9789152366479

1 Campus biologi

Leena Arvanitis

Karim Hamza

Carl Johan Sundberg NIVÅ

SANOMA UTBILDNING

Postadress: Box 38013, 100 64 Stockholm

Besöksadress: Rosenlundsgatan 54, Stockholm www.sanomautbildning.se info@sanomautbildning.se

Order /Läromedelsinformation

Telefon 08-587 642 10

Redaktör: Lena Bjessmo

Grafisk Form: Typoform/Andreas Lilius

Layout/produktion: Typoform

Bildredaktör: Lena Bjessmo

Illustrationer: sidan 284 Lennart Molin, övriga Typoform/Yann Robardey och Jakob Robertsson

Biologi Campus nivå 1

ISBN 978-91-523-6647-9

© 2025 Leena Arvanitis, Karim Hamza, Carl Johan Sundberg, Anders Pålsson och Sanoma Utbildning AB, Stockholm

Alla rättigheter förbehållna. Ingen text- och datautvinning är tillåten.

Andra upplagan

Första tryckningen

Kopieringsförbud!

Detta verk är skyddat av lagen om upphovsrätt. Kopiering utöver lärares rätt att kopiera för undervisningsbruk enligt Bonus Copyright Access, 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.

Tryck: Livonia Print, Lettland 2025

2000-talet är biologins århundrade!

för ungefär 200 år sedan gjorde Charles Darwin en resa runt jorden med briggen Beagle. Det var en resa som förändrade både honom och den biologiska vetenskapen. Sedan dess har biologin fortsatt att utvecklas i allt snabbare takt. I dag är kunskaper i biologi grunden för allt det arbete vi gör för att skydda miljön och människors hälsa.

Att gå på gymnasiet är också ett slags resa, en kunskapsresa. Vi hoppas att din resa med Biologi Campus som följeslagare blir spännande, stimulerande och mycket lärorik!

Vad är viktigt?

Biologi Campus nivå 1 har fyra kapitel – Evolution, Ekologi, Cellbiologi och genetik samt Fysiologi, anatomi och hälsa. Kapitlen hänger ihop på många sätt och inget kapitel är viktigare än de andra. Men evolutionen har en liten särställning, eftersom evolutionsteorin är grunden för hela biologin. Den går som en röd tråd genom boken. I början av varje kapitel finns en kort beskrivning av kapitlets Innehåll. Där får du en snabb överblick av vad du lär dig när du arbetar med kapitlets olika avsnitt. I början av varje avsnitt finns också en lista med viktiga Begrepp. Begreppslistan kan du använda som en efterkontroll för att se att du ha koll på det viktigaste.

Vad var frågan?

Alla svar börjar med en fråga. Därför börjar ett avsnitt ofta med en inledande Frågeställning –Varför ser organismer olika ut och hur har det gått till, varför har en del djur så starka färger och vad fanns innan livet uppstod? Biologi Campus berättar om de svar som biologin har, men också om många av de frågor som lett till svaren.

Hur vet man det?

Under rubriken Biologins karaktär och arbetsmetoder kan du lära dig hur biologer formulerar hypoteser, vilka metoder de använder för att göra undersökningar i naturen och hur de genomför experiment på ett vetenskapligt sätt. I boken finns också ett antal

Hur vet vi …?-rutor, som beskriver hur olika forskare på ett vetenskapligt sätt har berikat biologin med ny kunskap, till exempel att arvet finns i DNA-molekylen, hur gamla våra celler kan bli och att det ofta finns nyckelarter i ekosystemen.

Ord på vägen

Språket är viktigt! Biologiska resonemang och förklaringar innehåller en hel del svåra ord och begrepp. De biologiska begreppen förklaras förstås i bokens text och bilder, men som extra stöd hittar du dessutom förklaringar av en del andra, kanske mer ovanliga, ord i direkt anslutning till texten. Lär dig prata och skriva som en biolog!

Finns det mer?

Det finns särskilda Faktarutor som ger bakgrundsbeskrivningar, korta sammanfattningar, intressanta fördjupningar och sådant som kanske ligger lite utanför kursen.

När är jag klar?

En kunskapsresa går aldrig i mål, men det är viktigt att man uppnått sina delmål. Alla kapitel avslutas med ett antal frågor och utmaningar. Där kan du kontrollera dina kunskaper, söka ny information, diskutera frågeställningar och ta ställning i samhällsfrågor där biologin kan bidra med fakta och kunskaper.

