9789152350942 by Smakprov Media AB

Campus 1 b i o lo g i

Leena Arvanitis Karim Hamza

LĂ¤rarmaterial

Bildförteckning Omslag ©Robert Yin/Corbis/All Over

Press 20 michal812/Shutterstock 64 Nicku/Shutterstock 68 Luca Galuzzi - www.galuzzi.it/Wikimedia commons 73 Conny Sjostrom/Shutterstock 74 Rostislav Stefanek/Shutterstock 75 J anice Haney Carr/Centers for Disease Control and Prevention’s/ Public Health Image Library/Wikimedia Commons 78 Максим Яковлєв/Wikimedia Commons 81 Christian Skov/National Institute of Aquatic Resources, Technical University of Denmark 98 richpav/Shutterstock 99 ANGHI/Shutterstock

133 Collage by Kiwi Rex/Wikimedia

Commons 133:1 Daderot/Wikimedia Commons 133:2 Daderot/Wikimedia Commons 133:3 putneymark/flickr.com 133:4 RajShekar/Wikimedia Commons 137 vkilikov/Shutterstock 138:1 Eric Isselee/Shutterstock 138:2 Kotomiti Okuma/Shutterstock 138:3 Maria Spb/Shutterstock 138:4 Krasowit/Shutterstock 139:5 tsuneomp/Shutterstock 139:6 Nerthuz/Shutterstock 139:7 Benny Marty/Shutterstock 157 Richtostock/Shutterstock 164 Rattiya Thongdumhyu/Shutterstock 177 Rattiya Tho ngdumhyu/ Shutterstock 185:1 JIANG HONGYAN/Shutterstock 185:2 Kingarion/Shutterstock

185:3 Linn Currie/Shutterstock 185:4 StockPhotosArt/Shutterstock 217 IanRedding/Shutterstock 239 Vladimir Galiak/Shutterstock 243 Allen Paul Photography/

Shutterstock

245 John-Fs-Pic/Shutterstock 287:1 Eric Isselee/Shutterstock 287:2 larst5/Shutterstock 292 valex61/Shutterstock 325 rtbilder/Shutterstock 338 Andrey Pavlov/Shutterstock 363 don padungvichean/Shutterstock PowerPoint-presentation 8:1 Lauren Bilboe/Shutterstock 8:2 Milan Zygmunt/Shutterstock 8:3 olga_gl/Shutterstock 8:4 Leena Arvanitis 8:5 Roop_Dey/Shutterstock71:6 Science

Photo Library/IBL Bildbyrå

Sanoma Utbildning Postadress: Box 38013, 100 64 Stockholm Besöksadress: Rosenlundsgatan 54, Stockholm Hemsida: www.sanomautbildning.se e-post: info@sanomautbildning.se Order/Läromedelsinformation Telefon: 08-587 642 10 Redaktion: Anders Pålsson och Lena Bjessmo Grafisk Form: AB Typoform/Andreas Lilius Produktion och layout: AB Typoform/Jenny Bryant Illustrationer: AB Typoform/Yann Robardey Bildredaktör: Anders Pålsson och Lena Bjessmo Biologi Campus 1 Lärarmaterial ISBN 978-91-523-5094-2 © 2020 Leena Arvanitis, Karim Hamza och Sanoma Utbildning AB, Stockholm Första upplagan Kopieringsförbud! Detta verk är skyddat av lagen om upphovsrätt. Kopiering utöver lärares rätt att kopiera för undervisningsbruk enligt Bonus Copyright Access avtal, är förbjuden. Sådant avtal tecknas mellan upphovsrättsorganisationer och huvudman för utbildningsanordnare, t.ex. kommuner/universitet. För information om avtalet hänvisas till utbildningsanordnares huvudman eller Bonus Copyright Access. Den som bryter mot lagen om upphovsrätt kan åtalas av allmän åklagare och dömas till böter eller fängelse i upp till två år samt bli skyldig att erlägga ersättning till upphovsman/rättsinnehavare.

b i l d f ö rtec k n i n g

391

Campus 1 b i o lo g i

innehåll

Intro I Arbeta med begrepp, ämnesinnehåll och värderingar Begreppskartor Ställa frågor om texten Att svara på essäfrågor i biologi – en checklista

II Biologins karaktär och arbetsmetoder

A Vetenskaplig metod A.1

Salthalt och reproduktion hos marviol

A.2

Hur påverkar jordens pH tillväxten hos rädisa?

A.3

modellförsök: Vetenskaplig modell med tändsticksaskar

Redovisa med en poster Speed dating

B Planera, redovisa och granska

Värderingsövningar

B.1

Planering av en undersökning

B.2 Laborationsrapport B.3

Ord som binder ihop texten

B.4 Abstract/sammanfattning B.5

Granskning av en rapport

B.6

Muntlig redovisning

B.7 Opposition B.8

Vetenskaplig poster

C Mikroskopering C.1

Funktion och användning

C.2 Felsökningsschema

C.3

Framställning av preparat

C.4

laboration: Mätning av tjockleken på ett hårstrå

C.5

Checklista för mikroskopering

1 Evolution innehåll

A Evolutionsteori

B.2 Facit, tips och stöd till instuderingsfrågor i boken

A.1 Teoretiska övningar

B.2.1 Principer

A.1.1 sammanfattning:

Evolutionsteori

A.1.2 Idéer

om organismernas anpassningar och arternas ursprung

A.1.3 Evolution

blåvinge

A.1.4 Tre

av boparasitism hos

korta övningar

A.1.5 Pälsfärg A.1.6 Rovdjur

hos blindråttor håller efter hybriderna

A.1.7 begreppskarta:

Evolutionsteori

A.1.8 begreppskarta: Artbildning A.1.9 speed dating: A.1.10 korsord:

Evolutionsteori

s. 47

för indelning av organismer

B.3 Praktiska övningar B.3.1 laboration:

fågelarter

Släktskap mellan några

C Från molekyler till flercelliga organismer samt Flercelligt liv C.1 Teoretiska övningar C.1.1 sammanfattning:

Evolutionsteori

Från molekyler till flercelliga organismer

A.2 Facit, tips och stöd till instuderingsfrågor i boken

C.1.2 sammanfattning:

A.2.1 Evolutionsteori

C.1.4 grupparbete:

s. 35

C.1.5 begreppskarta:

A.3.1 modellförsök:

Evolutionen av fjärilslarvers färgteckning

A.3.2 fältundersökning: Vilken

färg har

B Principer för indelning av organismer

släktskapsträd

B.0.2 powerpoint:

kladogram

Fylogenetiskt

Fylogenetiskt träd –

B.1 Teoretiska övningar B.1.1 sammanfattning:

Principer för indelning av organismer

B.1.2 Släktskap

hos lejongapsväxter

B.1.3 speed dating:

av organismer

B.1.4 korsord:

Principer för indelning

Principer för indelning av organismer

C.1.6 speed dating:

Kemisk evolution

Livets utveckling

C.1.7 korsord:

Från molekyler till flercelliga organismer

C.2 Facit, tips och stöd till instuderingsfrågor i boken C.2.1 Från

molekyler till flercelliga organismer s. 69

C.2.2 Flercelligt

B.0 Introduktion B.0.1 förslag till planering:

med begränsningar

Utveckling av nutida organismgrupper

A.3 Praktiska övningar

smådjur i olika habitat?

C.1.3 Konvergens

Flercelligt liv

liv s. 125

C.3 Praktiska övningar C.3.1 laboration:

Mikroskopiska studier

C.3.2 laboration:

Livets utveckling på en

av celler bricka

2 Genetik innehåll

A Genetik - ärftlighetslära samt Cellen och genomet A.0 Introduktion och DNA

Släktforskning

A.1.1 sammanfattning:

Genetik – ärftlighetslära samt Cellen och genomet

A.1.2 begreppskarta:

Celler

A.1.3 speed dating:

Genetik – ärftlighetslära samt Cellen och genomet

A.2 Facit, tips och stöd till instuderingsfrågor i boken – ärftlighetslära s. 135

och genomet s. 147

A.3 Praktiska övningar A.3.1 laboration:

evolution

C.1.2 Allel-

Genetik och evolution

C.2 Facit, tips och stöd till instuderingsfrågor i boken C.2.1 Genetik

och evolution s. 189

C.3 Praktiska övningar C.3.1 modellförsök:

Hardy-Weinbergjämvikt och genetisk drift

D Genetik och samhälle D.1 Teoretiska övningar D.1.1 sammanfattning:

Mitos – vanlig celldelning

Genetik och

och genotypfrekvenser

C.1.3 speed dating:

A.1 Teoretiska övningar

A.2.2 Cellen

C.1 Teoretiska övningar C.1.1 sammanfattning:

A.0.1 värderingsövning:

A.2.1 Genetik

C Genetik och evolution

samhälle

Genetik och

D.1.2 Värderingsövningar

i genetik

B Individen och arvet

D.1.3 speed dating:

B.1 Teoretiska övningar

D.2 Facit, tips och stöd till instuderingsfrågor i boken

B.1.1 sammanfattning: B.1.2 Vad

Individen och arvet

D.2.1 Genetik

är en allel?

B.1.3 Proteinsyntes B.1.4 Mutationer B.1.5 Poster

på epigenetikartiklar

B.1.6 begreppskarta: B.1.7 speed dating: B.1.8 korsord:

Genomet

Individen och arvet

Genetik

B.2 Facit, tips och stöd till instuderingsfrågor i boken B.2.1 Individen

och arvet s. 183

B.3 Praktiska övningar B.3.1 laboration:

blodgrupper

D.1.4 korsord:

Bestämning av

Genetik och samhälle

och samhälle s. 199

3 Ekologi innehåll

A Ekosystemekologi

B Populationsekologi

A.1 Teoretiska övningar

B.1 Teoretiska övningar

A.1.1 sammanfattning: A.1.2 Varifrån

Ekosystemekologi

kommer biomassan?

A.1.3 Kompostfråga

B.1.4 Mnemosynefjärilens

A.1.6 Träna

ekologiska begrepp med “flashcards” Ekosystemekologi

Ekosystemekologi

A.2 Facit, tips och stöd till instuderingsfrågor i boken A.2.1 Ekosystemekologi

s. 239

A.3 Praktiska övningar biomassan?

i en kompost skogen

B.1.6 korsord:

Populationsekologi

B.2 Facit, tips och stöd till instuderingsfrågor i boken B.2.1 Populationsekologi

s. 263

B.3 Praktiska övningar

kommer

Skattning av populationsstorlek

Ekosystemet

Sjöns mikroliv

A.3.5 fältundersökning:

B.1.5 speed dating:

Funktionella grupper

A.3.3 fältundersökning: A.3.4 laboration:

populationsstorlek

B.3.1 modellförsök:

A.3.1 laboration: Varifrån A.3.2 laboration:

småfåglars livsmiljö

och toleransområde för några marina organismer

A.1.5 Kaninuppfödning

A.1.8 korsord:

B.1.2 Två

Populationsekologi

B.1.3 Habitat

A.1.4 Landbiom

A.1.7 speed dating:

B.1.1 sammanfattning:

Bandprofil

fortsättning nästa sida →

3 Ekologi innehåll

forts.

C Samhällsekologi

E Ekologiskt hållbar utveckling

C.1 Teoretiska övningar

E.1 Teoretiska övningar

C.1.1 sammanfattning: C.1.2 begreppskarta: C.1.3 speed dating: C.1.4 korsord:

Samhällsekologi

Samhällekologi

Samhällsekologi

Populationsekologi

C.2 Facit, tips och stöd till instuderingsfrågor i boken C.2.1 Samhällsekologi

s. 281

C.3 Praktiska övningar i art rikedom i ett vattenekosystem

D Beteendeekologi D.1.1 sammanfattning:

D.1.4 korsord:

Beteendeekologi

D.2 Facit, tips och stöd till instuderingsfrågor i boken D.2.1 Beteendeekologi

s. 313

D.3 Praktiska övningar D.3.1 fältundersökning:

Den röda skogsmyrans födosöksstrategier

D.3.2 fältundersökning:

varma blommor

E.1.2 sammanfattning:

Hållbar

utveckling 2

E.1.3 Värderingsövningar

utveckling

om hållbar

E.1.4 Varför

ska vi bevara den biologiska mångfalden?

E.1.5 speed dating:

Ekologiskt hållbar

E.1.6 korsord:

Ekologiskt hållbar utveckling 1

E.1.7 korsord:

Ekologiskt hållbar utveckling 2

E.2 Facit, tips och stöd till instuderingsfrågor i boken

D.1 Teoretiska övningar

D.1.3 speed dating:

Hållbar

utveckling 1

utveckling

C.3.1 fältundersökning: Variation

D.1.2 begreppskarta:

E.1.1 sammanfattning:

Humlor och

E.2.1 Ekologiskt

hållbar utveckling s. 361

E.3 Praktiska övningar E.3.1 laboration:

Ekosystem i miniatyr

E.3.2 laboration:

Räcker fisken?

E.3.3 laboration: Toxtest E.3.4 fältundersökning:

indikatorarter

Mäta vatten med

Förord Lärarhandledningen till Biologi Campus 1 består av fem delar. Del I och II är av övergripande karaktär, medan Del 1, 2 och 3 svarar mot lärobokens tre kapitel: Evolution, Genetik och Ekologi.

del i Del I beskriver några enkla sätt för att arbeta med biologins ämnesinnehåll.

► Ställa frågor om texten, Att svara på essäfrågor och Redovisa med en poster, stöder elevernas förståelse av och förmåga att hantera biologins ämnesspråk.

► Begreppskartor och Speed dating, stöder elever nas förståelse av viktiga biologiska begrepp.

