Page 1

frank BLÅ

Naturkunskap A ROBERT OBING

MORGAN OLSSON

LIBER


INNEHÅLL

1

Vetenskapen förändrar vår värld 6 Här följer vi hur människans syn på jorden och universum har förändrats under historien och hur ett naturvetenskapligt arbetssättet sakta vuxit fram. Vi tittar även in i den mikroskopiska värld som vetenskapsmännen började upptäckta under 1600-talet.

1.1 1.2 1.3

2

Världsbilder i förändring 8 Den mikroskopiska världen blir synlig 12 Ideér och upptäckter som förändrat vår värld 14 Ett naturvetenskapligt arbetssätt 16 Frågor och sammanfattning 19

Från materia till spirande liv 20 Vi gör en resa i tiden från Big Bang till det tidiga livet på vår planet – från den första enkla materien till alla grundämnen som kom att bildas i strärnorna och bygga planeter som vår egen jord. Vi följer sedan jordens utveckling till det första livets uppkomst.

2.1 2.2 2.3

3

Materien tar form i universum 22 Det kosmiska färgspelet 26 Tredje planeten från solen 28 Det regnar sten, is och stoft 30 Jorden utvecklas och får liv 32 Frågor och sammanfattning 36

Liv i utveckling 38 Vi följer livets utveckling från enkla encelliga organismer till det myller av liv som finns idag. Resan ger en inblick i några viktiga energiflöden på jorden och hur organismer är beroende av varandra och den miljö de lever i.

3.1 3.2 3.3 3.4 3.5

Livet förändrar vår planet 40 Människans eviga önskan att skapa ordning 44 Utveckling ger mångfald 46 Hur har all denna mångfald uppstått? 48 Liv i samspel – eklologi 51 Kretslopp i naturen 56 Energi flödar genom naturen 60 Frågor och sammanfattning 62


4

Det moderna energisamhället 64 Vårt samhälle bygger på att vi kan utnyttja de olika energiflöden som finns på jorden. Här tittar vi närmare på olika metoder som människan har kommit på för att ge oss den energi vi är så beroende av idag.

4.1 4.2 4.3 4.4

5

Energi finns i många former 66 Energikällor från solen 71 Kärnkraft – energi från uran 80 Naturvetenskap i samhällets tjänst 82 En ökande energianvändning 84 Frågor och sammanfattning 86

Vår miljö är i obalans 88 När människan överkonsumerar jordens resurser och omvandlar energi från olika energikällor påverkas balansen i naturen. Det leder till många olika miljöproblem. Här tittar vi närmare på de olika problemen och vad som krävs för att lösa dem och nå ett mer hållbart samhälle i framtiden.

5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9

Vår livsstil påverkar miljön 90 Energianvändning genom historien 94 Växthuseffekten och vårt klimat 96 Avgaser förorenar luften 101 Jordens ozonskikt tunnas ut 108 Kärnkraften är inte riskfri 110 Vårt avfall – sopor eller resurs? 114 Miljögifter i vår omgivning 117 Övergödning av hav och land 120 En hållbar utveckling 124 Frågor och sammanfattning 134

Ordlista 137 Register 141


KOLUMTITEL

1. Vetenskapen förändrar vår värld

6


V

i människor har i alla tider varit nyfikna på vår omvärld.

Vi gillar att observera och undersöka allt som finns runt omkring oss. Men vi är också duktiga på att ifrågasätta det vi redan vet. På så sätt har ett vetenskapligt arbetssätt sakta vuxit fram under århundradena. I det här kapitlet får du följa hur människans nyfikenhet och skarpsinne genom historien förändrat vår syn på jorden, universum och livet.

Mätningar och observationer är viktiga inslag i det vetenskapliga arbetet. På bilden mäter en forskare tänderna hos en brunbjörn från Dalarna. I alla tider har människor fascinerats av stjärnhimlen. Den här målningen från 1600-talet visar hur dåtidens astronomer med teleskop studerade och gjorde sig en bild av stjärnhimlen.

7


VETENSKAPEN FÖRÄNDRAR VÅR VÄRLD

1.1 Världsbilder i förändring En platt jord under en himmelsk kupol Redan för 5 000 år sedan studerade egyptier och babylonier hur stjärnornas läge på himlen ständigt förändrades. De såg också hur stjärnorna efter en tid återkom till samma läge. Den här regelbundenheten blev grunden till det vi kallar ett år. Årets längd och årstidernas växlingar var viktiga att känna till. Med hjälp av stjärnorna kunde man bland annat förutse när de stora floderna skulle få sina årliga översvämningar och när det var dags att så och skörda. På den här tiden trodde man att jorden var platt och att himlen var en kupol ovanför. På kupolen var solen, månen, planeterna och stjärnorna fästade. För den tidens människor var det naturligt att tänka sig att jorden stod stilla och att allt annat i rymden rörde sig kring den.