Till sist vill vi önska dig lycka till med dina biologistudier. Biologi är viktigt vad du än kommer att syssla med i livet. Och det behövs biologer för framtiden!

Leena Arvanitis, Karim Hamza och Carl Johan Sundberg

Inledande uppslag

Varje kapitel inleds med ett uppslag som ger eleverna en översikt av kapitlets kunskapsinnehåll.

1 Evolution

Innehåll

Kapitletärindelatitvåavsnitt:

► I det första avsnittet beskrivs grunderna i evolutionsteorin, hur olika anpassningar kan uppstå och hur nya arter bildas.

► I det andra avsnittet beskrivs hypoteser om livets uppkomst och utvecklingen av den första cellen.

Överallt på jorden myllrar det av liv. Biologer har hittills funnit och beskrivit ungefär 1,5 miljon olika arter. Samtidigt uppskattas det verkliga antalet till någonstans mellan 10 och 100 miljoner arter. Ändå är de nu levande arterna bara omkring en procent av alla som någonsin existerat. Det betyder att även om vi kunde visa bilder på alla arter som är beskrivna i dag, så skulle du alltså ändå bara kunna se mindre än en promille av den mångfald som funnits under jordens hela historia. Hur har denna enorma mångfald uppstått?

Avsnitt

2 Ekologi

Innehåll

Kapitletärindelatifyraavsnitt.

► Det första avsnittet är en kort introduktion av ekologin som vetenskap och några grundläggande begrepp.

► I det andra beskriver vi ekosystemens struktur och dynamik. Avsnittet avslutas med en beskrivning av ekosystemtjänster och hur de skapar förutsättningar för människans välbefinnande.

► Det tredje avsnittet redogör för hur miljön, tillgången på resurser och samspelet med andra arter påverkar tillväxten hos populationer.

► I det fjärde avsnittet beskrivs hur samspelet mellan populationer av olika arter påverkar artrikedomen i organismsamhällen.

Ekologi – ”läran om huset” – är vetenskapen om organismers samspel i sin miljö. Begreppet ekologi skapades av den tyske biologen, läkaren, filosofen och konstnären Ernst Haeckel. Under sina naturstudier i slutet av 1800-talet upptäckte och beskrev han tusentals nya arter. Samtidigt fascinerades han av naturens mångfald och skönhet. Du kan se hans illustration av kolibrier på sidan här intill.

I kapitlet Ekologi får du lära dig hur organismer samverkar med sin omgivning och vad det får för konsekvenser för individer, populationer, organismsamhällen och hela ekosystem på kort och lång sikt.

Ernst Haeckel (1834–1919). Fotot från 1866 visar Haeckel till vänster, tillsammans med sin assistent och deras fältutrustning.

Avsnitt

Vad är ekologi? 52

Populationsekologi 88

Resurser och miljöförhållanden styr arters utbredning 88

biologins arbetsmetoder II Experiment ............................. 95

Funktionella grupper 74

Energins och näringsämnenas väg genom ekosystemen ............. 79

Ekosystemtjänster 85

Populationers storlek 98

biologins arbetsmetoder III

Skattning av populationsstorlek .. 108

Samhällsekologi 112 Mönster i artrikedomen ........... 113

Interaktioner påverkar artrikedomen 117

Samevolution ........................ 123

Ekologiska samhällen förändras med tiden 125

biologins arbetsmetoder IV Diversitetsindex

3 Cellbiologi och genetik

Innehåll

Kapitletärindelatisexavsnitt.

► Det första avsnittet handlar om celler och deras kemiska byggstenar och vad virus är.

► I det andra avsnittet finns en introduktion till genetiken och några viktiga upptäckter i genetikens historia.

► Avsnitt tre handlar om celldelning och kromosommutationer.

► I det fjärde avsnittet beskrivs kromosomernas och genernas roll som bärare av arvet, sambandet mellan vår genuppsättning och våra egenskaper och hur miljön och arvet samspelar.

► Det femte avsnittet beskriver evolutionära processer som påverkar den genetiska variationen i en population.

► I det avslutande avsnittet redogörs för hur kunskaper från den genetiska forskningen används i dag, hur de kan komma att användas i framtiden och olika etiska frågeställningar.