► Värderingsövningar stöder arbetet med vär deringar och samhällsfrågor i biologiundervis ningen. De tränar eleverna att formulera och framföra egna åsikter i samhällsfrågor där kun skaper i biologi har betydelse, samt lyssna på andras åsikter. Begreppskartor, Redovisa med en poster, Speed dating och Värderingsövningar återkommer i form av konkreta övningar i del 1–3.

del ii Del II handlar om biologins karaktär och arbetsme toder. Detta centrala innehåll utgör ett viktigt tema som löper genom lärobokens samtliga kapitel. Dels som de särskilda faktarutorna ”Hur vet vi?”, och dels som avsnitten ”Biologins karaktär och arbets metoder I–VII”.

► Del II A innehåller konkreta övningar där elev erna får fördjupa sina kunskaper i vad som karakteriserar biologiska undersökningar med fokus på försöksdesign, hypoteser och förutsä gelser samt tolkning av resultat.

► Del II B utgör ett detaljerat underlag för att arbeta med planering och redovisning av bio logiska undersökningar, både skriftligt och muntligt.

► Del II C innehåller en grundkurs i mikrosko pering, som gör arbetet med mikroskop både enklare och mer meningsfullt för såväl elever som lärare.

del 1–3 Del 1–3 svarar mot lärobokens tre kapitel – Evolu tion, Genetik och Ekologi. Materialet är uppdelat i Teoretiska övningar, Praktiska övningar och Svar på instuderingsfrågor. De flesta teoretiska och praktiska övningar har både ett elevmaterial och ett lärarmaterial. Elev materialet är tänkt att utgöra direkt underlag för eleverna, men kan naturligtvis kompletteras eller modifieras beroende på lokala förutsättningar. Lärarmaterialet beskriver övningens syfte och hur den relaterar till det centrala innehållet, förklarar och fördjupar vissa teoretiska aspekter och ger stöd till läraren för att svara på elevfrågor och leda helklassdiskussioner.

teoretiska övningar Ett antal teoretiska övningar återkommer i alla delar, nämligen Sammanfattning, Begreppskarta, Speed dating och Korsord. De syftar alla till att eleverna på olika sätt ska få möjlighet att bearbeta biologiska begrepp.

► Sammanfattningarna finns både i form av full ständiga texter vilka kan delas ut till eleverna som stöd till läroboken, och som ”fylleriövning ar” där eleverna på ett enkelt sätt kan kontroll era att de både förstått de centrala resonemang en i momentet och kan själva terminologin.

► Korsorden upplevs som både utmanande och roliga av eleverna. De är särskilt uppskattade som repetition i slutet av ett moment.

► Begreppskartor och Speed dating beskrivs ingå ende i Del I. Utöver dessa återkommande teman finns enskilda teoretiska övningar där eleverna får fördjupa sin förståelse av begrepp, teorier och biologiska sam manhang som beskrivs i läroboken.

praktiska övningar De praktiska övningarna utgörs av laborationer, fältundersökningar och modellförsök. Modellför sök är simuleringar som syftar till att konkretisera en företeelse eller en teori, trots att det inte går att göra direkta undersökningar eller observationer av fenomenet. Som laborationer har vi benämnt de allra flesta praktiska övningar som inte fungerar som modellförsök. Fältundersökningar är labora tioner som genomförs ute i fält. Till några övningar finns även instruktioner för hur eleverna kan bear beta sina resultat i Excel.

svar på instuderingsfrågor Här finns svar på de instuderingsfrågor i läroboken som återfinns under rubriken Begreppskontroll. Dessutom finns tips och stöd riktade till lärare, för frågorna under rubriken Ta reda på, diskutera & ta ställning. Leena Arvanitis & Karim Hamza

lärare

Begreppskartor Ett sätt att arbeta med elevernas begreppsförståelse är att låta dem k onstruera begreppskartor. En begreppskarta är en grafisk representation av ett visst kunskapsområde, exempelvis hur en anpassning uppkommer enligt evolutionsteorin som illustreras i figuren nedan. En begreppskarta består av begrepp, som ofta är inramade på något sätt, och streck eller pilar som länkar ihop begreppen. På strecken/pilarna finns ord eller kortare meningar som uttrycker en relation, ett samband, mellan två begrepp. En bra begreppskarta går att läsa som en liten berättelse om ett händelseförlopp eller som en förklaring av en företeelse. I begreppskartan nedan kan man exempelvis läsa ut två kompletterande förklaringar av vad en anpassning är. 1. En anpassning är en ändamålsenlig egenskap som utvecklats genom naturligt urval, vilket leder till evolution om variationen är ärftlig. 2. En anpassning är en ändamålsenlig egenskap som utvecklats genom naturligt urval, som verkar på variationen hos en egenskap.

tidsåtgång

Anpassning

Cirka 45 minuter i grupper om 2 elever.

är en ändamålsenlig

material ► Urklippta pappersbitar med begrepp (8–10),

egenskap

alternativt en lista med begrepp samt post-itlappar där eleverna själva skriver begreppen. I de olika delarna av lärarhandledningen ges förslag på begrepp att utgå ifrån.

som utvecklats genom naturligt urval

► A3- eller A2-papper.

vilket leder till evolution

► Eventuellt färgpennor eller kritor för att skapa tydliga länkar. som verkar på

► Papperslim (om inte post-it-lappar används) så att eleverna kan fixera sin begreppskarta när de är färdiga.

om variation

De gröna begreppen i illustrationen var givna av läraren i form av färdiga, urklippta pappersbitar. De blå begreppen samt länkarna och deras benämningar är skapade av eleverna som arbetade med uppgiften. Det är lämpligt att öppna för att eleverna kan lägga till ett eller annat ord/begrepp för att lättare få ihop en vettig förklaring. Ibland kanske de även vill utesluta något av de på förhand givna begreppen.

genomförande

är

hos en

ärftlig

egenskap

1. Dela in eleverna i grupper om 2. 2. Om eleverna är ovana vid begreppskartor, förklara först vad det är och varför övningen

i nt ro b eg r ep p s k a rto r 8

lärare kan hjälpa eleverna att få ett samlat grepp om momentet. 3. Låt grupperna konstruera sin begreppskarta under cirka 15–20 minuter. 4. Låt grupperna sätta upp sina begreppskartor på tavlan/väggarna och låt eleverna gå runt och titta på dem. 5. Avsluta med att i helklass diskutera de olika begreppskartorna. Några punkter att tänka på när det gäller begreppskartor som resurs i undervisningen 1. Kravet att länkarna mellan begreppen måste benämnas skiljer begreppskartor från en snarlik representationsform, tankekartan. En tanke karta kräver inte samma mått av inbördes logik som en begreppskarta, utan fungerar närmast som ett hjälpmedel i inledningen av en arbetsprocess eller som minnesstöd inför exempelvis en presentation eller intervju. 2. Det går att konstruera flera olika samband mellan en given uppsättning begrepp, som de i figuren. Variationsmöjligheterna ökar givetvis med ökande antal begrepp. Det brukar vara lämpligt att begränsa antalet begrepp som eleverna får arbeta med till maximalt 8–10, annars riskerar uppgiften att bli för komplex. 3. Att låta eleverna konstruera begreppskartor är mest meningsfullt i slutet av ett avgränsat moment, då eleverna mött begreppen i flera olika sammanhang, inklusive deras definitioner. En sådan övning möjliggör för eleverna att explicit tänka på begreppens formella betydelse, och

hur de hänger ihop med varandra. Att låta eleverna konstruera begreppskartor är ett tämligen abstrakt sätt att få dem att tala om begreppens betydelse med varandra och placera in dem i ett ramverk av andra begrepp. Tidigare under ett moment är det lämpligare att eleverna får pröva på att använda begreppen i mer konkreta sammanhang, som att resonera om utfallet av en laboration eller diskutera innebörd och implikationer av en dagstidningsartikel som berör delar av undervisningsmomentet. 4. Den viktigaste vinsten med att låta e leverna konstruera begreppskartor är att de tvingas kommunicera med varandra om de begrepp som behandlats under momentet. Den färdiga begreppskartan kan i sin tur utgöra en utgångspunkt för vidare samtal, exempelvis genom att låta eleverna ta del av varandras begreppskartor och ha en diskussion om dem i helklass. 5. Att göra begreppskartor är en färdighet hos eleverna som kräver viss övning. Det är också viktigt att eleverna förstår syftet med att göra en begreppskarta. Annars kan det hända att samtalen eleverna emellan i första hand inriktar sig på rent praktiska frågor som handlar om begreppskartans ytliga egenskaper, och då inte leder till det lärande som avses. Det kan därför vara lämpligt att successivt vänja eleverna vid att göra begreppskartor. 6. Avslutningsvis – Begreppskartor lämpar sig inte som instrument för summativ bedömning, utan i enlighet med punkt 3 utgör de i första hand en resurs för lärande i senare stadier av ett undervisningsmoment.

i nt ro b eg r ep p s k a rto r 9

elev

Ställa frågor om texten 1. Läs 2. Ställ fem frågor till texten tillsammans med en kamrat. Använd frågestammarna när ni formulerar frågorna. Varje frågestam får bara användas en gång. 3. Byt frågor med en annan grupp. 4. Försök svara på de frågor ni fick. 5. Diskutera svaren på frågorna med den andra gruppen. 6. Diskutera i helklass de frågor som det inte gick att hitta svaren på i texten.

frågestammar Vad orsakar Hur vet vi att

? ?

Vad händer med

när

Vad finns det för stöd för

Vad skulle hända om

Vilka slutsatser kan du dra av Hur verkar

? på

Vad är skillnaden mellan

och

På vilket sätt liknar

Hur kan du använda

för

Hur skulle forskare kunna undersöka Ge ett exempel på

som förklarar

Varför är det viktigt att känna till Hur bidrar

? . ?

till

i nt ro s tä l l a f r åg o r o m texten 10

elev Hur kan du utforma en undersökning för att

Vad är ett annat sätt att förklara

istället för

Vilka är tillämpningarna av

Vilken typ av data skulle stödja

Hur har människorna historiskt tänkt om Vilka är fördelarna och riskerna med Hur hjälper

oss att förstå

? ? ?

i nt ro s tä l l a f r åg o r o m texten 11

lärare

Speed dating Speed dating är en övning där eleverna under en mycket begränsad tid får försöka förklara någonting för en kamrat, som i sin tur ska förklara samma sak för en ny kamrat osv. osv. Övningen är lämplig som avslutning på ett lektionspass eller i slutet av ett moment (jfr. Begreppskartor). Förklarar

Lyssnar

Förklarar

tidsåtgång Cirka 20 minuter.

genomförande 1. Formulera ett antal områden som eleverna ska förklara för en kamrat. I de olika delarna av lärarhandledningen ges förslag på områden att utgå ifrån.

Lyssnar

6. Nu ska de elever som just lyssnat på en förklaring i sin tur förklara samma sak för den nya kamraten framför dem. De formulerar då sin egen förklaring, men tar förstås samtidigt stöd i det de precis hört från sin kamrat. 7. Avbryt återigen när tiden gått ut. Be samma sida som senast flyttade sig att återigen flytta ett steg åt vänster.

2. Dra ihop bänkarna till en lång rad, så att halva klassen sitter längs ena långsidan och andra halvan längs den andra långsidan. Om eleverna redan sitter två och två, behöver man inte möblera om i klassrummet. Bestäm vem i paren som ska sitta kvar och vem som ska flytta, exempelvis den som sitter till höger flyttar och den som sitter till vänster stannar kvar under hela övningen.

8. Nu ska dessa elever återigen förklara för sin nya kamrat framför dem. Det är nu andra gången de ger en förklaring, men nu kan de ta stöd i det de just hört.

3. Bestäm vilken sida som börjar förklara och vilken sida som börjar lyssna.

Eleverna brukar tycka att Speed dating är en utmärkt övning som repetition. De får på kort tid både försöka formulera förklaringar och dessutom lyssna till andras förklaringar av samma fråga. Om man låter en fråga köras i fyra omgångar, får varje elev förklara och lyssna två gånger. Det går naturligtvis att låta varje fråga köras fler gånger, men 4 upprepningar verkar vara optimalt innan övningen blir tråkig.

4. Presentera området och låt eleverna förklara för kamraten mitt emot under en bestämd tid (1–3 minuter är lämpligt. Exempel: Förklara för din kamrat vad som är skillnaden mellan en gen och en allel. Tala om att eleven som ska förklara kan be om hjälp från eleven som lyssnar ifall hen inte kan förklaringen. 5. Avbryt när tiden gått ut, och be eleverna som just förklarat flytta ett steg åt vänster.

9. Avbryt efter att alla elever har fått f örklara och lyssna två gånger och presentera ett nytt område som ska förklaras. Fortsätt sedan som i punkt 4–8.

kommentar

När eleverna blivit vana vid denna övning, kan man förstås också låta dem själva önska frågor eller områden som ska förklaras, exempelvis sådana som de känner sig särskilt osäkra på. i nt ro s p eed dati n g 17

lärare

modellförsök a.3

Vetenskaplig modell med tändsticksaskar Syftet med uppgiften är att eleverna ska undersöka något man inte kan se, genom att bygga en vetenskaplig modell. De får öva på att formulera hypoteser och göra förutsägelser utifrån dessa samt revidera hypoteserna med hjälp av observationer och experiment.

uppgiften berör följande centrala innehåll ► Vad som kännetecknar en naturvetenskaplig frågeställning.

► Modeller och teorier som förenklingar av verkligheten. Hur de förändras över tid.

► Det experimentella arbetets betydelse för att testa, omvärdera och revidera hypoteser, teorier och modeller.