Grekerna visade att jorden var rund I antikens Grekland (ca 600–100 f.Kr.) fanns många nyfikna tänkare som inte accepterade ”gamla sanningar”. De utvecklade synen på universum. Eftersom Grekland består av många öar var grekerna vana sjöfarare. När skeppen kom in från havet såg de att masten alltid blev synlig först, sedan syntes mer och mer av skeppet. Det var ett starkt stöd för att jorden måste vara rund. En av de mest omtalade grekiska tänkarna var Aristoteles som levde på 300talet före Kristus. Han upptäckte bland annat att den skugga som jorden kastar på månen vid en månförmörkelse har formen av en cirkelbåge. Det blev ännu ett argument för att jorden måste vara rund. Aristoteles såg också att polstjärnan syntes närmare horisonten ju längre söderut man reste. Det var precis vad man kunde vänta sig om man rörde sig på ytan av ett klot. Vid en månförmörkelse syns jordens runda skugga tydligt på månen. Det blev ett argument under antiken för att jorden var rund.

8


VETENSKAPEN FÖRÄNDRAR VÅR VÄRLD

Den geocentriska världsbilden Under antiken gjorde grekerna många upptäckter som förändrade människans syn på universum. Cirka 150 e.Kr. sammanfattade astronomen Ptolemaios några av de då rådande teorierna ungefär så här: ”I universums centrum ligger den orörliga, runda jorden. Den är uppbyggd av fyra element – jord, luft, eld och vatten. Runt jorden snurrar solen, månen och de fem planeterna. De sju himlakropparna är fästade på varsin klotformad, genomskinlig kristallsfär.” Eftersom jorden i Ptolemaios världsbild låg i centrum kallades den här världsbilden geocentrisk. Ordet geo betyder nämligen jord. Den geocentriska världsbilden bestod ända fram till 1600-talet. Att den blev kvar så länge berodde bland annat på att den kunde förenas med den kristna världsbilden. Kyrkans bild att jorden var skapad av Gud för människan överenstämde väl med den geocentriska modellen där jorden var universums centrum. Men under 1500-talet började en ny vetenskaplig världsbild att växa fram. Idén om jorden som universums centrum skulle inte överleva den framväxande vetenskapen, något som skulle orsaka många konflikter med kyrkan.

Ptolemaios geocentriska modell av universum.

Kopernikus utformar en ny världsbild Den polske prästen Nicolaus Kopernikus (1473–1543) hade ett brinnande intresse för astronomi. Ju mer han observerade och räknade, desto tydligare framstod det att något måste vara fel med den geocentriska världsbilden. Han utformade därför en ny modell av hur världen var uppbyggd. Kopernikus trodde, precis som grekerna, att planeterna satt fast på klotrunda kristallsfärer och rörde sig i cirkelformade banor. Men i Kopernikus världsbild rörde sig planeterna inte runt jorden, utan runt solen. Det var solen som var universums centrum. Jorden var bara en av flera planeter. Den nya modellen presenterades 1543 i Kopernikus bok ”Om de himmelska kretsloppen”. Eftersom helios var det grekiska namnet på solen kallades den nya världsbilden heliocentrisk.

9

Kopernikus heliocentriska modell av universum.


VETENSKAPEN FÖRÄNDRAR VÅR VÄRLD

1.3 Ett naturvetenskapligt arbetssätt Observationer är grunden i allt vetenskapligt arbete Varje rymdfarkost som skjuts upp och sjukdom som botas är resultat av människors ivriga arbete för att förstå och påverka vår omvärld. Vissa saker har vi upptäckt av en slump, men det mesta är resultat av ett långt och mödosamt vetenskapligt arbete. Ett modernt naturvetenskapligt arbetssätt följer tydliga och bestämda regler. Syftet är att systematiskt undersöka, beskriva och förklara hur och varför saker händer. Grunden till det här sättet att arbeta kan spåras ända tillbaks till det antika Grekland. Aristoteles, som levde under 300-talet före Kristus, har till exempel spelat en viktig roll för dagens vetenskap. Han studerade olika fenomen omkring sig och gjorde observationer. Sedan försökte han förklara det han såg utifrån tidigare erfarenheter och sunt förnuft.

Hypoteser är möjliga förklaringar till det man ser När man observerar något nytt försöker man oftast förklara det utifrån saker man redan känner till. De här möjliga förklaringarna kallas hypoteser och är helt enkelt de bästa gissningar man kan göra utifrån vad man redan vet. Det var precis vad Ignaz Semmelweiss gjorde när han under 1800-talet observerade de många dödsfallen på sin förlossningsavdelning. Han hade många olika hypoteser som han testade innan han kom fram till att det var läkarnas otvättade händer som måste var orsaken till dödsfallen. Semmelweiss jobbade enligt en vetenskaplig metod – han formulerade flera hypoteser och avfärdade sedan de som inte visade sig stämma.

Vetenskapligt arbete bygger på ett systematiskt arbetssätt. Det kan till exempel handla om att väga eller mäta det man undersöker.