Avsnitt

Celler och

Hur kan ett litet ekollon som faller ner på marken växa upp till en ny stor ek? Varför får björnar alltid björnungar?

Hur kan det komma sig att barn liknar sina biologiska föräldrar? Och vad har du egentlig gemensamt med träden i en skog, fiskarna i haven, maskarna i jorden eller bakterierna i din tjocktarm? För att kunna svara på de här och andra liknande frågor, behövs en hel del kunskaper i genetik och cellbiologi. Cellbiologin handlar om hur livets grundläggande enheter, cellerna, är uppbyggda och hur de fungerar. Variationen i olika typer av celler är enorm inom organismvärlden, men de har också en hel del gemensamt. Det gäller inte minst hur arvet fungerar, alltså det som är genetikens område.

och

Individen och arvet 164

Kromosomerna bär arvet 164 Kromosomerna bär generna ....... 170

Från gen till protein ................

Miljön påverkar hur generna uttrycks

Innehåll

Kapitletärindelatisjuavsnitt

► Det första avsnittet är en kort introduktion till kapitlet och ger en överblick över organsystemen och hur de kan ha utvecklats.

► I det andra avsnittet beskrivs hur skelett och muskler fungerar och hur rörelse påverkar vår hälsa.

► Avsnitt tre till sex handlar om kroppens ämnesomsättning –hur näring och syre tas upp och cirkulerar samt hur kroppen gör sig av med restprodukter.

► I det sjunde avsnittet beskriver vi fortplantningsorganens uppbyggnad och funktion samt vad som händer vid mens och graviditet.

► Det sista avsnittet beskriver vad som händer i kroppen vid lust, sex, förälskelse och kärlek. Avsnittet tar även upp relationer, identitet, samtycke och sexuell hälsa.

Fysiologi, anatomi och hälsa

Djur är flercelliga, heterotrofa organismer som kan röra sig under åtminstone någon del av sin livscykel. Av alla flercelliga organismer har djuren de mest komplexa organen och organsystemen. Ett organ består av flera olika typer av vävnader som i sin tur är uppbyggda av celler med liknande egenskaper. Flera organ bildar tillsammans ett organsystem vars uppgift till exempel kan vara att ta upp syre eller skapa rörelser. De olika organsystemen samverkar för att klara sina uppgifter.

I det här kapitlet beskriver vi organsystemens uppbyggnad och funktion hos människan och andra djur. Du får lära dig om organens utveckling och sambanden mellan organens funktion, vår hälsa och olika sjukdomstillstånd.

Avsnitt

Introduktion organsystem 222

Organsystemens utveckling 222

Människans organsystem .......... 223

Rörelse 224

Djurens rörelseorgan 224

Människans rörelseorgan .......... 228

Muskler ger kraft och rörelse 234

Fysisk aktivitet och hälsa 239

Näring och näringsupptag 244

Näring 245

Matsmältning ........................ 252

Människans matsmältning 255

Cirkulation 266

Cirkulationssystem 266

Människans cirkulationssystem 270

Gasutbyte ......................... 280

Gasutbytet sker genom diffusion 280

Människans andningsorgan 286

Utsöndring ....................... 290

Exkretionsorgan 290

Människans exkretionsorgan 294

Fortplantning

Begrepp

Reproduktion

Asexuell fortplantning

Sexuell fortplantning

Yttre befruktning, inre befruktning

Hermafrodit

Partenogenes/jungfrufödsel

Människans könsorgan

Oogenes

Menstruationscykel

Spermatogenes

Graviditet

Menopaus/klimakteriet

Viktiga begrepp

Begreppslistor i början av varje delkapitel hjälper eleverna att se vilka begrepp som är centrala.

djurs fortplantning, som också kallas reproduktion eller förökning, innebär att äldre individer ger upphov till nya individer, så kallade avkommor. Att producera avkomma är en central del av djurs livscykel. En individ som inte fortplantar sig har noll i fitness och för således inte sina gener vidare till kommande generationer. Det har därför funnits starka selektionstryck för framgångsrika fortplantningsstrategier under djurens evolution.

asexuell fortplantning

Reproduktion av latinets re-, förstavelse som betyder åter, och produco som betyder föra fram. Inom biologin betyder reproducera förökning eller fortplantning.