► Planering och genomförande av fältstudier, experiment och observationer samt formulering och prövning av hypoteser i samband med dessa.

föremål att sluta röra sig när vi vickar på asken”. Visar det sig att förutsägelsen verkar stämma, får eleverna stöd för sin hypotes och kan gå vidare och formulera nya hypoteser om vilka föremål det rör sig om och om askens inre geometri. Det viktigaste utfallet av övningen är att eleverna inser att vetenskapliga modeller i många fall bygger på indirekta iakttagelser och mätningar, och att det inte går att slutgiltigt ”gå bakom” dessa för att kontrollera om hypoteserna och slutsatserna är korrekta. Därför är det helt avgörande att eleverna aldrig, hur mycket de än bönar och ber (vilket de gör), får möjlighet att öppna asken eller att läraren ger ledtrådar eller berättar vad den innehåller.

tidsåtgång Cirka 80 minuter i halvklass indelad i grupper om 3–4 elever, samt 40–60 minuter i helklass efterföljande lektion.

kommentar Övningen går ut på att eleverna ska beskriva vad som finns inuti en tändsticksask med hjälp av observationer och enkla experiment utan att öppna eller på något annat sätt förstöra asken. Tändsticksasken är hermetiskt tillsluten med tejp och innehåller föremål med olika egenskaper. Eleverna bygger sin ”totala” modell av tändsticksaskens inre byggnad genom att stegvis formulera hypoteser om askens innandöme, och testa hypoteserna. Exempelvis kan en hypotes vara: ”Det finns metallföremål i asken, eftersom det låter metalliskt när man skakar den”. En testbar förutsägelse till hypotesen är att vissa föremål kommer att påverkas av en magnet, exempelvis: ”Om vi placerar en magnet på asken, kommer vi att höra att några föremål dras till den”, eller ”Om vi placerar en magnet på asken, kommer vissa

Konstruktion av tändsticksaskar material ► Stora tomma tändsticksaskar och pakettejp eller silvertejp för att tillsluta askarna.

► Skruvar, muttrar, metallbrickor, mynt, gem och andra föremål av metall, små magneter, gummiband, tandpetare, tändstickor, pärlor, glaskulor, smågodis etc. att ha inuti askarna.

► Lim, tejp och/eller häftapparat om man vill fästa föremål inne i askarna.

► Eventuellt tunn kartong eller tjockt papper för tillverkning av inre strukturer i askarna.

► Föremålen ovan är ett förslag på vad man kan ha i askarna. Man tar helt enkelt det man har. Det finns dock några saker som är bra att tänka på när man väljer föremål:

i nt ro mo d el l f ö r s ö k a .3 25

lärare ► Använd olika typer av föremål (av olika material). ► Ha inte för många föremål i asken. Fyra till fem är lagom.

► Något/några av föremålen ska vara magnetiska. ► Man kan ha flera exemplar av ett föremål. ► Gör alla askar likadana. Då blir det bättre diskussioner efteråt. Du behöver bestämma vad du ska göra med skiljeväggen som finns inuti tändsticksasken. Antingen låter du den vara, tar bort den eller gör ett hål i den som vissa av föremålen som man lägger i asken kan ta sig genom. Sedan är det bara att använda fantasin.

Genomförande av undersöknig material Magnet, våg, stetoskop, tomma tändsticksaskar, tejp, lim, kartong, sax, häftapparat och alla föremål som finns i de tomma tändsticksaskarna samt varianter av dem. Exempelvis om asken innehåller en skruv, kan man ha ett par olika storlekar och/eller varianter av skruven.

introduktion i helklass Till den här uppgiften finns inget elevunderlag eftersom erfarenheten visar att den lämpar sig bäst att presentera muntligt. En väsentlig ingrediens i övningen är att elevernas fantasi får utlopp i olika sätt att testa deras hypoteser. Den bör därför inte i alltför stor utsträckning ges karaktären av en traditionell laboration. Det är viktigt att eleverna förstår syftet med uppgiften, nämligen att de ska lära sig vad vetenskapliga modeller innebär och hur de utvecklas. Det är därför lämpligt att inledningsvis hjälpa eleverna att se sambandet mellan tändsticksasken och autentiska fenomen som undersöks vetenskapligt. Därför kan man prata med eleverna om hur forskare har lärt sig om egenskaper hos celler eller elementarpartiklar utan att kunna se dem. Ett exempel är Mendels modell för hur egenskaper nedärvs, som beskrivs i boken på s. 164–165 (Mendels lagar) och s. 182 (Vetenskapliga modeller). Ett annat mer aktuellt exempel är klimatmodeller, som bygger på en stor mängd insamlade data som sammanställts till en modell för hur klimatet fungerar. Klimatmodeller har byggts upp genom att enskilda delar (hypoteser)

successivt har fogats till dem, allteftersom hypoteserna verifierats. Klimatmodeller kan testas genom att låta dem ”förutsäga” historiskt klimat, exempelvis hur jordens medeltemperatur utvecklats de senaste 200 åren. Om modellen matchar mätdata, ger detta stöd till modellen. På motsvarande sätt kan en modell om tändsticksasken testas genom att konstruera en fysisk modell av asken, och under söka om den svarar på samma sätt på undersökningarna som ”den verkliga” asken (se nedan). Gå därefter igenom proceduren för försöket. 1. Dela in eleverna i grupper om 3–4. 2. Dela ut en ask per grupp och informera eleverna om att deras uppgift är att ta reda på hur asken ser ut inuti (dvs. vad som finns i asken och dess inre geometri), utan att förstöra den. Alltså, när eleverna är färdiga med sina undersökningar ska asken se ut som den gjorde när de fick den. Det är alltså inte tillåtet att göra hål på asken eller på något annat sätt förstöra den. Det är inte heller tillåtet att klämma på asken så att den tappar sin form. 3. Kom överens om en gemensam frågeställning som bör formuleras ungefär så här: Vad finns i tändsticksasken och hur ser den ut inuti? 4. Be eleverna att undersöka asken och skriva ner sina observationer. 5. Be dem att använda observationerna för att formulera hypoteser om vad asken kan innehålla. 6. Be eleverna att utforma undersökningar som testar hypoteserna. Det gör man genom att göra förutsägelser om vad som kommer att hända när asken manipuleras på något sätt (t.ex. vickas systematiskt från kant till kant eller utsätts för en magnet). 7. Klargör för eleverna att de antagligen kan formulera nya hypoteser, och/eller förfina de gamla, allteftersom de får resultat från sina undersökningar. 8. Sammanfatta proceduren för eleverna i följande punkter på tavlan. a) Observationer → hypoteser b) Hypoteser → förutsägelser → metoder att testa

förutsägelserna och därmed hypoteserna c) Sammanställa resultaten → vetenskaplig

modell

i nt ro mo d el l f ö r s ö k a .3 26

lärare d) Testa modellen → bygga en tändsticksask som har samma egenskaper som den man undersökt → stöd för hypotesen 9. Påminn återigen eleverna om att när de är f ärdiga med undersökningen ska asken se ut som den gjorde när de fick den. Det är alltså inte tillåtet att göra hål på asken eller på något annat sätt förstöra den. Det är inte heller tillåtet att klämma asken så att den tappar sin form.

arbete i grupper

Avsluta genomgången med att anknyta det eleverna gjort med tändsticksasken till de exempel från autentiska vetenskapliga modeller som du gick igenom inledningsvis. Här kan man exempelvis diskutera vilka aspekter av vetenskaplig verksamhet som uppgiften bäst illustrerar, och på vilka sätt den inte lika väl liknar vetenskapligt arbete. Eleverna bör som ett resultat av övningen förstå vad modell byggande innebär, på vilka sätt det är ett kraftfullt redskap och vilka begränsningar vetenskapliga modeller har.

Eleverna arbetar gruppvis enligt proceduren ovan. I praktiken brukar de flesta grupper komma på att det bästa är att successivt konstruera en parallell tändsticksask för att pröva hypoteserna, snarare än att bygga den först när de har en slutgiltig modell. Handled eleverna i arbetet, men undvik att ge ”tips” utifrån din kunskap om vad askarna innehåller. Det gör inte så mycket om grupperna inte hinner färdigt, eftersom en viktig ingrediens är den gemensamma genomgången och diskussionen i slutet av passet.

gemensam genomgång och diskussion Man brukar inte hinna denna genomgång under halvklasspasset, utan det är värt att använda nästa lektion till att samla ihop och diskutera övningen. Låt grupperna kort presentera sin modell av tänd sticksasken, och led därefter en diskussion om eventuella avvikelser mellan gruppernas modeller. Försök att få grupperna att ge empiriskt stöd för sina hypoteser och gemensamt värdera stödet för respektive modell. Ibland går det ganska lätt att avgöra vilken hypotes som har starkast stöd. Ibland kan emellertid flera hypoteser och/eller modeller ha lika starkt stöd. Då är det värt att särskilt betona de vetenskapsfilosofiska aspekterna av detta, nämligen att det finns situationer när vi kan tvingas leva med flera rimliga förklaringar (hypoteser/modeller) av samma fenomen. Kanske förklaras vissa observationer bäst av en modell, medan andra observationer stämmer bättre med en annan modell.

i nt ro mo d el l f ö r s ö k a .3 27

elev

sammanfattning a.1.1

Evolutionsteori evolutionsteorin förklarar hur organismer utvecklas genom

att generation för generation anpassas till sin omgivning. Anpassningar är egenskaper med en tydlig funktion vilka har formats genom naturligt urval. Ett annat ord för naturligt urval är naturlig selektion. Naturligt urval innebär att individer med vissa varianter av en egenskap i genomsnitt får fler avkommor än individer med andra varianter av samma egenskap. När det naturliga urvalet verkar på anpassningar som direkt gynnar en individs framgång vid fortplantningen, individens fitness, kallas det sexuell selektion.

Charles Darwin, 1809–1882.

En förutsättning för naturligt urval är att individer varierar sinsemellan. Hos de allra flesta arter finns en stor variation inom nästan alla egenskaper. Variationen beror nästan alltid på både ärftliga orsaker och yttre förhållanden. När det naturliga urvalet verkar på den del av variationen som har ärftliga orsaker leder det till att vissa varianter av egenskapen blir vanligare för varje generation. Det sker evolution. Det naturliga urvalet verkar genom både den biotiska och den abiotiska miljön. Biotiska faktorer utgörs av andra organismer av samma eller andra arter. Abiotiska faktorer utgörs av sådant som temperatur, vatten eller pH i marken. Den biotiska och abiotiska miljön driver utvecklingen av organismernas anpassningar i vissa riktningar. Vi säger att arterna utsätts för selektionstryck. Om selektionstrycken driver en anpassning mot att successivt förändras, till exempel större och större öron, säger vi att det sker ett riktat urval. Om selektionstrycken istället motverkar en förändring av egenskapen, kallar vi det för stabiliserande urval. Evolutionsteorin förklarar även hur nya arter uppkommer. Artbildning sker genom att olika populationer av samma art isoleras från varandra. Det första steget är för det mesta geografisk isolering, alltså att två populationer av samma art fysiskt skiljs från varandra. Exempelvis kan några individer råka spridas till en avlägsen ö. Nästa steg är reproduktiv isolering, vilket innebär att de två populationerna utvecklas så olika att de inte längre kan fortplanta sig med varandra även om de återigen skulle hamna i samma område. De har då blivit två arter. När den reproduktiva isoleringen väl har skett, leder evolution genom naturligt urval till att arterna successivt blir mer och mer olika varandra.

evo lut i o n Sa mma n fattn i n g A . 1 .1 64

elev

sammanfattning som fylleriövning a.1.1

Evolutionsteori evolutionsteorin förklarar hur organismer utvecklas genom att generation för generation

till sin omgivning.

är egenskaper med en tydlig

funktion vilka har formats genom naturligt urval. Ett annat ord för naturligt urval är naturlig . Naturligt urval innebär att individer med vissa varianter av en egenskap i genomsnitt får fler avkommor än individer med andra varianter av samma egenskap. När det naturliga urvalet verkar på

som direkt gynnar en individs framgång vid fortplantningen,

individens

, kallas det

selektion.

En förutsättning för naturligt urval är att individer finns en stor

sinsemellan. Hos de allra flesta arter

inom nästan alla egenskaper.

beror

nästan alltid på både ärftliga orsaker och yttre förhållanden. När det naturliga urvalet verkar på den del av variationen som har

orsaker leder det till att vissa varianter av egenskapen blir

vanligare för varje generation. Det sker Det naturliga urvalet verkar genom både den

. och den

miljön.

faktorer utgörs av andra organismer av samma eller andra arter. faktorer utgörs av sådant som temperatur, vatten eller pH i marken. Den

och

miljön driver utvecklingen av organismernas anpassningar i vissa riktningar. Vi säger att arterna utsätts för

. Om

driver en anpass-

ning mot att successivt förändras, till exempel större och större öron, säger vi att det sker ett urval. Om

istället motverkar en förändring av

egenskapen, kallar vi det för

urval.

Evolutionsteorin förklarar även hur nya arter uppkommer.

sker genom att olika

populationer av samma art isoleras från varandra. Det första steget är för det mesta isolering, alltså att två populationer av samma art fysiskt skiljs från varandra. Exempelvis kan några individer råka spridas till en avlägsen ö. Nästa steg är isolering, vilket innebär att de två populationerna utvecklas så olika att de inte längre kan med varandra även om de återigen skulle hamna i samma område. De har då blivit två arter. När den

isoleringen väl har skett, leder evolution

genom naturligt urval till att arterna successivt blir mer och mer olika varandra.

evo lut i o n sa mma n fattn i n g s o m f y l l er i öv n i n g a . 1.1 65

elev

teoretisk övning a.1.3

Evolution av boparasitism hos blåvinge Fjärilen svartfläckig blåvinge (Maculina arion) är den största blåvingearten i Sverige. När den svartfläckiga blåvingens larver är små, äter de timjan eller kungsmynta. Men när larverna har vuxit till sig och blivit cirka 3,5 mm långa överger de värdväxten och börjar istället leta efter myror. De finns inte långt borta. Arten hedrödmyra lever i timjanens och kungsmyntans rötter. När larven hittar en myra utsöndrar den ett ämne som gör att myran tror att den har träffat på en myrlarv på rymmen. Myran bär in fjärilslarven i sitt bo, där fjärilslarven kan livnära sig på myrlarver. Fjärilslarven övervintrar som puppa i myrboet och utvecklas till en fjäril som lämnar boet under juni till augusti. förklara hur naturligt urval kan ha lett till utvecklingen av sam-

spelet mellan den svartfläckiga blåvingen och myrorna. Använd begreppen ärftlig variation, anpassning, fitness, selektionstryck och riktat urval i din förklaring.

evo lut i o n teo r eti s k öv n i n g a . 1 .3 71

lärare

teoretisk övning a.1.3

Evolution av boparasitism hos blåvinge Syftet med uppgiften är att eleverna ska få använda evolutionära begrepp för att förklara utvecklingen av en interaktion (parasitism) mellan två arter.

uppgiften berör följande centrala innehåll

några utmaningar att diskutera

► Evolutionens mekanismer, till exempel naturligt

Kan utvecklingen av doftsignalerna hos larven ha skett gradvis? Lurar man myror genom att bara lukta lite grann som en myrlarv? Ja, kanske. Vi kan anta att fjärilslarver som luktade lite grann som myrlarver ibland bars in i myrstacken (kanske av myror med lite sämre luktsinne). Möjligen överlevde de lite bättre än de som utvecklades helt och hållet på sina värdväxter, trots att många så tidigt i utvecklingen kanske även blev uppätna av myrorna.

urval och sexuell selektion samt deras betydelse för artbildning.