16


VETENSKAPEN FÖRÄNDRAR VÅR VÄRLD

Den experimentella naturvetenskapen tar form De hypoteser man formulerar måste kunna testas. Det gör man genom att göra olika experiment. Redan under 1600-talet insåg Galilei att man själv kunde testa en hypotes genom att utföra olika experiment. När experimenten visade samma resultat som hypotesen kunde han skapa en modell av verkligheten. Galilei brukar därför kallas för grundaren av den experimentella naturvetenskapen. I dagens naturvetenskap testas de allra flesta hypoteser genom experiment.

Forskningsrapporten för vetenskapen framåt För att ett experiment ska kunna bidra till vetenskapen måste det dokumenteras ordentligt. På så sätt gör man det möjligt för andra att undersöka samma fenomen. Man gör det också möjligt att jämföra resultat från flera olika försök och kontrollera att man får samma resultat. Forskare dokumenterar därför sina experiment i noggranna forskningsrapporter som kan granskas av andra forskare. På motsvarande sätt kan man göra mindre laborationsrapporter. En sådan laborationsrapport brukar innehålla: • en rubrik som talar om vilken typ av experimentet man gjort • en bakgrund till experimentet • ett syfte med experimentet • den hypotes man vill testa • en beskrivning av de material och metoder man använt • resultat av experimentet • slutsatser man kan dra från experimentet • en diskussion om vad slutsatserna kan föra med sig.

En laborationsrapport är en viktig dokumentation av ett experiment.

17


FRÅN MATERIA TILL SPIRANDE LIV

2.2 Tredje planeten från solen Vår sol tändes i Vintergatans ytterkant

Vintergatan är en spiralgalax med över hundra miljarder stjärnor, ganska lik galaxen M101 på bilden. Vår sol och jorden bildades i en av Vintergatans sprialarmar, ungefär halvvägs ut från galaxens centrum.

Vår lilla blå planet svävar i den väldiga svarta rymden. Den badar i solljus och är omgiven av en tunn hinna luft och vita moln av vattenånga. Det myllrar av liv på den lilla vattenplaneten. Men hur kommer det sig egentligen att jorden tycks vara den enda planeten i solsystemet där liv uppstått? En viktig förklaring hittar vi i hur vårt solsystem bildades. När vårt solsystem bildades hade universum funnits i ungefär 9 miljarder år. Flera generationer stjärnor hade hunnit kasta ut nya tunga grundämnen i rymden. Tillsammans med väte och helium samlades de i gigantiska nebulosor i galaxerna. I ytterkanten av vår galax Vintergatan fanns vid den här tiden en sådan stor nebulosa. I en liten del av den började för drygt 4,6 miljarder år sedan materien att dras samman av gravitationen. Gasmolnet bildade en platt, roterande skiva, och i skivans heta klotformade centrum startade vätefusion. Där tändes vår sol.

Planeter bildas runt den unga stjärnan Nästan all materia i gasskivan gick åt till att bilda solen. Det som blev över bestod mest av väte och helium. Men där fanns också vatten och partiklar med tyngre grundämnen som järn, kol, syre och kväve. Alla bildade vid tidigare stjärnexplosioner. När partiklarna kolliderade slog de sig samman och blev allt större. Med tiden blev de så stora att deras egen gravitation drog till sig allt mer materia. Så bildades de första småplaneterna. Efter en lång och kaotisk tid där småplaneter kolliderade med varandra och slogs samman var planetbildningens tid över. Hur planeterna kom att se ut berodde på hur långt från solen de bildats. Avståndet var också avgörande för om liv kunde uppstå.

28


FRÅN MATERIA TILL SPIRANDE LIV

Åtta planeter av sten och gas Närmast solen fanns det gott om tyngre grundämnen. Där bildades de jordliknande planeterna – Merkurius, Venus, jorden och Mars. De fick en tung inre kärna av järn. Några hade också ett tunt lager av gas runt sig – en atomsfär. Längre bort från solen fanns det mer is och gas. Där bildades de stora gasplaneterna – Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus. De var helt olika de jordliknande planeterna. De saknade fast yta och bestod till stor del av väte och helium. Bortom Neptunus finns Pluto som tidigare räknades som den nionde planeten i solsystemet. Men Pluto är så liten, mindre än vår egen måne, att den idag räknas som en av solsystemets många dvärgplaneter. Saturnus är en av de stora gasplaneterna. Ringarna runt planeten består av sten, grus och is. I jämförelse med Saturnus är jorden väldigt liten.

En smal livszon runt solen Av alla planeter i vårt solsystem är det bara på jorden som det tycks finnas liv. Allt liv, som vi känner det, behöver flytande vatten. För att en planet ska vara lämplig för liv måste den därför ligga i en så kallad livszon runt solen. Det är det område runt en stjärna som är vare sig för varmt eller för kallt. Är planeten för varm kokar vattnet bort, är den för kall fryser allt vatten till is. Planeten måste också vara tillräckligt stor för att hålla kvar en atmosfär runt sig. Jorden lever upp till alla de här villkoren.