Asexuell fortplantning innebär att en individ producerar avkomma utan inblandning av en annan individ. Det finns två huvudtyper av asexuell fortplantning. I den ena växer delar som har lossnat från en individ ut till en ny individ. Den typen av asexuell fortplantning kallas avknoppning och fanns troligen redan hos djurens förfader. Avknoppning är vanligt hos dagens svamp- och nässeldjur.

Den andra typen av asexuell fortplantning kallas för jungfrufödsel eller partenogenes. Det innebär att obefruktade äggceller utvecklas till en ny individ utan att först smälta samman med en spermie. Jungfrufödsel har

Svampdjur förökar sig asexuellt genom att det lossnar delar som växer ut till nya individer.

Bland vandrande pinnar är det vanligt med jungfrufödsel.

utvecklats flera gånger hos olika djurgrupper från sexuellt förökande arter. Det är vanligt hos leddjur men har även utvecklats hos en del fiskar, groddjur och kräldjur, till exempel hos komodovaranen.

sexuell fortplantning

Sexuell fortplantning innebär att två haploida könsceller smälter samman och bildar en diploid zygot. Troligen förekom sexuell reproduktion redan hos djurens förfader, parallellt med asexuell fortplantning. Det är alltså en ursprunglig egenskap hos alla djur. Hos djur med sexuell fortplantning finns två slags könsceller som alltid är olika stora. De små könscellerna kallas för spermier och de stora för äggceller. Inom biologin kallas individer som producerar äggceller för honor medan individer som producerar spermier kallas hanar. Det är den grundläggande definitionen av biologiskt kön. Hos många djurarter bildar emellertid alla individer både äggceller och spermier. De kallas för hermafroditer.

Äggceller är ofta stora och orörliga celler. Storleken beror på mängden näring som finns i cellen. Däggdjur, inklusive människan, har förhållandevis små äggceller med lite näring, eftersom fostret får sin näring från modern genom navelsträngen. Fåglar och andra djur som lägger ägg med ett yttre skal, har stora äggceller med mycket näring. Näringen i ägget är nödvändig för att ungen ska kunna utvecklas innanför skalet under en ganska lång tid.

Gulesäck är en vätskefylld blåsa där det bildas blodkroppar och förstadier till äggceller och spermier. Finns hos människan och andra däggdjur.

Spermier är alltid mindre än äggcellen, de saknar ett större näringsförråd och de kan förflytta sig. Människans äggcell har en diameter på 0,1 mm. En spermie har en sammanlagd längd på cirka 55 µm, ungefär som tjockleken på ett hårstrå. Spermiens diameter är endast cirka 3 mm.

Celler och virus

Begrepp

Cellteorin

Prokaryot och eukaryot

Bakterier

Arkéer

Cytoplasma

Nukleinsyror, proteiner, kolhydrater, lipider

Kromosom

DNA, RNA

Aminosyra

Organeller

Cellmembran

Cellvägg

Kloroplast

Ribosom

Mitokondrie

Cellkärna och nukleoid

Histon

Plasmid

Flageller och fimbrier

Haploid, diploid

Genom

Virus

Robert Hooke avbildade de strukturer som han såg i barken från en korkek på 1600-talet och kallade dem för celler.

En cell är den minsta funktionella enhet som bygger upp alla levande organismer. En del organismer, exempelvis du själv och en björk, är uppbyggda av ett stort antal specialiserade celler. Andra organismer som bakterier och amöbor består av bara en enda cell.

Begreppet cell användes för första gången i slutet av 1600-talet av den brittiske naturforskaren Robert Hooke. Han beskrev då de strukturer som han kunde se i korkekens bark genom ett mikroskop. Kort därefter rapporterade den nederländske naturforskaren Antonie van Leeuwenhoek att han hade hittat mängder av levande organismer i olika vätskor. Bland annat hade han upptäckt att sperma innehöll levande ”sädesdjur”.

Troligen fanns det enkla mikroskop redan på 1400-talet, men de första mikroskopen hade dålig optik och forskarna var inte alltid helt säkra på vad de egentligen såg. Förbättringar av optiken i början av 1800-talet gjorde att man kunde studera cellerna i större förstoring. Det ledde till att två tyska forskare, Matthias Jacob Schleiden och Theodor Schwann formulerade den så kallade cellteorin i mitten av 1800-talet. Den beskriver cellen som livets grundläggande enhet. Alla levande organismer är uppbyggda av en eller flera celler som i sin tur har uppkommit genom delning av andra celler. Det gemensamma ursprunget gör att celler fortfarande delar många egenskaper på molekylär nivå, trots att de kan se väldigt olika ut. Cellteorin är en av de viktigaste teorierna inom biologin. Nuförtiden består den av betydligt fler delar än de som formulerades på 1800-talet.