► Organismers beteende samt beteendets betydelse för överlevnad och reproduktiv framgång.

tidsåtgång 30–40 minuter i grupper om 2 elever.

kommentar Ingen vet naturligtvis hur evolutionen av fjärilslarvernas boparasitism verkligen har gått till. Det viktiga med uppgiften är att eleverna får möjlighet att använda centrala evolutionära begrepp på lite mer komplex frågeställning, och får möjlighet att pröva olika hypoteser. Den förklaringen som eleverna kan producera innehåller den centrala förutsättningen om genetisk variation i en egenskap, nämligen doftämnet som liknar myror. De larver som luktade lite mer som myror fick ökad fitness. I så fall uppkom ett selektionstryck för ökad likhet mellan fjärilarnas och myrornas doftämne, vilket ledde till ett riktat urval som förfinade denna anpassning hos fjärils larverna.

Å andra sidan kanske detta är ett exempel på en plötslig evolutionär förändring. Kanske kan en enkel mutation ge upphov till ett ämne hos fjärilen som direkt efterliknar feromonet hos myrorna. Man kan också diskutera varför myrorna inte har utvecklat strategier för att avslöja fjärilslarverna. Här bör eleverna komma fram till att en sådan utveckling förutsätter att det finns ett selektionstryck för sådan förmåga att känna igen fjärilslarverna. Detta kräver i sin tur att det finns någon form av kostnad för myrorna att hysa larverna, vilket i slutänden leder till lägre fitness hos drottningen. Om kostnaden är liten kanske myrorna helt enkelt kan tolerera en och annan parasit. Vill man fördjupa sig mer i interaktionen mellan fjärilar, myror och deras gemensamma värdväxt finns det en utmärkt artikel om detta av Nsikan Akpan. Se referenslistan nedan. KÄLLOR ARTFAKTA, MACULINEA ARION, SVARTFLÄCKIG BLÅVINGE. ARTDATABANKEN. HÄMTAD 2019-01-05 FRÅN HTTP://ARTFAKTA.ARTDATABANKEN.SE/ TAXON/101260 THE ANT, THE BUTTERFLY AND THEIR CHEMICAL WARFARE WITH AN OREGANO PLANT BY NSIKAN AKPAN HTTPS://WWW.PBS.ORG/NEWSHOUR/SCIENCE/ANT-BUTTERFLY-CHEMICAL-WARFARE-OREGANO-PLANT

evo lut i o n teo r eti s k öv n i n g a . 1 .3 72

elev

teoretisk övning a.1.6

En del närbesläktade arter kan bilda korsningar, så kallade hybrider, med varandra. Men även om h ybriderna är fertila händer det sällan att de får lika hög fitness som sina föräldrar. Enligt teorin får hybriderna nämligen en blandning av föräldrarnas egenskaper vilket gör dem sämre anpassade till miljön. Det kan bland annat handla om att hybriderna blir sämre på att undkomma predatorer. Predationen gör därför att hybriderna missgynnas av det naturliga urvalet.

forskare testade i ett fältexperiment hypotesen att predatorerna

kan bevara reproduktiv isolering mellan arter. I experimentet använde de braxen och mört, två närbesläktade karpfiskar som ofta bildar fertila hybrider i områden där arterna finns tillsammans.

a) Braxen (Abramis brama), b) hybrid och c) mört (Rutilus rutilus). Hybridernas kroppsform är en blandning av föräldrarnas. Källa: Nilsson et al. 2017

Forskarna fångade 44 braxen, 348 mörtar och 64 hybrider i en sjö. Fiskarna märktes med mikrochips som gjorde att de kunde identifieras, och släpptes sedan tillbaka i sjön. I sjön fanns ett stort antal skarvar. Skarvar är fiskätande rovfåglar som lever i kolonier. Efter 4 år återvände forskarna och scannade efter mikrochipsen i fågelspillningen på skarvkolonier. De hittade 80 mikrochips från fiskar som skarvarna hade ätit. Forskarna sammanställde resultaten i ett diagram.

frågor Sannolikheten för predation av skarv (+/– 1 S.E.)

FOTO CHRISTIAN SKOV

Rovdjur håller efter hybriderna

1 Läs av diagrammet. Formulera en text som för

0,5

klarar vad den visar. Börja så här:

”Resultaten visar att hybriderna …

0,4

2 Diskutera vad resultaten betyder för hypotesen att predatorer kan bevara reproduktiv isolering mellan arter.

0,3

0,2

3 Diskutera vilka svagheter studien har för att

0,1

4 Anta att skarvarna är den enda predatorn på mört

kunna testa hypotesen. och braxen och deras hybrider. Hur skulle arterna påverkas om alla skarvar plötsligt försvann?

0 braxen

hybrid

mört

Sannolikhet att en braxen, en hybrid och en mört blir uppäten av en skarv. Felstaplarna visar S.E. som är en förkortning för standardfel (Standard Error).

evo lut i o n teo r eti s k öv n i n g a . 1 .6 81

lärare

teoretisk övning a.1.6

Rovdjur håller efter hybriderna Syftet med uppgiften är att eleverna ska få möta en autentisk studie av a rtbildning och därmed få erfarenhet av evolutionsteori som en empirisk vetenskap. E leverna får vidare erfarenhet av att pröva hypoteser samt att förstå resultat som presen teras i diagram.

uppgiften berör följande centrala innehåll ► Evolutionens mekanismer, till exempel naturligt urval och sexuell selektion samt deras betydelse för artbildning.

► Det experimentella arbetets betydelse för att testa, omvärdera och revidera hypoteser, teorier och modeller.

tidsåtgång Cirka 30 minuter.

kommentar Uppgiften är hämtad från en vetenskaplig artikel (Nilsson et al, 2017) och en artikel från Forskning och Framsteg (Nyström, 2017). Felstaplarna (S.E.) visar hur stor variationen är mellan de värden som ingår i medelvärdena, dvs. graden av osäkerhet.

svar på frågor 1 Resultaten visar att hybriderna är mer utsatta för predation/utsätts för ett starkare predationstryck från skarvarna än mört och braxen (graf s. 9).

föräldraarter. Om deras fitness är lägre är egentligen ett antagande eftersom fitness är detsamma som reproduktiv framgång. Men antagandet att högre risk för att bli tagen av en predator leder till lägre fitness är förstås biologiskt rimligt. Här kan man, beroende på syfte, även diskutera skillnaden mellan stöd och bevis för en hypotes. Logiskt kan en hypotes erhålla mer och mer stöd, men aldrig formellt bevisas. Däremot kan en hypotes motbevisas (falsifieras).

4 Enligt det biologiska artbegreppet (vilket är det lämpliga när det gäller arter med sexuell förökning som lever inom samma område), utgörs en art av en grupp individer (population) som inte har något utbyte av gener med (är reproduktivt isolerad från) andra grupper av individer (populationer). Om vi antar att predationen upprätthåller den reproduktiva isoleringen mellan mört och braxen, skulle förlusten av predatorer leda till att de två arterna kollapsar genom att det börjar ske ett genflöde mellan dem. KÄLLOR NILSSON PA, HULTHÉN K, CHAPMAN BB, HANSSON L-A, BRODERSEN J, BAKTOFT H, VINTERSTARE J, BRÖNMARK C, SKOV C. 2017. SPECIES INTEGRITY E NHANCED BY A PREDATION COST TO HYBRIDS IN THE WILD. BIOL. LETT. 13: 20 170 208. HTTP://DX.DOI.ORG/10.1098/RSBL.2017.0208 NYSTRÖM, J. 2017. FORSKNING OCH FRAMSTEG. HTTPS://FOF.SE/ARTIKEL/ROVDJUREN-HALLER-EFTER-HYBRIDERNA

2 Resultaten stöder hypotesen att predatorer kan bevara reproduktiv isolering mellan arter.

3 Mört, braxen och deras hybrider är sannolikt utsatta även för andra predatorer än skarv, exempelvis rovfiskar. Det finns förstås en möjlighet att predationstrycket ser annorlunda ut för andra predatorer. Om man ska vara petig så visar resultaten endast att hybrider är mer utsatta för predation än sina

evo lut i o n teo r eti s k öv n i n g a . 1 .6 82

elev

korsord a.1.10

Evolutionsteori 1

4 5

6 7 8

12 13 14

16 17

20 21 23

32 33

evo lut i o n ko r s o r d a . 1 . 10 88

elev

korsord a.1.10

Evolutionsteori vågrätt →

lodrätt ↓

1 Skillnader mellan individer

2 Kallas isolering som är det sista steget i artbild-

3 Anpassning som gör att djur smälter in med omgivningen

4 Kallas arter som bara finns på den plats där de har utvecklats

5 Selektion 10 Konstgjord

ningen

3 Tävlan om resurser 6 Omgivning 7 Det som rovdjuren fångar 8 Evolution som leder till liknande anpassningar hos arter som är släkt på långt håll

11 Ägg och spermier

9 Innehåller växternas hanliga könsceller

14 Tillgång

12 Företeelse

16 Förkortning för relativ reproduktiv framgång

13 Ärftlig förändring i DNA

18 ”Barn” i biologin

15 Naturligt urval som leder till att populationens

20 Selektion som gynnar egenskaper som ökar en individs framgång i fortplantningen

egenskaper förändras

17 Egenskaper som storlek, form och färg

21 Hinder

19 Grundläggande enhet för att dela in organismer

23 Kallas törelväxternas taggar

22 Motståndskraft

26 En grupp individer av en art, som förekommer

24 Miljöfaktor som utgörs av den icke-levande

inom ett begränsat område vid en viss tidpunkt

28 Egenskap med tydlig funktion 30 Följd 31 Fortplantningsförmåga 32 Miljöfaktor som utgörs av levande organismer 33 Naturligt urval som bevarar egenskaper

miljön

25 Isolering som ofta är det första steget i artbildningen

27 Rävar … ett selektionstryck på harar 29 Livsutrymme 31 Växters ”barn”

evo lut i o n ko r s o r d a . 1 . 10 89

lärare

korsord a.1.10: facit 1

V A R E P 5 U R O D U 11 K T I V 17 M O R F O L 26 P O P G I S K A

I A T

I O N

V A L 7

B 9 Y P T O S C E L L L 14 R E N R F

K A M O O 4 E N D E M K U 10 A R T I F R E R E 13 N M 15 S U R S U I T 18 K A V T T 21 B A R R I Ä T O N

K O Ö N V E 16 R G 20 S E X U E L L N 23 24 T O R N A R B I 27 28 A N P A U L A T I O N T T 30 Ö I K O N S E K V V S 31 K A F I T N E S R R 32 Ö B 33 S T A B I L I S E R A N D E

U F L A G E I

S K A 6

K O 22

R E S I S S T E N N S I O

M I I E L L J 12 Ö F E N O 19 M M A E R N T 25 G E O 29 N I N G I R S A C F H I S T I S K

evo lut i o n ko r s o r d a . 1 . 10 90

elev

modellförsök a.3.1

Evolutionen av fjärilslarvers färgteckning Egenskaper som färg varierar något mellan olika individer i en population. Om variationen är ärftlig och om den leder till skillnader i överlevnad och fortplantning mellan individer, får vi evolution genom naturligt urval. fåglar äter fjärilslarver och kan därför utöva selektionstryck

på larvernas egenskaper. Det naturliga urvalet gynnar anpassningar, t.ex. kamouflageteckning, som minskar risken att larverna blir tagna av fåglarna. De här idéerna kan man pröva genom ett modellförsök, alltså ett försök som förenklar och efterliknar vissa delar av verkligheten. I det här modellförsöket representerar bitar av yllegarn i olika f ärger fjärilslarver och ni själva utövar naturligt urval genom att agera blå mesar som äter larverna. I försöket undersöker ni frågeställningen: Vilken färg på larver g ynnas av det naturliga urvalet i olika habitat?

material Yllegarnsstumpar av åtta färger och två habitat. metod 1 Formulera en hypotes som möjligt svar på frågeställningen: Vilken färg på larver gynnas av det naturliga urvalet i olika habitat? Formulera därefter en förutsägelse per habitat. Formulera förutsägelserna så här: Om hypotesen stämmer kommer de flesta larverna vara … Anteckna hypotesen och förutsägelserna i försöksprotokollet.

2 Lägg det första habitatet på golvet och sprid ut 10 stycken larver av var dera färgen, totalt 80 stycken. De här larverna utgör 0-generationen.

3 Utse en försöksledare och börja försöket. Gå runt habitatet utan att titta på det. När försöksledaren ger en signal sneglar ni snabbt på habitatet och tar den larv som ni först får syn på. Upprepa försöket tills det finns 20 larver kvar. Räkna ut i förväg hur många larver var och en ska fånga.