Den livsviktiga vattenmolekylen, H2O.

MERA oM ... Våra närmsta grannar ligger utanför livszonen Venus är ungefär lika stor som jorden men ligger närmare solen. Det har gjort att allt vatten kokat bort från planeten och därmed chanserna att utveckla liv. Runt planeten finns en koldioxidtät atmosfär som ger en enorm växthuseffekt. Den håller kvar värmen och gör det cirka 500 grader varmt på Venus. Mars är mindre än jorden och ligger längre från solen. Planeten hade i sin ungdom gott om flytande vatten. Men något hände. Idag är Mars en död planet. Atmosfären är tunn och öknar breder ut sig. Det vatten som en gång flöt på planeten finns idag bara som is vid planetens poler.

Den röda planeten Mars

29


LIV I UTVECKLING

Konkurrens ger uppdelning i nischer Om två arter har samma nisch och finns där samtidigt uppstår en konkurrens. Det kan få två följder. Antingen flyttar den art som inte klarar konkurrensen, eller så delar arterna upp nischen mellan sig. Talltita, tofsmes och svartmes är tre småfåglar som lagrar sin mat på granens grenar för att klara vintern. I de områden där alla tre arterna finns uppstår konkurrens om grangrenarna, fåglarnas nisch. Men fåglarna har med tiden löst det så att svartmesen oftast är längst ut på grenarna, tofsmesen innanför och talltitan längst in mot stammen. En nisch har på så sätt delats in i tre mindre nischer, vilket gör att fåglarna inte behöver konkurrera med varandra.

När tofsmesen får konkurrens från en annan fågelart delar de upp nischen sinsemellan.

Ekosystem förändras hela tiden Ängar och hagar är resultat av tidigare generationers arbete. Men dagens jordbruk är annorlunda. Lantbrukarna använder inte längre lika mycket foder från ängarna, och det är färre djur som betar i hagar. Det får till följd att ängar och hagar växer igen när små blommor och örter får konkurrens av olika sorters gräs som tar över. Från kanterna på ängen kommer även buskar och småträd att växa in över ängen. Igenväxningen av en äng eller hage kan gå på några år, ibland tar det längre tid. När nya arter tar över ett område kallas det succession.

När djuren försvinner börjar landskapet sakta att växa igen. Först växer buskar och småträd in.

Betande djur håller landskapet öppet.

54

Efter en längre tid har det öppna landskapet förvandlats till skog där granen ofta tar över med tiden.


LIV I UTVECKLING

För att inte det öppna landskapet ska växa igen krävs betande djur eller en insats från oss människor.

Ett öppet landskap Eftersom många människor trivs med öppna landskap har Sverige och EU bestämt att ängar och hagar ska bevaras. För att göra det kan lantbrukare få bidrag för att ha djur i hagarna och skörda växtligheten från ängarna. Men det är inte bara ängar och hagar som växer igen. Succession förekommer i alla ekosystem. Det kan du till exempel studera om det finns ett gammalt grustag där du bor. Där kommer växter med lätta, vindburna frön, som maskros och mjölkört, snabbt på plats. Det träd som kommer först är björken. Det kallas pionjärträd. Efter 10 år kan björkar ha bildat ett flera meter högt lövsly. Granen, som inte växer lika snabbt, kallas sekundärträd. Den växer först i skuggan av andra träd, men efter 10–15 år kan den ta över hela området. De täta grangrenarna gör att pionjärträden, som vill ha mycket sol, konkurreras ut.

Nya arter förändrar ekosystemet Vi människor kan även påverka ekosystemen genom att flytta arter mellan olika områden, länder och kontinenter. När européerna koloniserade Australien tog de till exempel med sig kor, hästar och getter. Efter några år märkte man att något var fel – komockorna låg kvar. Det som normalt försvann under en säsong låg nu kvar i flera år. Efter studier kom man fram till att de insekter som bryter ner komockan inte fanns i Australien. När man planterade in sådana insekter bröts komockorna ner som vanligt.

55

MERA oM ... Igelkottar tog över ön Ett exempel på hur arter som flyttas till nya platser kan påverka ett helt ekosystem är South Uisth utanför England. På 1970talet togs fem igelkottar till ön. Idag finns det mer än 10 000 igelkottar på South Uisth och grannöarna. Igelkottarna hittade nämligen fågelägg som fåglarna la direkt på marken. Äggen var energirika och lätta att komma åt. Med gott om mat och inga djur som åt igelkottar populationen därför snabbt i antal.