Cell är latin och betyder kammare.

Utmanar och väcker nyfikenhet

Inledande vardagliga frågeställningar som skapar eftertanke, nyfikenhet och intresse.

bilderna här nedanför visar exempel på celler som ser väldigt olika ut. Vad är det som gör dem till celler och vad har dessa celler trots allt gemensamt?

Nervcell med utskott.

Växtceller med kloroplaster.

Ett utskott är en utskjutande del.

DNA är en förkortning av engelskans deoxyribonucleic acid, på svenska deoxiribonukleinsyra.

Det är DNA-molekylerna som bygger upp genomet.

Muskelceller med cellkärnor.

Tarmbakteriecell med utskott

Under evolutionen har celler anpassats till ett stort antal olika miljöer och uppgifter. Nervceller har ett tunt långt utskott, vars funktion är att transportera elektriska signaler. För en nervcell som sträcker sig från din ryggrad till din stortå kan utskottet vara över en meter långt. Växtceller är ofta rektangulära, sitter tätt ihop och har en yttre hård cellvägg som ger cellen och hela växten stadga. Skelettmuskelceller är långsträckta, tvärstrimmiga och har en inbyggd töjbarhet som gör att de kan ändra längd när muskeln drar ihop sig eller slappnar av. Tarmbakteriernas yta är täckt med utskott som gör att de kan fästa vid tarmcellernas yta. Men trots dessa och många andra olikheter är vissa grundläggande drag gemensamma för alla celler. Biologer har traditionellt delat upp celler i två grundläggande typer, prokaryota och eukaryota. Prokaryota celler finns hos två stora organismgrupper som alla är encelliga, bakterier och så kallade arkéer. Eukaryota celler finns hos både en- och flercelliga organismer. Alla celler, både prokaryota och eukaryota, har arvsmassa (DNA) som innehåller instruktioner för cellens byggnad och funktion. Det mesta av DNA:t i en eukaryot cell är omslutet av ett membran inne i en struktur som kallas cellkärna, medan DNA:t i en prokaryot cell finns i ett område i cytoplasman som kallas nukleoid. Det är den här skillnaden som har gett namn åt prokaryota och eukaryota celler. Prokaryota betyder ”före kärna” och eukaryota ”äkta kärna”.

Utmanar och väcker nyfikenhet

Inledande vardagliga frågeställningar som skapar eftertanke, nyfikenhet och intresse.

selektionstryck leder till anpassningar påfågelögat är en tidig vårfjäril. Den lever på nektar från tussilago och andra tidigt blommande växter. Fjärilen är rätt svår att upptäcka när den sitter med vingarna hopslagna så att bara de mörkbruna vingundersidorna syns. Om du ändå får syn på ett påfågelöga, försök då komma fjärilen riktigt nära. Närma dig försiktigt bakifrån och undvik att din skugga faller över den. Om du är riktigt nära när fjärilen upptäcker dig slår den upp sina vingar så att den färggranna ovansidan syns tydligt. Den börjar också röra vingarna med pulserande rörelser. Först gör sig fjärilen alltså svår att upptäcka med hjälp av de mörkbruna vingundersidorna. Men när du kommer närmare visar den plötsligt upp vingarnas färggranna ovansidor. Vad är det som pågår?

Selektion för bruna vingar

Påfågelögat (Inachis io), har helt olika teckning på vingarnas översida och undersida.

Både vingarnas mörkbruna undersida och den färggranna ovansidan anses vara anpassningar som uppkommit genom naturligt urval. Detsamma gäller beteendet att fälla ut vingarna när en fiende kommer för nära. Det naturliga urvalet har drivit utvecklingen av dessa egenskaper i en särskild riktning. Vi säger att miljön utövar ett selektionstryck på egenskaperna. Selektion, från engelskans ”selection”, är ett annat ord för urval. Olika selektionstryck leder till utveckling av olika slags anpassningar. När du närmar dig påfågelögat ser du resultatet av olika selektionstryck.