4 De 20 larverna som överlever utvecklas till fullvuxna fjärilar, som förökar sig med 4 larver var i samma färg och därefter dör. Alltså, om ni har kvar 3 röda, 2 vita, 3 mörkgrå, 6 svarta, 2 blå, 1 gul, 1 grön och 2 ljusgröna larver efter generation 0 multiplicerar ni antalet larver av varje färg med 4 så att det åter bli 80 stycken larver i nästa generation. Skriv in habitatet och antalet av respektive färg i tabellen (Generation 1). Upprepa proce duren enligt punkterna 1–3 tills ni har fyra generationer (0–3).

5 Gör om försöket med det andra habitatet.

evo lut i o n mo d el l f ö r s ö k A . 3 .1 93

elev

sammanställning av resultat 1 Beräkna andelen larver (%) av det totala antalet larver i början av varje generation för respektive färg. Sammanställ resultaten i två stapeldiagram (ett för varje habitat).

2 Skriv figurtexter till diagrammen. Börja figurtexterna med: Diagrammet visar hur färgen på fjärilslarver …

3 Beskriv resultaten i löpande text. Börja beskrivningen med: Våra resultat visar att … Hänvisa till diagrammen i beskrivningen.

frågor att diskutera efter laborationen 1 Varför behöver man räkna om antalet fjärilslarver till andelar (%), innan man gör grafen?

2 Vilka färgvarianter av larverna gynnades och vilka missgynnades av det naturliga urvalet i de två habitaten?

3 Stämde förutsägelserna som ni gjorde av larvernas överlevnad i de två habitaten? Förklara.

4 Vilket selektionstryck utsattes fjärilslarverna för i försöket? 5 Vilka andra faktorer kan påverka predationstrycket på larverna förutom larvernas färg?

6 Stödjer resultaten hypotesen ni ställde. Förklara i så fall hur. 7 Använd resultaten för att svara på frågeställningen: Vilken färg på larver gynnas av det naturliga urvalet i olika habitat? Hänvisa till diagrammen och försök använda begreppen kamouflage, naturligt urval, variation (varierar), anpassning, selektionstryck, predator och byte i ditt svar.

8 Sammanfatta det viktigaste du har lärt dig. Motivera med detaljer från laborationen och den efterföljande diskussionen.

evo lut i o n mo d el l f ö r s ö k A . 3 .1 94

elev

försöksprotokoll Grupp

Hypotes

Habitat 1

Habitat 2

Förutsägelse

Generation 0 1

Färg

Totalt

Generation 0 1

Observationer

evo lut i o n mo d el l f ö r s ö k A . 3 .1 95

lärare

modellförsök a.3.1

Evolutionen av fjärilslarvers färgteckning Syftet med försöket är att studera hur det naturliga urvalet leder till anpassningar hos organismer.

laborationen berör följande centrala innehåll ► Evolutionens mekanismer, till exempel naturligt urval och sexuell selektion samt deras betydelse för artbildning.

► Det experimentella arbetets betydelse för att testa, omvärdera och revidera hypoteser, teorier och modeller.

► Planering och genomförande av fältstudier, experiment och observationer samt formulering och prövning av hypoteser i samband med dessa.

► Simulering av evolutionära mekanismer, till exempel naturligt urval.

► Bearbetning av biologiska data med enkla statistiska metoder.

tidsåtgång Cirka 80 minuter i halvklass indelad i 4 grupper.

material Materialåtgången är beräknad på en halvklass. 1. Det finns kopieringsunderlag för två habitat (nässlor och raps). Skriv ut habitaten i A3 och klistra fast dem på var sin kartongbit (4 stycken av vardera). Du kan också skapa egna habitat eller låta eleverna göra det. Det går också att göra försöket ute på gräsmattan. Om vädret tillåter. 2. Klipp 200 stycken ca. 3 cm långa ullgarn stumpar av 8 olika färger. Tips: Förvara de olika färgade garnstumparna i var sin burk och se till att eleverna sorterar tillbaka dem i burkarna allt eftersom försöket pågår.

kommentar Laborationen är ett modellförsök som visar hur naturligt urval fungerar. Utifrån sina hypoteser kan eleverna göra testbara förutsägelser för olika habitat. Exempelvis skulle hypotesen i det här försöket kunna vara att de larver som har en färg som mest liknar habitatet kommer att få högst överlevnad och fitness. Det går att testa hypotesen genom att man gör förutsägelser för olika habitat och därefter testar förutsägelserna genom att undersöka larvernas överlevnad i habitaten. Exempelvis kan man förutsäga att gröna larver överlever i större utsträckning än andra larver i en miljö som huvudsakligen är grön, medan om miljön är gul blir förutsägelsen att gula larver överlever i större utsträckning än andra. En hypotes kan alltså ge upphov till flera olika testbara förutsägelser. Be två grupper börja med ett av habitaten (t.ex. habitatet med nässlor) och två grupper med det andra (t.ex. habitatet med raps). Då har klassen resultat från båda habitaten även om alla grupper inte hinner göra båda försöken. Släck lamporna i rummet och dra för gardinerna så att det blir lite svårare att se garnstumparna mot underlaget. Det finns ett försöksprotokoll som kan kopieras till eleverna. Eleverna kan bearbeta resultaten och rita stapeldiagram för hand eller göra både bearbetningen och diagrammen i Excel. I båda fallen är det viktigt att eleverna arbetar med andelar (%). Exempelvis finns det 12,5% av vardera färgen i generation 0 (10/80). KÄLLA IDÉN TILL LABORATIONEN KOMMER FRÅN: HOUSE, K. 1986, WOOLY WORMS AND NATURAL SELECTION. THE AMERICAN BIOLOGY TEACHER. 48 (4): 242–245 OCH EHNBERG, M. 2006. LABORATIONER I BIOLOGI. UTBILDNINGSSTYRELSEN, FINLAND

evo lut i o n mo d el l f ö r s ö k A . 3 .1 96

lärare

stöd till diskussionsfrågor 1. Ja det kan man fråga sig. I det här modellförsöket är ju det totala antalet larver hela tiden samma, 80 stycken. Men i riktiga undersökningar varierar det totala antalet mellan olika generationer. För att kunna jämföra resultaten behöver man därför räkna om från antal till frekvenser. Alltså omräkning från antal till frekvenser är mera en regel än ett undantag. Det är något som eleverna behöver tänka på när de planerar egna undersökningar. 2. Det är nödvändigtvis inte de larver som har samma färg som dominerar habitatet som klarar sig bäst, utan djur som har färgteckningar som suddar ut dem mot habitatet. Det i sin tur påverkas av ljuset i rummet under försöket. Exempelvis klarar sig ofta mörkgrå larver bäst i nässelhabitatet. 3. Predation från fåglarna. 4. I modellförsöket – egentligen inga, utom ljuset i rummet under försöket. I verkligheten – varierande storlek på larverna, deras beteende (exempelvis om de är ensamma eller tillsammans med andra) hur de smakar m.m.

evo lut i o n mo d el l f ö r s ö k A . 3 .1 97

kopieringsunderlag: raps

evo lut i o n mo d el l f ö r s ö k A . 3 .1 98

kopieringsunderlag: nässlor

evo lut i o n mo d el l f ö r s ö k A . 3 .1 99

instruktion

Att bearbeta resultaten i Excel på PC Detaljerna kan avvika något för Mac-versionen av Excel.

1 Skriv in värdena från försöksprotokollet i Excel. Räkna ut totala antalet larver i varje generation (det borde bli 80). Använd Autosumma (∑) i Startmenyn.

2 Infoga en ny kolumn efter generation 0 för habitat 1 genom att markera kolumn C, högerklicka och välja Infoga.

3 Beräkna andelen (%) av röda larver i generation 1 genom att skriva formeln =100*(B4/80) i cellen C4. Klicka på Enter.

4 Kopiera formeln neråt i kolumnen: Markera cellen med formeln (C4). Flytta därefter markören till cellens nedre högra hörn så att du får fram ett svart kryss +. Håll högerklicket nere och dra krysset till den sista cellen i kolumnen.

5 Gör på samma sätt med generation 1–3 för habitat 1 och generation 0–3 för habitat 2.

6 Gör ett diagram för habitat 1. Markera färgerna i kolumn C. Håll ner CTRL och markera värdena i kolumnerna E, G och I.

evo lut i o n mo d el l f ö r s ö k A . 3 . 1 100

instruktion 7 Klicka på menyn Infoga och välj Infoga stapeldiagram och vidare Fler stapeldiagram … Välj Grupperat diagram som visar fördelning-

en av olika färgade larver mellan generationer.

8 Ändra färgerna på staplarna så att de överensstämmer med garnstumparnas färg. Dubbelklicka på en stapel. Välj Fyllning och linje i menyn till höger. Ändra färgen och klicka en gång på nästa stapel och ändra även dess färg osv.

9 Lägg till axelrubriken på y-axeln: Markera diagrammet och välj Design i Diagramverktyg. Klicka på Lägg till diagramelement längst till vänster och välj Axelrubriker. Skriv in Andel (%) i Primär lodrätt (y).

10 Ta bort Diagramrubrik och legenderna för färger under diagrammet.

11 Gör diagram för habitat 2.

Ta bort rubrik Lägg till axelrubrik

Diagramrubrik

70 60

Andel (%)

50 40 30 20

30 20

Gen 0

Ändra färg på staplarna

Röd

Gen 1 Vit

Gul

Blå

Gen 2 Grön

Ljusgrå

Gen 3 Mörkgrå

Svart

0 Gen 0

Gen 1

Gen 2

Gen 3

Ta bort legenderna

evo lut i o n mo d el l f ö r s ö k A . 3 . 1 101

elev

teoretisk övning c.1.3

Konvergens med begränsningar som du sett i boken (s. 14 och 117) leder det naturliga urvalet ibland

till väldigt likartade anpassningar, trots att de uppkommit oberoende av varandra inom helt olika utvecklingslinjer. Detta fenomen kallas för konvergent evolution, eller helt enkelt konvergens. Taggar hos kaktusar och törelväxter (s. 13) är ett exempel på konvergens, liksom ögonens utveckling hos bläckfiskar och ryggradsdjur (s. 14) eller utformningen av vingar (s. 105). Det finns helt enkelt vissa fysikaliska lagar som bestämmer hur man bör vara formad för att växa i torra miljöer, se bra eller effektivt ta sig fram i luften.

Sjöko Sjö ko (Dugong dugon)

Ytterligare ett exempel på konvergent evolution är kroppsformen hos vattenlevande djur. För att ta sig fram under vatten är det lämpligt att vara spetsig fram, tjockast på mitten, och sedan smalna av igen mot stjärten. En sådan spolformad kroppsform har utvecklats hos så skilda grupper som benfiskar, hajar, pingviner, sälar, sjökor och valar. Utvecklingen har varit ett svar på selektion för minskat motstånd när man simmar i vattnet, något som de som konstruerar U-båtar också upptäckt. På motsvarande sätt har det hos de flesta vattenlevande djur utvecklats någon typ av fenor att simma med. Selektionstrycken kan alltså vara så starka att det hos helt olika organismgrupper utvecklas väldigt likartade anpassningar genom konvergens. Konvergensen har dock vissa begränsningar. En arts möjligheter att utvecklas i en ny miljö begränsas nämligen av de anpassningar som arten redan har. Exempelvis har det aldrig utvecklats gälar hos de reptiler och däggdjur som återgått till ett liv i havet. De sätt att andas på som utvecklades hos reptilernas och däggdjurens landlevande förfäder satte gränser för hur andningsorganen kunde utvecklas under vattenytan. Detsamma gäller skillnader mellan valar och fiskar i hur de rör sig när de simmar. Tillsammans med sjökorna är valarna de enda marina djur som rör sina stjärtfenor upp och ner i stället för från sida till sida som fiskar. Det beror på att sjökornas och valarnas förfäder hade kroppar som var byggda för att röra sig på land. Det innebär att deras ryggrad var anpassad för att röra sig upp och ner när djuret sprang. Ryggradens utformning utgjorde på så sätt en begränsning valarnas och sjökornas rörelsemönster när deras simförmåga utvecklades. Även när de började leva i vattnet rörde sig deras förfäder alltså upp och ner som ett fyrfotadjur, inte från sida till sida som en fisk. Därför utvecklades vågräta stjärtfenor hos dem, istället för lodräta som hos ben- och broskfiskar. Ett sista exempel på hur olika begränsningar styr evolutionen är skillnaden mellan hur valar och sälar simmar. Båda utvecklades mot att röra sig effektivt i vatten men utvecklingen utgick från olika delar av kroppen. Valarnas förfäder hade troligen ordentliga svansar. Hos valarna utvecklades därför svansen till en bred, vågrät fena medan bakbenen

evo lut i o n teo r eti s k öv n i n g c . 1 . 3 137

elev tillbakabildades helt och hållet. Sälarnas förfäder hade däremot troligen inte mycket till svans. Även om det rådde ett starkt selektionstryck för stjärtfenor, utgjorde avsaknaden av svans en begränsning som gjorde att det inte kunde utvecklas någon stjärtfena. Istället utvecklades bakbenen hos sälarnas förfäder till tvärställda fenor som de använder för att paddla sig framåt med. Konvergensen har alltså begränsningar. Både starka selektionstryck och tidigare anpassningar spelar en viktig roll för vilken riktning evolutionen tar.

uppgift 1 Läst texten enskilt. Stryk under svåra ord och delar av texten som du tycker är oklara.

2 Diskutera texten med en klasskamrat. Sammanfatta med några meningar det som ni anser vara det viktigaste budskapet i texten.

3 Formulera svaren på frågorna nedan tillsammans. Var beredda att svara på frågorna under den gemensamma genomgången.

frågor 1 Vad menas med konvergent evolution? 2 Försök förklara varför det inte har utvecklats gälar hos de reptiler och däggdjur som återgått till ett liv i havet. Vad skulle en utveckling av gälar innebära för dessa djur?