VÅR MILJÖ ÄR I OBALANS

5.1 Vår livsstil påverkar miljön Vi använder allt mer naturresurser Tänk dig att du skulle tvingas leva isolerad på en öde ö under en tid. Naturligtvis skulle du sakna många saker som du är van vid att ha hemma. Men för att överleva skulle öns resurser troligen räcka. Frukt, fisk, palmer, rent vatten och allt annat som du kunde ta från naturen kallas gemensamt för naturresurser. Hela vårt moderna samhälle bygger på att vi använder och omvandlar olika naturresurser. Det kan till exempel handla om maten vi äter, material vi bygger bostäder av eller bensinen till våra bilar. Skillnaden mellan att leva på en öde ö och i dagens moderna samhälle är mängden resurser vi använder. I den rika delen av världen använder vi idag enorma mängder naturresurser jämfört med vad vi skulle behöva för att bara tillfredställa våra basbehov.

Vår livsstil blir allt mer resursslukande. Sådana här spelhallar med dator- och arkadspel finns till exempel lite överallt idag. Här testar någon ett vattenskoterspel.

Konsumtionssamhällets baksida Alla varor vi producerar och konsumerar är gjorda av ämnen som vi på olika sätt utvunnit från naturen. Idag konsumerar vi så mycket av jordens naturresurser att vi talar om en överkonsumtion. År 2004 köpte vi svenskar exempelvis hemelektronik som datorer och TV för 9 miljarder kronor. Sådan teknisk utrustning kräver många olika naturresurser när de tillverkas. För att tillverka en dator krävs till exempel ungefär 240 kg fossila bränslen och 22 kg kemikalier. Datorns kretskort innehåller bland annat bly, krom, kvicksilver och kadmium – skadliga tungmetaller som kan skada naturen när datorn ska skrotas. 90


VÅR MILJÖ ÄR I OBALANS

Mat transporteras runt hela världen Det är inte bara prylar vi överkonsumerar i den rika delen av världen. Vi stoppar också i oss mat och andra livsmedel i stora mängder. I Sverige äter vi ungefär 800 kg mat per person och år. En stor del av den kommer från utlandet. Vi har vant oss vid att det alltid finns färska utländska matvaror som bananer och oliver att köpa i affären. En frukost med kaffe från Colombia, äpplen från Nya Zeeland, juice från Florida och svenskt bröd har tillsammans färdats nästan ett varv runt jorden innan de når dig. För de transporterna krävs naturresurser i form av bränsle.

Energislukande livsstil Även vi människor reser allt mer och längre bort. Förutom att åka på semester utomlands reser en svensk i genomsnitt 5 mil per dag. Större delen av resorna gör vi med bil. Bara i Sverige fanns det år 2006 drygt 4 miljoner personbilar och nästan en halv miljon lastbilar. Alla de här fordonen kräver energi. Det är inte bara fordon som slukar oerhörda mängder energi. Vi har också vant oss vid lagom varma och upplysta miljöer dygnet runt, massor av hushållsapparater i hemmet och att det ofta är billigare att köpa nya saker istället för att laga gamla när de går sönder. Den här energi- och resursslukande livsstilen i den rika delen av världen är inte hållbar i längden. Jordens resurser räcker helt enkelt inte till, och dessutom påverkar den vår miljö på många negativa sätt.

MERA oM ... Ekologiska fotavtryck visar miljöpåverkan För att få ett mått på hur mycket vi påverkar miljön kan man beräkna ett så kallat ekologiskt fotavtryck. Det ger en bild av hur stor yta som behövs för att utvinna de naturresurser vi använder, och för att ta hand om de sopor vi lämnar efter oss. Ju större konsumtion invånarna i ett land har, desto större ekologiska fotavtryck lämnar de i naturen. I Sverige använder varje person i genomsnitt en yta av naturen som motsvaras av ungefär 10 fotbollsplaner. Invånarna i ett i-land konsumerar i genomsnitt fyra gånger så mycket som de i ett u-land. De i-länder som konsumerar mest och därför har störst ekologiska fotavtryck är USA, Kanada, Australien och Tyskland. Samtidigt utvecklas länder som Indien och Kina i snabb takt. Om u-länderna ska få samma levnadsstandard som i-länderna, och samtidigt lämna efter sig lika stora ekologiska fotavtryck, kommer jordens yta inte att räcka till. Det skulle behövas minst tre jordklot till!

91


VET

ENSKAPENS VÄRLD Energianvändning genom historien Den moderna människan, Homo sapiens, har funnits i minst 150 000 år. Under den tiden har vi utvecklats från ett djur bland många andra, till den dominerande arten på jorden. Under större delen av vår historia har vi levt som jägare och odlare och inte påverkat miljön särskilt mycket. Men i takt med att vi de senaste 200–300 åren upptäckt nya energikällor och uppfunnit ny teknik har vi förändrat jordens miljö på ett sätt som inte har någon tidigare motsvarighet i historien.

