pågående utrotningen av arter anser att vi kan vända utvecklingen genom att minska klimatpåverkan och skydda arters naturliga livsmiljöer. Möjligheten att förhindra en fortsatt snabb utrotning minskar dock för var dag som går om vi inte agerar. Det är glädjande att många människor engagerar sig för naturvård och hotade arter. Ökad medvetenhet och vilja till förändring väcker hopp.
35
2016-03-02 16:00
Sammanfattning Parasiter utnyttjar andra levande varelser och det är vanligt att dessa tar skada av parasiterna.
Levande varelser • består av celler • kan föröka sig • reagerar på sin omgivning • behöver energi • har ämnesomsättning
Symbios är samliv som innebär att olika organismer har nytta av varandra.
Cellen är den minsta levande enheten. En vävnad består av flera likartade celler med samma uppgift. Olika vävnader kan bilda ett organ. Cellmembranet reglerar cellens inre miljö. Bakterier samt växt- och svampceller har dessutom cellvägg. Cellkärnan innehåller DNA. Cellernas mitokondrier sköter cellandningen. Växtceller har kloroplaster som innehåller klorofyll. Med hjälp av detta sker fotosyntesen som innebär att ljusenergi omvandlas till energi i socker. Organismer som kan fortplanta sig med varandra i naturen och få fertil avkomma tillhör samma art.
Nedbrytare lever på döda växt- och djurdelar. Dessa bryts slutligen ner till jord. Plankton är organismer som svävar fritt i vatten. Vattenblomning är massförekomst av planktonalger eller blågröna bakterier. Mycel är ett nätverk av ”svamptrådar”. Röta uppstår när svampar angriper trä. Mykorrhiza (svamprot) bildas när svamptrådar förenas med växtrötter. Lavar är ”dubbelorganismer” mellan svampar och alger som lever i symbios. Att bevara biologisk mångfald innebär att skydda arter, genetisk variation och naturtyper. Människan är beroende av biologisk mångfald.
cellvägg
cellmembran cellkärna
kloroplast
mitokondrie
Djurcell.
Växtcell.
DNA
Svampcell.
36
sy1a_inlaga.indb 36
Bakterie.
2 – Livets mångfald
2016-03-02 16:00
Testa dig själv 2.1 Vad skiljer en levande varelse från något icke-levande?
2.13 Ge exempel på a nässeldjur b ringmaskar c blötdjur d leddjur e tagghudingar f ryggradsdjur
2.2 a Vad är en vävnad? 2.14 Vilken av ovanstående djurgrupper har flest antal kända arter?
b Ge exempel på vävnader i din kropp. 2.3 a Vad är ett organ?
2.15 Vad menas med biologisk mångfald?
b Ge exempel på organ i din kropp. 2.4 a Är cellen nedan en växt- eller djurcell? Motivera svaret. b Vad heter de utpekade delarna i cellen och vilka uppgifter har de? A
B
C
D
E
F
Ta reda på 2.16 a Det finns 16 miljökvalitetsmål (se sidan 188) som beskriver det tillstånd i den svenska miljön som miljöarbetet ska leda till. Vem har infört och tagit beslut om dessa miljömål? b Vad heter den statliga myndighet för miljöfrågor som bl.a. samordnar hur myndigheter och länsstyrelser arbetar med miljömålen?
Argumentera
2.5 Förklara begreppet art.
2.17 Vad anser du om följande påståenden?
2.6 Nämn något som skiljer svampar från a bakterier b växter c djur
a Skydd av växtarter är inte lika viktigt som skydd av djurarter.
2.7 Vilka sorters bakterier kan ge upphov till vattenblomning?
b Hur många vargar som ska finnas i Sverige angår bara människor på landsbygden.
2.8 Förklara följande ord a plankton b parasit
c Det är viktigare att bevara tigrar i Indien än att bevara vargar i Sverige.
c symbios
2.9 Hur känner man igen en a alg b mossa c ormbunksväxt
d fröväxt
d Det är inte särskilt angeläget att satsa resurser på skydd av arter som nästan inga människor ser eller känner till. Det kan t.ex. gälla djur på djupa havsbottnar.
2.10 Varför trivs mossor bäst på fuktiga ställen? 2.11 På vilka olika sätt kan svampar skaffa näring? 2.12 Vad är en lav? WEBBSTÖD:
2 – Livets mångfald
sy1a_inlaga.indb 37
www.gleerups.se
37
2016-03-02 16:00
Boken har följande kapitelindelning: 1 Ditt förhållande till vetenskap 2 Livets mångfald 3 I atomernas värld 4 Ekologi 5 Människan och miljön 6 Det händer i kroppen I Synpunkt-serien ingår även kursböckerna Synpunkt Naturkunskap 1b (100 p) för studieförberedande program (eller för elever som läser både Nk 1a2 och 1a2) och Synpunkt Naturkunskap 2 (100 p). De tre kursböckerna förekommer även som interaktiva e-böcker och de stöds av webbtjänster. Läs mer på www.gleerups.se.
sy1a_omslag.indd 1
Synpunkt
Naturkunskap 1a1 Anders Henriksson
Anders Henriksson
Anders Henriksson har undervisat i naturkunskap, biologi och kemi på gymnasieskolan i ca 20 år. Nu arbetar Anders som läromedelsförfattare och naturfotograf. Han har samarbetat med Gleerups sedan 1994, vilket har resulterat i flera kända läromedel i naturkunskap, biologi och kemi.
Synpunkt Naturkunskap 1a1
Synpunkt Naturkunskap 1a1 är kursbok till gymnasiekursen Naturkunskap 1a1 (50 p).
2016-03-02 15:31