3 a) Beskriv hur utvecklingen av valarnas breda vågräta fena från en svans

hos förfäderna kan ha gått till.

b) Beskriv hur tillbakabildningen av valarnas bakben kan ha gått till. Använd begreppen naturligt urval, anpassning (anpassas), ärftlig variation, abiotiska och biotiska miljöfaktorer och selektionstryck i dina svar.

evo lut i o n teo r eti s k öv n i n g c . 1 . 3 138

lärare

värderingsövning som introduktion a.0.1

Släktforskning och DNA Syftet med en tidig värderingsövning är att eleverna ska se att genetik handlar om frågor som är högst aktuella och som rör deras vardag.

uppgiften berör följande centrala innehåll ► Övningen berör egentligen hela det centrala innehållet i genetiken, då den är avsedd att skapa motivation och förväntan inför genetik momentet.

tidsåtgång Cirka 40 minuter.

genomförande 1. I den här inledande värderingsövningen till genetiken ska eleverna ordna sig på en linje uti från ett värderingspåstående. Ge först en bak grund till temat. Det är viktigt att ge denna bak grund inför formuleringen av ett värderings påstående, som ett sätt att öka chansen att alla elever känner sig delaktiga. Bakgrund Idag erbjuder många företag möjligheten att släktforska med hjälp av DNA-databaser. Enkelt uttryckt tar du ett DNA-prov från dig själv, exem pelvis genom att skrapa med en liten pinne på insidan av kinden, och skickar provet till företa get. Företaget jämför ditt DNA med andras i sin databas. Efter några veckor får du ett resultat, där du kan hitta släktningar och se varifrån i världen de kommer. Företagen sparar din gene tiska information i upp till 50 år. Förutom att man lättare kan släktforska, kan databaserna användas för att identifiera människor och hitta sjukdomar. De används också av polisen för att utreda gamla, oupp klarade brott. Samtidigt har forskare varnat för att databaserna kan hackas, eller att informatio nen kan säljas vidare till exempelvis försäkrings bolag.

2. Berätta sedan för eleverna att de ska ta ställning till följande påstående om användning av DNA i släktforskning: Om jag får ett DNA-test i födelse dagspresent kommer jag absolut att använda det. 3. Markera eller visa på golvet fyra positioner: Helt säkert – Troligen – Troligen inte – Absolut inte. 4. Be eleverna att gå till den position som bäst stämmer överens med hur de känner inför påstå endet. 5. Be dem som tagit sig till en viss position att berätta för varandra varför de ställt sig där, och försöka rangordna sig inbördes. Om exempel vis fyra elever ställt sig på ”helt säkert”, så kan ske det ändå är så att en elev är lite säkrare än de andra. Det kan också hända att de har olika skäl för sina ställningstaganden. Någon kanske är helt säker för att hen inte vill göra present givaren ledsen, medan en annan är helt säker för att hen väldigt gärna vill veta varifrån hens släkt kommer. 6. När varje position är färdig, öppnar du för en dis kussion i hela gruppen. Låt varje grupp berätta hur de rangordnat sig. Betona att man under denna diskussion kan ändra sig, eller upptäcka att man snarare hör till en annan grupp. Då flyt tar man sig helt enkelt till den nya positionen. Om det finns tid är det bra om de elever som vill, får ge en kort motivering till sitt ställningstagande. 7. Avsluta övningen genom att dela in klassen slumpmässigt i grupper om 3 elever. Be varje grupp att diskutera och skriva ner a) frågor om DNA-test som de inte har fått svar

på, och b) frågor om genetik i allmänhet som de skulle

vilja få svar på. Ta upp och försök att besvara elevernas frågor i den fortsatta undervisningen om genetik vid lämpliga tillfällen.

ge ne t i k vä r d er i n g s öv n i n g s o m i n tro d u k ti o n a . 0 . 1 163

elev

begreppskarta a.1.2

Celler material Papperslappar med begrepp, sax, papperslim, A3-papper och penna. genomförande 1 Klipp ut begreppen och placera dem på A3-pappret. 2 Diskutera med bänkgrannen hur begreppen är kopplade till varandra. 3 Bind därefter ihop begreppen med streck eller pilar. Skriv på strecken/ pilarna ord eller kortare meningar som visar hur två begrepp hör ihop. En bra begreppskarta går att läsa som en liten berättelse om ett händelse förlopp eller som en förklaring av en företeelse. Ni kan lägga till eller ta bort begrepp eller använda ett begrepp flera gånger för att lättare få ihop en vettig story.

4 När ni är nöjda, klistra fast begreppslapparna på pappret. 5 Gå runt och titta på de andra gruppernas begreppskartor.

prokaryota

eukaryota

organeller

bakterier

djur

svampar

växter

arkéer

kloroplaster

mitokondrier

haploid

diploid

ge ne t i k b eg r ep p s k a rta a . 1 . 2 168

lärare

begreppskarta a.1.2

Celler Syftet med uppgiften är att eleverna ska få arbeta med sambanden mellan de centrala begreppen för cellteorin.

övningen berör följande centrala innehåll

3. Låt grupperna konstruera sin begreppskarta under cirka 15–20 minuter.

► Eukaryota och prokaryota cellers egenskaper och

4. Gemensamt efterarbete är viktigt i någon form, men kan förstås varieras. Be förslagsvis grup perna sätta upp sina begreppskartor på tavlan/ väggarna och låt eleverna gå runt och titta på dem. Alternativt kan två grupper byta kartor med varandra och därefter sätta sig tillsammans och prata om likheter och skillnader mellan sina begreppskartor.

funktion.

tidsåtgång Cirka 45 minuter i grupper om 2 elever.

genomförande 1. Dela in eleverna i grupper om 2. 2. Om eleverna är ovana vid begreppskartor, för klara först vad det är och varför övningen kan hjälpa eleverna att få ett samlat grepp om momentet.

5. Avsluta övningen med att i helklass diskutera de olika begreppskartorna. En allmän beskrivning av hur man arbetar med begreppskartor och några saker att tänka på finns i avsnittet Intro I Arbeta med begrepp, ämnesinnehåll och värderingar.

ge ne t i k b eg r ep p s k a rta a . 1 . 2 169

elev

laboration a.3.1

Mitos – vanlig celldelning I den här laborationen ska du studera mitos i lökrötter. Celler i olika celldelnings faser finns i delningszonen nära rotspetsen (fig. 2). Syftet med laborationen är att du ska lära dig att göra ett mitos-preparat, att identifiera cellcykelns olika faser i preparatet och att studera dem i olika förstoringar. de olika steg som en cell går igenom från en celldelning till nästa cell

delning, kallas cellcykeln (fig. 1). Cellcykeln kan delas in i interfas och mitos (delningsfas). Under interfasen fördubblas antalet kromosomer och cellen växer i storlek. Kromosomer är synliga i slutet av interfasen och under mitosen.

material Lökrötter, saltsyra (2 mol/dm3), orceinlösning, pincett, sax, små provrör, glasstav, små urglas, vattenbad 40 °C med ett provrörsställ, preparernål, objektglas, täckglas, filtrerpapper, mikroskop och färdiga mitospreparat.

riskbedömning Måttligt riskfyllt. Orcein kan vid kontakt irritera ögonen och huden. Farligt vid förtäring, kan ge illamående och kräkningar.

► Använd labbrock. ► Om du får orcein i ögonen, spola genast med mycket vatten under minst 15 minuter. Håll ögonlocken brett isär. Kontakta läkare om irri tationen kvarstår.

► Vid hudkontakt tvätta huden genast med tvål och vatten. metod 1 Tillsätt några droppar orcein och 1 ml 2 mol/dm3 saltsyra (HCl) i ett litet provrör. Interfas

G0 2n

46 kromosomer

DNA replikation 46 → 92 kromosomer

Reparation och kontroll

Del nings fas

Cytokines Telofas

Anafa s

Met afas Pro fas

Figur 1. Cellcykeln

ge ne t i k l a b o r ati o n a . 3 . 1 176

elev 2 Klipp av 2 spetsiga rotspetsar (ca. 2–3 mm längd) och lägg dem i prov röret. Se till att rotspetsarna är täckta av lösningen.

3 Värm provröret i 40 °C vattenbad i 5 minuter. Saltsyran mjukar upp cell väggen så att orceinet kan tränga in i cellen. Orcein färgar DNA mörkrött.

4 Häll vätskan med rotbitarna från provröret på ett urglas. Känn med pre parernål att rötterna är lagom mjuka. Det ska gå att sticka preparernålen genom roten. Om inte, häll tillbaka vätskan med rotspetsarna i provröret och värm det ytterligare ett par minuter i vattenbadet. Delnings 5 Sätt 1–2 droppar orcein på två objektglas och lägg en rotspets i varje zon

droppe. Använd en pincett för att placera rotspetsarna i dropparna.

6 Picka sönder rotspetsarna med preparernålen, och låt därefter färgen verka i 10 minuter.

7 Lägg på ett täckglas och picka lätt med preparernålen på täckglaset rakt uppifrån.

8 Lägg ett dubbelvikt filtrerpapper över täckglaset så att en av täckglasets Figur 2. Rotspets hos lök.

kanter syns. Ställ dig upp, sätt tummen på filtrerpapperet, och squasha ut materialet med ett kraftigt sviktande tryck. Du har nu förhoppningsvis ett preparat som är ett cellager tjockt.

9 Studera preparatet i mikroskop. Rotens delningszon ligger mycket nära rotspetsen. Rita av celler i interfas och i de olika mitosfaserna: profas, metafas, anafas och telofas. Om du inte hittar några celler som håller på att dela sig i ditt eget preparat, rita av faserna i ett färdigt preparat.

rapport Rapporten lämnas in direkt efter labben och ska innehålla teckningar av celler i olika delningsfaser från det egna eller från ett färdigt mitos-pre parat. Uppgifter att göra hemma före laborationen

1 Se filmen Twilight Mitosis v2 på https://www.youtube.com/watch?v=KNT293Llaus

2 Ta reda på hur lång tid lökceller befinner sig i olika celldelningsfaser. a) Gå in på http://www.biology.arizona.edu/cell_bio/activities/cell_cycle/cell_cycle. html

b) Läs texten och klicka på ”next” längst ner på sidan. Nu kommer du till en sida där det förklaras vad som sker i de olika faserna. När du har läst texten, gå vidare till nästa sida. Där ser du en tabell. Motsvarande tabell finns nedan (tabell 1). Gå vidare.

c) På nästa sida finns det 36 celler, som du ska sortera efter vilken cell delningsfas de är i. Om du gör fel talar programmet om det och du får försöka igen. Läs kommentarerna som programmet ger när du gör fel och du kommer att lära dig hur man skiljer de fem olika faserna åt.

ge ne t i k l a b o r ati o n a . 3 . 1 177

elev d) När du har sorterat alla cellerna, summera antalet celler i varje fas. Fyll i siffrorna i tabellen och räkna ut andelen celler i de olika faserna 12 i procent (skulle exempelvis 12 celler vara i interfas får du ___      ≈ 0,3 36 dvs. 30 % av den tid som celldelningen tog). Nu kan du räkna ut hur lång tid de olika faserna i celldelningen tar. Anta att hela cellcykeln tar 24 timmar.

e) Lämna in den ifyllda tabellen i början av labbpasset. Tabell 1. Hur tiden i olika celldelningsfaser fördelar sig under cellcykeln. Interfas

Profas

Metafas

Anafas

Telofas

Totalt

Antal celler % av celler Tid i timmar

ge ne t i k l a b o r ati o n a . 3 . 1 178

lärare

laboration a.3.1

Mitos – vanlig celldelning Syftet med uppgiften är att eleverna ska få erfara de olika celldelningsfaserna i praktiken. Syftet är även att de ska få övning i mikroskopering.

laborationen berör följande centrala innehåll ► Celldelning, DNA-replikation och mutationer. ► Mikroskopering vid till exempel studier av celler eller celldelning.

tidsåtgång Cirka 80 minuter.

kommentarer Lökrötter Frilägg lökarnas rotanlag genom att riva bort de gamla, torra rötterna med pincett. Riv också bort en del av de yttersta, torra lökskalen runt rotanla gen. Skrapa inte med kniv, då finns det en risk att du skrapar bort en del av de yttersta spetsarna hos de nya rötterna.

Orceinlösning Lös 1,5 g orcein i 100 ml ättiksyra (60 %). Uppgifter att göra hemma Laborationen kräver rätt mycket av eleverna. För det första ska eleverna vara ganska säkra på mikro skopering för att kunna fokusera på celldelning ens olika faser. För det andra ska de känna igen och hitta de olika mitosstadierna i ett preparat som de själva har tillverkat och som inte alltid är helt per fekt. Eleverna vet inte riktigt vad de letar efter. Cellerna i preparatet ser inte riktigt ut som bilderna i boken eller de som läraren har ritat på tavlan. Att be eleverna att göra ”Uppgifter att göra hemma före laborationen” gör en stor skillnad för hur lätt elev erna har att känna igen cellerna i de olika celldel ningsfaserna.

Placera lökarna på en bägare/E-kolv fylld med kran vatten så att vattnet nätt och jämnt täcker rotanla gen. Vitlöksrötter växer ut snabbast. Ställ bägarna mörkt 2 dygn i rumstemperatur (i nödfall går det på 1,5 dygn). Det går också att använda gul lök, röd lök och schalottenlök, men sätt dem i så fall i vatten 3–4 dygn före användning. Det är viktigt att de rötter som eleverna använder är spetsiga och har en rotmössa. Celldelningen sker i delningszonen som finns precis ovanför rotmössan. Man känner igen rotmössan genom att rotspetsen är en aning gulaktig.

ge ne t i k l a b o r ati o n a . 3 . 1 179

elev

teoretisk övning c.1.2

Allel- och genotypfrekvenser 1 Fläckig glansspinnare, Callimorpha dominula, finns i Skåne. Fjärilen har två alleler som styr antalet fläckar på vingarna. Den ena allelen ger många fläckar (A) och den andra få fläckar (B). Antalet vingfläckar hos hetero zygoter är mittemellan. I en inventering fångades 87 individer med många fläckar (AA), 5 individer med få fläckar (BB) och 11 individer som var intermediära (AB).

a) Beräkna genotypfrekvenserna för AA, BB och AB. b) Beräkna allelfrekvenserna för A och B. Kalla frekvensen av A för p och frekvensen av B för q.

c) Undersök om genotypfrekvenserna befinner sig i Hardy-Weinbergjäm vikt. Tips: Genotypfrekvenserna efter en enda parning under Har dy-Weinbergjämvikt bestäms av allelfrekvenserna och kommer att bli – för AA= p2, för AB = 2pq och för BB = q2 (se s. 186 i boken).