Fram till för 10 000 år sedan var vi jägare och samlare Under mer än 90 % av sin tid på jorden har människan levt som jägare och samlare. Ett sånt levnadssätt gjorde oss helt beroende av bytesdjurens flyttningar, växtsäsonger och årstidsväxlingar. Det satte tydliga gränser för våra liv. Som jägare levde vi ofta i grupper på 20–40 personer. För att förse alla med mat krävdes stora områden som jägarna vandrade över. De långa vandringarna gjorde det svårt att ha småbarn. Av de skälen var jordens befolkning för cirka 10 000 år sedan inte fler än ungefär 5 miljoner människor. I Sverige levde troligen inte fler än ungefär 30 000 personer. De här jägarmänniskorna fick, precis som vi, sin energi från maten de åt. För att hålla sig varma och för att tillaga maten behövdes ytterligare lite energi. Den fick man från ved man eldade med. Men eftersom människorna på den här tiden var så få påverkade de miljön omkring sig väldigt lite.

Den här klippmålningen har gjorts av San-folket i Sydafrika. San är ett nomadiserande jägar- och samlarfolk och representerar för södra Afrikas ursprungsbefolkning.

94


VÅR MILJÖ ÄR I OBALANS

Jordbrukssamhället växer fram För ungefär 12 000 år sedan började vi människor odla växter. Jägare som tidigare vandrat över stora områden blev nu bofasta. Jordbrukssamhället började sakta växa fram. Den ökande tillgången på mat och den fasta boplatsen gjorde det nu möjligt för befolkningen att öka. Under de följande tio tusen åren ökade antalet människor på jorden från 5 miljoner till nästan 500 miljoner. Precis som i jägarsamhället kom nästan all energi man behövde från maten man odlade och veden man eldade. Men sakta lärde sig människan utnyttja även vinden som energikälla, till exempel i kvarnar. Under jordbrukssamhällets utveckling fyrdubblades energianvändningen per person. Men eftersom vindkraften är en så miljövänlig energikälla ledde det inte till någon större miljöpåverkan. Vissa lokala miljöproblem kunde uppstå som en följd av det ökande behovet av till exempel skog och ved.

En landskapsmålning från 1840talet då fabriksskorstenar växte fram i mängder i samband med den industriella revolutionen.

Industrisamhället är orsaken till de globala miljöproblemen Under 1700- och 1800-talen växte det moderna industrisamhället fram. Det förde bland annat med sig att jordbruket kunde effektiviseras och producera mer mat. Det blev början på en befolkningsexplosion. I Sverige fördubblades befolkningen på bara 100 år. Den snabba utvecklingen i industrisamhället kunde ske tack vare ny teknik – som ångmaskinen och förbränningsmotorn – samt den ökade tillgången av energi. Vind, ved och vatten ersattes allt mer av fossila bränslen. Till en början användes mest kol, men under 1900-talet blev oljan allt vanligare. Även kärnkraften tillkom så småningom. De nya energikällorna gjorde att energianvändningen kunde öka mer än någonsin tidigare i människans historia. Den utvecklingen har med tiden gett upphov till många av de miljöproblem vi står inför idag. Industrisamhällets miljöproblem är dessutom, till skillnad från jordbrukssamhällets, globala.

95


VÅR MILJÖ ÄR I OBALANS

5.5 Kärnkraften är inte riskfri Kärnkraftsolyckan i Tjernobyl Den 26:e april 1986 exploderade en reaktor i Tjernobyl i norra Ukraina. Det var när personal på kärnkraftverket skulle göra några tester på reaktorn som olyckan inträffade. Man tog ut fler styrstavar än som var tillåtet och blockerade vissa säkerhetssystem. Det ledde till att bränslet överhettades och orsakade en ångexplosion som förstörde reaktorn och reaktorbyggnadens tak. Ett stort moln av ånga tog med sig radioaktiva partiklar en kilometer upp i luften. Även Sverige drabbades av olyckan när radioaktiva partiklar fördes hit med vinden. Ett kraftigt regn över södra norrland tog med sig partiklarna ner på marken och gjorde den radioaktiv. Händelserna i Tjernobyl är än idag den värsta kärnkraftsolycka som inträffat.

Radioaktivitet är farlig i höga doser I arbetet med att röja upp vid kärnkraftverket i Tjernobyl dog många människor och över 300 000 fick flytta från området nära olycksplatsen. Höga doser av radioaktiv strålning är skadlig för kroppen och kan orsaka olika former av cancer. Risken för att någon i Sverige ska få cancer som en följd av olyckan i Tjernobyl är försvinnande liten. Det radioaktiva nedfallet har däremot haft stor effekt på livsmedelsproduktionen, framför allt i södra Norrland. Kött, svamp och bär därifrån har än idag lite för höga halter av radioaktiva ämnen jämfört med vad som är A I S S normalt. R U

F

I N LA N D

Radioaktiva partiklar från Tjernobylkatastrofen fördes med vindarna in över Europa, inte minst till Finland och Sverige.

BELARUS 2

kBq/m

N A U K RA I

© EC/IGCE,Roshydromet (Russia)/Minchernobyl (Ukraine)/ Belhydromet (Belarus). Official Publication of the European Communities (1998).

110

2

Ci/km

1480

40

185

5

40

1.08

10

0.27

2

0.054


VÅR MILJÖ ÄR I OBALANS

Uranbrytning är en riskfylld hantering Bränslet som används i kärnkraftverk är uran. Uran finns på många ställen i berggrunden, även i Sverige. Men i Sverige bryter vi inte uran idag. Det uran vi använder i våra kärnkraftverk importeras istället från Kanada och Australien. År 2006 gav myndigheterna tillstånd till att börja leta uran i Sverige, även om ingen brytning hittills varit aktuell. Eftersom halten uran i uranmalm är väldigt låg, måste stora mängder malm brytas för att man ska få fram tillräckliga mängder uran. I uranverk mals malmen sedan ner, torkas och koncentreraras till ett gult pulver. Malmresterna pumpas sedan ut som slam i stora dammar utanför uranverket. I slammet finns radioaktiva ämnen som radium och radon, men också olika tungmetaller. När slammet sjunkit till bottnen kan vattnet i dammen släppas ut i en sjö eller flod. Om en damm från ett uranverk brister kan förorenat slam rinna ut och förgifta stora områden. Liknande dammolyckor, men utan att radioaktiva ämnen fanns När en stor damm utanför Los Frailes gruvan i Spanien brast 1998 rann väldiga mängder slam ut över stora med, har skett både i Spanien 1998 och i områden. Slammet innehöll metaller som bly, nickel, Aitikgruvan i norra Sverige 2000. I båda kadmium och arsenik. Många fiskar och fåglar dog, och vatten och mark förstördes för lång tid. fallen innehöll slammet mycket metaller och tungmetaller som skadade miljön.

MERA oM ... Stråldoser mäts i millisievert Olika sorters strålning (alfa-, beta-, gamma- och röntgenstrålning) har olika effekt på kroppen. För att få ett mått på hur mycket strålning vi utsätts för kan stråldosen mätas. Den mäts i enheten sievert, men anges ofta i millisievert (mSv). För att skydda människor har statens strålskyddsinstitut satt upp gränsvärden för strålning. Ett kärnkraftverk får till exempel bara ge ett strålningstillskott på 0,1 mSv per person och år. Den totala stråldosen för en svensk är ungefär 4 mSv per år, där ungefär 60 % kommer från radon i hus. Människor som bodde inom 10 km från Tjernobyl fick vid olyckstillfället en dos på 500 mSv. Forskare anser att en dos på 100 mSv inom en kort tidsperiod är skadlig.

111


B I LDF Ö R T ECK N IN G Fotografier Blackwell Peter/Naturepicture Library/IBL Omslag 7978/Gamma/IBL 85 Aflo Foto Agency/Scanpix 68 AFP Photo/NASA/Getty/Scanpix 124 AFP Photo/Scanpix 126 Ahlgren Sven Olof/Scanpix 114 Alexander Joe/ AFP Photo/Scanpix 94 Alvarado Ivan/Reuters/Scanpix 106 Arrhénborg Jan/Megapix 51 Aventurier Patrick/Gamma/IBL 48-49 Bell J/Cornell U, Wolff M/SSI/NASA 29(3) Benainous Alain/Gamma/IBL 66 Billeson Göran/Scanpix 64 Björkdahl Örjan/Scanpix 13 Brandenburg Jim/Minden/GreatShots 47(1) Breloer Gero/DPA/Scanpix 72 Burgess Jeremy Dr/Science Photo Library/IBL 12(2), 42 Bølstad Trygve/Phoenix 128 Castanares José/AFP/Scanpix 24 Central Saint Martins College of Art and Design, London/The Bridgeman Art Libray 44-45 CNRI/Science Photo Library/IBL 43 Columbia/Courtesy Everett Collection/IBL Bildbyrå 113 Desmier Xavier/Rapho/IBL 18 Eliasson Pär/Scanpix 75, 77 Elmrin Niklas/Kamerareportage 98 Emmert Don/AFP/Scanpix 50 Ericson Bertil/Scanpix 118 ESA/NASA 28 EyePress News/AFP Photo/Scanpix 119 Fruchter Andrew and The ERO Team/NASA 25 Gaillarde Raphael/Gamma/IBL 78 Galex Team/Caltech/NASA 11 Gustafson Göran/Scanpix 76, 123, 130 Hagman Tore/N-Naturfotograferna 55 Hedberg Bengt/Naturbild/Johnér Bildbyrå 133 Hester John/Arizona State University/NASA 26-27 Hubble Heritage Team/NASA 23(2) Högardh-Ihr Christina/Naturfotograferna 57 Iwago Mitsuaki/Minden/GreatShots 39 Jansson Leif R/Scanpix 104 Karmhed Ingvar/SvD/Scanpix 82-83 Kers Martin/Minden/GreatShots 33 Kulyk Mehau/Science Photo Library/IBL 14-15 Kyodo/AP/Scanpix 8 Larsson Ask Björn/Scanpix 107(2), 127 Leeds Museums and Art Galleries/The Bridgeman Art Library/ IBL 95 Lessing Erich/IBL 10