2 I Sverige drabbas 1 på 5 000 av den autosomalt recessiva sjukdomen cys tisk fibros. Sjukdomen beror på en mutation i en gen på kromosom nr 7. Den friska dominanta allelen C, kodar för ett protein som transporterar kloridjoner över cellmembranet. Den recessiva allelen c, kodar för ett pro tein som inte fungerar.

a) Under förutsättning att genotypfrekvenserna för sjukdomen är i ardy-Weinbergjämvikt, beräkna frekvensen personer i Sverige som H bär på allelen för cystisk fibros utan att vara sjuka, alltså genotypfrek vensen för Cc.

b) Vad kan orsaken vara till att en skadlig recessiv allel som den för cys tisk fibros inte försvinner ur populationen?

Fläckig glansspinnare (Callimorpha dominula)

ge ne t i k teo r eti s k öv n i n g c . 1 . 2 217

lärare

teoretisk övning c.1.2

Allel- och genotypfrekvenser Syftet med uppgiften är att låta eleverna få öva sin förståelse för Hardy-Weinbergs lag.

uppgiften berör följande centrala innehåll ► Arvsmassans uppbyggnad samt ärftlighetens lagar och mekanismer.

► Användning av genetiska data för studier av bio logiska sammanhang.

tidsåtgång Cirka 30 minuter.

kommentarer Fråga 1 a och b kan eleverna göra enskilt om de för stått hur genotyp- och allelfrekvenser beräknas. Fråga 1c och fråga 2a kräver viss förståelse för de grundläggande förutsättningarna för Hardy Wein bergs lag. De kan därför med fördel göras i par eller grupper om 3–4 elever, och därefter behandlas i helklass. Det kan vara svårt för eleverna att förstå varför genotypfrekvenserna i 1c inte stämmer med Hardy Weinbergs lag. Här kan man resonera om orsaker till detta, exempelvis att det förekommit migration in till eller ut från populationen, dvs. att ett av villkoren i Hardy Weinbergs lag då varit bru tet. Man kan vidare tillsammans prata om det fak tum att en enda parning under Hardy Weinbergjäm vikt kommer att återställa genotypfrekvenserna. Eleverna kan sedan enkelt se att både genotyp- och allelfrekvenser därefter kommer att vara konstanta från generation till generation.

svar på frågorna 1 a) Genotypfrekvenserna beräknas utifrån res pektive genotyps andel av den totala popu lationsstorleken, som är 87 + 5 + 11 = 103 individer. AA = 87 / 103 = 0,84, AB = 11/103 = 0,11 och BB = 5 / 103 = 0,05. Man kan testa sitt svar genom att addera genotypfrekvenserna, som tillsammans ska bli 1. b) Det finns totalt dubbelt så många alleler av A och B i populationen som antal individer (eftersom varje individ är diploid) = 206 all eler.

► Frekvensen av A = p = (87 x 2 + 11) / 206 = 0,90

► (Alternativ beräkning av frekvensen av A = p: 0,85 + 0,11 / 2 = 0,90)

► Frekvensen av B = q = (5 x 2 + 11) / 206 = 0,10

► (Alternativ beräkning av frekvensen av B = q: 0,05 + 0,11 / 2 = 0,10)

c) Vid Hardy Weinbergjämvikt kommer genotypfrekvenserna att bli följande:

► AA = p2 = 0,902 = 0,81 ► AB = 2 pq = 2 x 0,90 x 0,10 = 0,18 ► BB = q2 = 0,102 = 0,01 ► Slutsats: Genotypfrekvenserna i popula tionen stämmer inte med de som kan räk nas fram från allelfrekvenserna. Genotyp frekvenserna är alltså inte i Hardy Wein bergjämvikt.

2 a) Genotypfrekvensen för cc (alltså de som är sjuka) = 1 / 5 000 = 0,0002

► Kalla allelfrekvensen för c för q och allel frekvensen för C för p.

ge ne t i k teo r eti s k öv n i n g c . 1 . 2 218

lärare ► Om Hardy Weinbergjämvikt råder, är genotypfrekvensen för cc = q2 då roten ur genotypfrekvensen för ► q blir _______ cc = √  0.0002   = 0,014

► Vid Hardy Weinbergjämvikt är q + p = 1. Alltså är allelfrekvensen för C = p = 1 – 0,014 = 0,986

► Genotypfrekvensen för Cc = 2pq = 2 x 0,986 x 0,014 = 0,028. Knappt 3 på 100 är alltså bärare av sjukdomen utan att själva bli sjuka.

b) Huvudorsaken till att skadliga, recessiva all eler inte försvinner helt ur populationen är att de finns kvar i heterozygoter, där det inte kan ske någon selektion mot dem. En annan orsak kan vara att det heterozygota tillstån det till och med är fördelaktigt jämfört med att ha två ”icke skadliga” alleler (CC). Slut ligen uppkommer skadliga recessiva alleler kontinuerligt i populationen. Även om en recessiv allel skulle försvinna (vilket skulle kunna ske genom genetisk drift i en liten population) skulle nya mutationer sannolikt leda till att nya icke-fungerande alleler upp kommer så småningom.

ge ne t i k teo r eti s k öv n i n g c . 1 . 2 219

elev

teoretisk övning a.1.2

Varifrån kommer biomassan? 1 En ek som väger 1000 kg innehåller ca 550 kg vatten. Varifrån kommer de resterande 450 kg biomassa?

a) Mest från solen och lite från luften. b) Mest från luften och lite från marken. c) Mest från marken och lite från solen. d) Mest från marken och lite från luften. Förklara hur du tänker.

2 Vart tar huvuddelen av biomassan (de 450 kg) vägen efter att trädet har dött?

a) Det mesta blir koldioxid b) Det mesta blir jord c) Det mesta blir energi d) Det mesta blir syre och kväve Förklara hur du tänker.

eko l o g i teo r eti s k öv n i n g a . 1 . 2 243

lärare

teoretisk övning a.1.2

Varifrån kommer biomassan? Syftet med uppgiften är att eleverna ska fördjupa och befästa sin förståelse för fotosyntes och assimilation i sammanhang där alternativa förklaringar är vanliga.

uppgiften berör följande centrala innehåll ► Ekosystemens struktur och dynamik. Energi flöden och kretslopp av materia samt ekosystemtjänster.

tidsåtgång Cirka 20 minuter.

kommentarer Trots att fotosyntesen är något som eleverna möter tidigt under sin skolgång, har många elever fort farande på gymnasiet alternativa uppfattningar, som att växter får sin massa från jorden/marken. Många skiljer heller inte på assimilationen av energi från solen och assimilationen av kol/biomassa från koldioxid. Den här övningen kan med fördel knytas till laborationen med samma namn.

svar på frågorna 1 Alternativ b – Mest från luften och lite från arken. Den allra största delen av trädens biom massa utgörs av kol som assimileras från luftens koldioxid i fotosyntesen. Energin för denna assimilation kommer från solen. En mycket liten del av biomassan härrör dock från marken, nämligen mineralnäringsämnena, exempelvis kväve, fosfor, kalium, kalcium och järn.

2 Alternativ a – Det mesta blir koldioxid. När t rädet dör blir det föda åt en mängd organismer i nedbrytarkedjan, som vedsvampar och bakterier. Nedbrytarna använder biomassan som energikälla i cellandningen, varvid trädets kolföreningar omvandlas till koldioxid och vatten. En mycket liten del av biomassan blir jord, nämligen de ämnen som är svårast att bryta ner.

eko l o g i teo r eti s k öv n i n g a . 1 . 2 244

elev

teoretisk övning a.1.3

Kompostfråga sofie klippte gräset i sin trädgård under juni och juli och lade gräs

klippet i en hög. Hon gjorde alltså en kompost. När hon kom hem efter en resa drygt en månad senare, märkte hon att högens volym hade minskat till hälften och att den var varm inuti.

diskutera och försök förklara 1 Varför minskade kompostens volym? 2 Varför blev komposten varm? 3 Man kan inte säga att Sofie skötte om sin kompost. Hon var borta en hel månad och lät den sköta sig själv. Vad hade hon kunnat göra för att komposten skulle blivit ännu varmare och minskat ännu mer i volym?

eko l o g i teo r eti s k öv n i n g a . 1 . 3 245

lärare

teoretisk övning a.1.3

Kompostfråga Syftet med uppgiften är att eleverna ska få använda sina grundläggande kunskaper om kolets kretslopp och energins flöde i ett konkret sammanhang.

uppgiften berör följande centrala innehåll ► Ekosystemens struktur och dynamik. Energi flöden och kretslopp av materia samt ekosystemtjänster.

tidsåtgång 5–20 minuter i grupper om 2 elever.

svar på frågor 1 Volymminskningen i en kompost beror huvudsakligen på att kol från glukos avges som koldioxid till luften i cellandningen. Även en del av vattnet avges till luften som vattenånga eller rinner av till marken. I viss mån minskar volymen också av att massan komprimeras av sin egen vikt.

2 Nedbrytarna frigör energi från glukos genom att förbränna det i sin cellandning. Förbränning = cellandning: C6H12O6 (glukos) + 6O2 → 6H2O + 6O2 + energi. Energin använder nedbrytarna till att bygga upp nya celler av aminosyror, fetter och mineralnäringsämnen. Nedbrytarna använder energin också till rörelser och livsuppehållande funktioner. Nedbrytarna kan dock inte ta vara på all energi som frigörs i cellandningen utan en del går till spillo som värmeenergi. Det är denna värmeenergi som gör att komposten blir varm.

3 För att cellandningen ska fungera behövs syre i komposten. Genom att röra om i komposten regelbundet hade Sofie kunnat tillföra syre som hade gjort att cellandningen blivit ännu effektivare.

kommentarer Den här diskussionsövningen kan med fördel k nytas till laborationen Ekologi A.3.2 Funktionella grupper i en kompost. Man kan säga att diskussionsövningen tydligare fokuserar på de biokemiska processerna i komposten, medan laborationen tydliggör näringsvävar i nedbrytarkedjan, samt konkretiserar begrepp som nedbrytare och dött organiskt material.

kompletterande fakta om kompost Nedbrytare (destruenter) som bakterier, svampar, maskar, insekter och andra smådjur får både näring och energi från nedbrytning av komposten. De bryter ned det döda materialet till glukos (socker), aminosyror, fetter och mineralnäringsämnen som de kan använda som byggstenar för att bygga upp sina egna kroppar. De aminosyror och fetter som inte behövs som byggstenar, går istället in i nedbrytarens energimetabolism. Nedbrytningen av döda växter och djur sker i flera steg i en kompost. Nedbrytning inleds oftast av bakterier och svampar. Det finns få djur som direkt äter döda växter och djur i en kompost. Antingen äter de bakterier/svampar eller växt- och djurrester som är delvis nedbrutna av dem. Bakterier och svampar är alltså oftast förstahandskonsumenter och gör det största jobbet i en kompost. Komposten är färdig när det inte längre går att identifiera det man har stoppat i komposten. Kompostjorden är en blandning av svårnedbrytbara växtoch djurrester samt levande och döda bakterier och svampar. De närsalter som det finns mest av i kompostjorden är kväve och fosfor. Kväve finns som nitrater och ammoniumjoner, medan fosfor finns som fosfater. Komposten innehåller även mindre mängder andra närsalter så som kalium- och magnesiumföreningar. Närsalterna kan tas upp av växter.

eko l o g i teo r eti s k öv n i n g a . 1 . 3 246

elev

teoretisk övning a.1.4

Landbiom Utbredningen av de olika landbiomen på jorden bestäms av klimatet, framför allt nederbörd och temperatur. Whittakers biomdiagram

Medelnederbörd (mm)

400 A 300 B 200 C 100

E 0

–10

G 0 10 20 Medeltemperatur (°C)

1 Jämför landbiomens utbredning i kartan på s. 208 i boken Whittakers biomdiagram och para ihop biomen (tundra, taiga, tempererad lövskog, tropisk regnskog, stäpp, savann, öken och macchia) med rätt område (A – H) i biomdiagrammet genom att fylla i tabellen nedan.

2 Identifiera typiska växter inom respektive biom och försök hitta särskilda anpassningar som hänger samman med det klimat där de finns. Använd s. 208–209 som utgångspunkt. Fyll i tabellen nedan. Leta sedan efter ytterligare information på nätet om biomen och deras växter.

3 Varför baseras begreppet biom på växternas utbredning och inte på djurens utbredning? Område

Landbiom

Typiska växter

Anpassningar

A B C D E F G

eko l o g i teo r eti s k öv n i n g a . 1 . 4 247

lärare

teoretisk övning a.1.4

Landbiom Syftet med uppgiften är att ge eleverna kompletterande förståelse för sambandet mellan landbiom och klimat, samt att ge dem övning i att tolka diagram.

uppgiften berör följande centrala innehåll ► Ekosystemens struktur och dynamik. Energi flöden och kretslopp av materia samt ekosystemtjänster.

► Populationers storlek, samhällens artrikedom och artsammansättning samt faktorer som påverkar detta.

tidsåtgång

kommentarer Beskrivningar av biom och andra ekosystem kan lätt bli abstrakta. De behöver kompletteras med övningar och fältstudier, se t.ex. Ekologi A.3.3 Ekosystemet skogen och Ekologi A.3.5 Bandprofil. I den här övningen b ehöver eleverna titta mer i detalj på bokens diagram över jordens biom (s. 208) och översätta det till diagrammet ovan. De får också möjlighet att erfara konkreta exempel på anpassningar hos karaktärsväxter för de olika biomen.