Library/Central Saint Martins College of Art and Design, London 44-45 Lilja Torbjörn/N-Naturfotograferna/Pixelfactory 105, 120 Linderheim Alf/N-Naturfotograferna 54 Lindqvist Curt-Robert/SKB 81 Lundholm Henry/Aftonbladet Bild 115 Lundqvist Göran 52 Maina Simon/AFP Photo/Scanpix 89 Maslennikov André/Scanpix 79 Morenatti Emilio/EFE/AP Photo/Scanpix 111 Murton B/Southampton OceanographyCentre/Science Photo Library/IBL 35 NASA 29(1), 97 Norrå Dan/Scanpix 99 Olofsson Patrik/N-Naturfotograferna/Pixelfactory 132 Olsson Bengt Olof/Scanpix 121 Oxford Pete/Minden/GreatShots 16 Paltera Stefano/North American Solar Challenge/Gamma/IBL 65 Pasieka/Science Photo Library/IBL 34 Persson Fredrik/Scanpix 107(1) PhotoDisc Volumes 34 Spacescapes 29(2), 91 Photoresearchers/IBL 23(1) Planetary Visions/Science Photo Library/IBL 21 Pleul Patrick/DPA/Scanpix 61 Prinsloo Karel /AP Photo/Scanpix 131 Private Collection/The Bridgeman Art Library 6 Riedel Charlie/Hays Daily News/AP/Scanpix 30-31 van Sant Tom/ Planetary Visions/Science Photo Library/IBL 59 Science Photo Library/IBL 12(1), 20, 32 Stregfelt Roland/Helsingborgs Dagblad NST/Scanpix 101 Sullivan III, W.T./Science Photo Library/IBL Bildbyrå 125 Svensson Tommy/PB/Scanpix 90 Syred Andrew/Science Photo Library/IBL 47(2) Tedesjö Eva/Scanpix 116 Tomalty Mark/Masterfile/Scanpix 109 Widstrand Staffan/Naturepicture Library/IBL 7 Wilms, Birgitte/Minden Pictures/Scanpix 129 Woodhouse Jeremy/Masterfile/Scanpix 88 Woods David/Corbis/Scanpix 38 Wu Norbert/Minden/GreatShots 46

Teckningar: Samtliga Typoform förutom; Cecilia Lorentzson 74, 77, 78, 79, 80, 84, 100 Jan-Olof Sandgren 9, 40-41 Tobias Flygar/Miljömålsportalen 93 ©EC/IGCE,1998. Official Publ. of the European Communities 110 Jan M Rojmar/SKB, Svensk kärnbränslehantering 112


ISBN 978-91-47-01909-0 © 2007 Robert Obing, Morgan Olsson och Liber AB Redaktion: Peter Larshammar och Pernilla Jonsson Formgivare: Lotta Rennéus Bildredaktörer: Elisabeth Westlund och Inga-Britt Liljeroth Illustratörer: Typoform, Cecilia Lorentzson, Jan-Olof Sandgren Omslagsfoto: Peter Blackwell/Naturepicture Library/IBL Första upplagan 1 Repro: Repro 8 AB, Nacka Tryck: Nørhaven Books AS, Danmark 2007

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 08-690 90 00 www.liber.se Kundservice tfn 08-690 93 30, fax 08-690 93 01, e-post: kundservice.liber@liber.se


Frank blå Naturkunskap A Frank Blå tar avstamp i hur naturvetenskapen genom tiderna format vår världsbild och hur det naturvetenskapliga arbetssättet vuxit fram. För att ge grundläggande kunskaper om materia, energi och liv följer sedan en tidsresa från Big Bang, över det spirande livet på jorden, och vidare till dagens biologiska mångfald. Cellen och de ekologiska sambanden är här centrala. Med viktiga begrepp kring materia, energi och liv på plats fokuserar boken sedan på vår tids energi-, miljö- och resursfrågor och hur vi kan påverka utvecklingen mot ett mer hållbart samhälle. Frank Blå är indelad i fem kapitel – Vetenskapen förändrar vår värld, Från materia till spirande liv, Liv i utveckling, Det moderna energisamhället samt Vår miljö är i obalans. I serien ingår: Kursböcker

Frank röd Naturkunskap A

Frank blå Naturkunskap A

Frank gul Naturkunskap A

Lärarhandledningar Frank röd + blå lärarhandledning Frank gul lärarhandledning Webbstöd Frank on-line är en gemensam elevhandledning på webben med sammanfattningar, animationer, frågor och länkar på www.liber.se/frank

Best nr 47-01909-o Tryck nr 47-01909-o

9789147019090  

frank frank BLÅ LIBER ROBERT OBING MORGAN OLSSON