30–40 minuter i grupper om 2 elever.

eko l o g i teo r eti s k öv n i n g a . 1 . 4 248

lärare

svar på frågorna Fråga 1 och 2 Område

Landbiom

Typiska växter

Anpassningar

Tropisk regnskog

Stora lövträd, storbladiga väx ter, lianer och andra epifyter.

Träd med blad året om och slät bark, för maximal vattenavrinning. Växter med stor bladyta för fotosyntes, eftersom torka inte är ett problem. Örter med luftrötter tar vatten direkt ur den fuktiga luften.

Tempererad lövskog

Lövfällande träd och tidigt blommande örter.

Lövfällning minskar risken för torkstress under den torra vinterperioden. Örter blom mar tidigt innan lövverket skuggar marken.

Macchia

Buskar och ris med små läder artade blad.

Minimering av avdunstning under sommar torkan. Lågvuxen vegetation minskar avdunstning genom vind. Hårda blad håller kvar vatten.

Taiga

Barrträd, de flesta vinter gröna.

Minimering av avdunstning under vinter torkan genom små, hårda och nålformade blad (= barr). De kvarsittande barren gör att träden kan börja fotosyntetisera så fort tem peraturen stiger något efter vintern.

Tundra

Små låga buskar, gräs, örter, mossor och lavar.

Minimering av köld- och vindskador genom lågt, krypande växtsätt. Små växter k räver också mindre näring i de näringsfattiga jordarna. Håriga örter – skydd mot låga tem peraturer.

Stäpp

Gräs och enstaka träd och buskar.

Tjock bark och djupa rötter för att över leva återkommande gräsbränder. Gräs är en anpassning till de stora hjordarna med betande djur (gräs tillväxer från basen, och påverkas därför inte lika hårt av bete som andra växter).

Öken

Suckulenter och ettåriga växter.

Tjocka stammar som lagrar vatten, inga blad vilket minskar avdunstningen. Ettåriga växter överlever torkan som frön, som gror snabbt vid tillfälliga regn.

Savann

Låga träd med hårda blad, högt gräs.

Skydd mot avdunstning under torrperioden. Gräs är en anpassning till de stora hjordarna med betande djur (gräs tillväxer från basen, och påverkas därför inte lika hårt av bete som andra växter).

Fråga 3 Djurens utbredning är beroende av växternas utbredning eftersom växterna utgör basen i alla näringsvävar. Växter är stationära (sessila) till skillnad från djur, och därmed mer beroende av miljöförhållandena på den plats där de finns. Djur där emot kan förflytta sig som svar på förändrade miljöförhållanden, om än i olika hög grad. Ytterligare ett skäl är att det är lättare att enkelt karakterisera en viss yta mark utifrån dess växtlighet, just eftersom de hela tiden finns där.

eko l o g i teo r eti s k öv n i n g a . 1 . 4 249

lärare

teoretisk övning a.1.6

Träna ekologiska begrepp med ”flashcards” Syftet med uppgiften är att eleverna ska få möjlighet att bearbeta de begrepp i ekosystemekologi som förekommer i läroboken.

uppgiften berör följande centrala innehåll ► Ekosystemens struktur och dynamik. Energi flöden och kretslopp av materia samt ekosystemtjänster.

tidsåtgång 10–30 minuter, enskilt eller i grupper om 2–3 elever.

kommentarer Ekosystemekologi omfattar många begrepp. ”Flash cards” (memoreringskort eller begreppskort) är ett sätt att träna på att d efiniera dem. Skriv ut begreppen och deras definitioner dubbelsidigt och klipp ut dem. Låt eleverna arbeta enskilt eller i mindre grupper om 2–3 elever. Om eleverna arbetar i mindre grupper kan de turas om att ställa frågor och svara. Övningen kan användas som en repetition av avsnittet. Man kan också dela upp begreppen i mindre områden och använda dem som repetition allt eftersom man går genom systemekologin.

eko l o g i teo r eti s k öv n i n g a . 1 . 6 252

lärare

klimatzon

limniska zonen

biosfär

haloklin

profundalen

parasit

biom

klimat

pelagialen

termoklin

karnivor

ekosystem

litoralen

ljuskopmensationspunkt

herbivor

samhälle

sublitoralen

heterotrof

population

autotrof

eko l o g i teo r eti s k öv n i n g a . 1 . 6 253

Temperatursprångskikt, dvs. gränsen mellan vattenmassor som har olika temperatur.

Saltsprångskikt, dvs. gränsen mellan sötare och saltare vattenmassor.

Predator som äter växter, oftast utan att döda dem.

Vattenmassan ovanför ljuskompensationspunkten.

Vattenmassan under ljuskompensationspunkten

Predator som äter andra djur.

Alla jordens ekosystem.

Predator som äter andra organismer, oftast utan att döda dem.

Vegetationsområde

Organismsamhället + den abiotiska miljön.

Får energi och råmaterial genom att äta andra organismer = konsument

Den lägsta ljusnivå där växter, alger och fotosyntetiserande bakterier kan överleva.

Den fria vattenmasan i en sjö eller i ett hav.

Det genomsnittliga vädret i ett område under en längre tidsperiod (typ 30 år).

Ett område med ett visst klimat, enligt en bestämd indelning. Det finns fem stora klimatzoner på jorden.

Kan själv producera sin föda från oorganiska ämnen = producent

Området på havsbotten som sträcker sig från litoralen till kanten av kontinentalsockeln.

Området från strandkanten till det djup där fastsittande växter kan växa i en sjö eller det område av havsbotten som ligger mellan hög- och lågvatten.

En grupp individer av en art, som lever i ett område vid en bestämd tidpunt och som kan föröka sig med varandra.

Populationer av olika arter inom ett område.

lärare

eko l o g i teo r eti s k öv n i n g a . 1 . 6 254

lärare

speed dating e.1.5

Ekologiskt hållbar utveckling Speed dating är en övning där eleverna under en mycket begränsad tid får försöka förklara någonting för en kamrat, som i sin tur ska förklara samma sak för en ny kamrat osv. osv. Övningen är lämplig som avslutning på ett lektionspass eller i slutet av ett moment.

förslag på frågor

kommentar

► Beskriv de olika typerna av ekosystemtjänster.

Det är lämpligt att begränsa antalet frågor vid ett givet tillfälle till 2–3, annars tröttnar eleverna. Ofta kan det räcka att bara köra en fråga som avrundning av ett visst moment.

► Hur kan man mäta hållbarhet med det ekologiska fotavtrycket?

► Förklara skillnaden mellan tröskelvärden (tipping points) och planetära gränsvärden.

► Hur hänger människans utsläpp av koldioxid ihop med den globala uppvärmningen?

För beskrivning av genomförande, se Speed dating under Intro I Arbeta med begrepp, ämnesinnehåll och värderingar.

► Förklara hur spridning av kväve och fosfor leder till eutrofiering.

► Vad betyder gröna och blå vattenflöden? ► Varför ökar halten av miljögifter uppåt i näringskedjan?

eko l o g i s p eed dati n g e. 1 . 5 354

elev

laboration e.3.1

Ekosystem i miniatyr Ekosystem kan vara mer eller mindre öppna eller slutna när det gäller cirkulationen av materia i systemet. I ett helt slutet ekosystem lämnar ingen materia systemet, och ingenting tillkommer. Däremot tar alla ekosystem ständigt emot energi utifrån, och energi lämnar också kontinuerligt systemen. På jorden finns inga helt slutna, naturliga ekosystem. Det närmaste vi kommer är kanske jordklotet självt. det finns ändå ett ganska stort intresse för slutna ekosystem inom

vissa forskargrupper, bland annat för att i framtiden kunna bygga självförsörjande rymdstationer eller till och med rymdfarkoster. Den amerikanska rymdstyrelsen NASA har länge bedrivit forskning om slutna ekosystem och vad som krävs för att de ska vara hållbara över en längre tid. En utgångspunkt för den forskningen är att samma spelregler gäller för ett litet ekosystem som för ett stort. Er uppgift är att bygga ett slutet ekosystem, försöka få systemet att fungera och beskriva vad som händer i systemet med tiden, framför allt när det gäller

► hur syre- och koldioxidhalten regleras, och ► hur vattnets, kvävets och fosforns kretslopp ser ut i systemet. material Stor glasburk eller flaska med vid öppning, lecakulor, såjord, träkol (minskar algbildning), en tesked, en vinkork, blompinnar, plasttratt (skär av det mesta av pipen så att öppningen blir större), ståltråd och växter.

metod 1 Se till att glasburken är ren och torr. 2 Skär av det mesta av plasttrattens pip så att öppningen blir lite större. Gör ett långt rör av hopvirat papper och stick in plasttratten i röret.

3 Låt lecakulor rinna ner genom plasttratten och pappersröret till botten av burken. Blanda eventuellt bitar av träkol i lecalagret. Lagret av lecakulor och träkol bör vara minimum 2 cm djupt.

4 Bred ut ett ganska tjockt lager såjord över leca med hjälp av pappersröret. Fem cm är minimum, men det får gärna vara djupare. Anpassa mängden till burkens storlek (max en tredjedel). Stick vinkorken i en blompinne och packa jorden lätt med korken.

5 Fäst teskeden i en blompinne med ståltråd. Gräv en liten grop med s keden i jorden. Släpp ner en växt in i burken. Flytta växten till gropen med skeden på blompinnen. Packa jorden runt rötterna med vinkorken. P lantera nästa växt på samma sätt.

eko l o g i l a b o r ati o n e. 3 . 1 363

elev 6 Vattna försiktigt så vattnet rinner längs med sidorna på burken och skölj bort jorden från glasväggarna. Vattna så att jorden blir fuktig men inte så mycket att den blir blöt.

7 Slut ekosystemet genom att sätta på ett lock, och se till att det är tätt. Skriv era namn och datum på botten av burken.

8 Placera burken ljust men inte i direkt solljus. Om det blir för mycket kondens på glaset så öppna locket och låt glaset bli klart innan du stänger locket igen.

9 Det slutna systemet har börjat fungerar när det bildas lite kondens på g laset varje eller varannan dag och när kondensen försvinner av sig själv. Det tar cirka två veckor. Därefter sluts systemet slutgiltigt.

beskriv ditt ekosystem ► Vilka olika organismer finns det i er glasburk? ► Hur får dessa organismer energi och materia? ► Vad händer med energin i glasburken? ► Beskriv hur syrgas- och koldioxidhalterna varierar i flaskan under dygnet.

► Beskriv vattnets, kvävets och fosforns kretslopp i flaskan? ► Vilka justeringar har ni behövt göra under de två veckorna, och varför? Formulera hypoteser och förutsägelser till nedanstående frågeställningar

► Vilka problem kan uppstå i systemet med tiden? ► Vad händer när flaskan är proppfull med växter?

eko l o g i l a b o r ati o n e. 3 . 1 364

lärare

laboration e.3.1

Ekosystem i miniatyr Syftet med uppgiften är att eleverna ska få möjlighet att använda sina kunskaper från de olika ekologiavsnitten för att hantera ett komplext ekologiskt problem med bäring på hållbar utveckling, nämligen hur ett slutet ekosystem kan fås att fungera över en längre tid.

uppgiften berör följande centrala innehåll

även om det rör sig om smådjur som gråsuggor eller daggmaskar.

► Ekosystemens struktur och dynamik. Energi

Flera system kommer att ”drabbas” av mögel medan växterna kommer att dö i andra. Det är viktigt att göra även dessa händelser betydelsefulla och intressanta i diskussionerna med eleverna. Här kan man behandla frågor som succession, mikroorganismers förekomst i alla miljöer eller vad vi ska betrakta som ett ”fungerande” ekosystem.

flöden och kretslopp av materia samt ekosystemtjänster.

► Naturliga och av människan orsakade störningar i ekosystem med koppling till frågor om bärkraft och biologisk mångfald.

► Populationers storlek, samhällens artrikedom och artsammansättning samt faktorer som påverkar detta.

► Ekologiskt hållbar utveckling lokalt och globalt samt olika sätt att bidra till detta.

tidsåtgång 70–80 minuter, i grupper om 2–3 elever.

kommentarer Förslagsvis får eleverna skriva en rapport efter att två veckor har gått, och de slutgiltigt har förslutit sitt ekosystem. Rapporten kan då innehålla de punkter som återfinns ovan under rubrikerna ”Beskriv ditt ekosystem” och ”Formulera hypoteser…”.

Beroende på storlek på burken kan eleverna plantera 2–5 olika växtarter. Välj växter som växer långsamt, som har relativt litet rotsystem och som inte blir jättestora. Det går att använda sticklingar men de måste ha utvecklat en del rötter innan man planterar dem i glasburken. Förslag på lämpliga växter: småbladig murgröna (Hedera helix), hängfikus (Ficus pumilla), stensöta (Polypodium vulgare), mosslummer (Selaginella sp.), Arons skägg (Saxifraga stolonifera), mor och barn (Tolmiea menziesii), gräskalmus (Acorus gramineus), venushår (Adiantum capillus-veneris), åderblad (Fittonia sp.), silverpilea (Pilea cadierei) eller småbladiga Peperomia.

Om övningen görs på hösten kan flaskorna få stå åtminstone terminen ut, eller till och med hela läsåret. Eleverna brukar visa stort intresse för sina ekosystem, och man kan eventuellt avsätta lite tid då och då och diskutera de förändringar som eleverna observerar. Uppgiften är med avsikt vald utan att något djur stängs in i systemet. Även om det är teoretiskt möjligt, är sannolikheten stor att djuren far illa och dör på grund av att de blivit instängda. Det gäller

eko l o g i l a b o r ati o n e. 3 . 1 365