Fåglar hör till några av fjärilarnas främsta fiender. Fåglarna kan därför utöva selektionstryck på fjärilarnas egenskaper. Egenskaper som minskar risken att en fjäril blir tagen av en fågel gynnas av det naturliga urvalet. Så är det med utseendet av påfågelögats vingar.

En fjäril kan undgå att bli fågelmat genom att likna omgivningen. Det är det påfågelögat gör när den fäller ihop vingarna. Den bruna vingundersidan liknar då ett dött blad till både färg och form.

En tallgräsfjäril (Oeneis jutta) på en tallstam. Lägg märke till hur väl den smälter in mot bakgrunden.

Den här fjärilen har råkat ut för en fågel som försökte äta upp den. Eftersom fågeln siktade på ögonfläcken klarade sig fjärilen undan med ett jack i vingen.

Anpassningar som gör att djur smälter in med omgivningen kallas för kamouflage. Mörka vingundersidor hos påfågelögat är ett exempel på en sådan anpassning. Den mörka färgen minskar risken att påfågelögat blir upptäckt av fåglar. Därför finns det ett selektionstryck för kamouflerade vingundersidor hos påfågelögat.

Många andra fjärilar har liknande kamouflerade vingundersidor som påfågelögat. Ett exempel är tallgräsfjärilen. Den lutar till och med ena sidan mot tallstammen för att minska skuggan som kan avslöja den för fiender. Ett sådant beteende är en anpassning som gör att kamouflaget blir ännu effektivare.

Selektion för ögonfläckar

Om en fjäril blir upptäckt av en fågel försöker den oftast fly. Men chansen att komma undan är liten. Ett alternativ är att försöka skrämma bort fågeln. Det kan verka konstigt att en liten fjäril skulle kunna skrämma en mycket större fågel. Ändå är det just det som blir effekten av påfågelögats beteende. Påfågelögat har ögonfläckar på ovansidan av vingarna. Om en fågel kommer alltför nära slår fjärilen plötsligt upp vingarna och flaxar med sina ögonfläckar. Stirrande ögon uppfattas av djur som hotfulla. I samband med flaxandet avger påfågelögat också ett väsande ljud. Ljudet uppstår när fjärilen gnider nedre delen av framvingen mot bakvingens övre del.

Ögonfläckar kan vara tillräckligt för att få en fågel att ge sig av. I alla fall blir fågeln förvirrad, vilket ger fjärilen tid att fly. Om fågeln ändå attackerar fjärilen, riktar den vanligtvis attacken mot ögonfläckarna. Fjärilen kan då undkomma med bara ett jack i vingen. Därför finns det ett selektionstryck för utvecklingen av ögonfläckar på påfågelögats vingar.

Insekter med fullständig förvandling går igenom ett antal stadier under sin levnad: ägg –larv – puppa – och könsmogen insekt (imago).

Vingarna hos påfågelögat är utsatta för flera olika selektionstryck

Flera selektionstryck

Arter är ständigt utsatta för flera olika selektionstryck. Skillnaden i utseende mellan påfågelögats ovan- och undersida beror på att det naturliga urvalet driver utvecklingen av vingarnas färg i olika riktning. När du befinner dig på behörigt avstånd ser du resultatet av selektionstrycket som utgörs av fåglar som befinner sig långt bort. Det selektionstrycket gynnar de kamouflagefärgade vingundersidorna. När du närmar dig fjärilen ser du resultatet av ett annat selektionstryck, nämligen fåglar som är lite för närgångna. Det har drivit utvecklingen av färgade vingöversidor och den pulserande rörelsen med vingarna.

Det är ofta svårt att veta vilket selektionstryck en egenskap är en anpassning till. De mörka vingundersidorna hos påfågelögat gör visserligen fjärilen svår att upptäcka för fåglar, men de kan också hjälpa fjärilen att hålla värmen. Påfågelögat övervintrar som vuxen och börjar flyga redan i mars. Det är mycket tidigare än andra arter som övervintrar som ägg eller puppor. För att kunna flyga så tidigt på våren behöver fjärilen kunna värma upp sig snabbt och hålla värmen. Mörka färger på vingundersidorna absorberar mer solvärme än ljusa. Det naturliga urvalet borde därför gynna mörka vingar som effektivt kan ta upp solvärmen.

Det färggranna mönstret på vingarna verkar ju kunna skrämma bort närgångna fåglar. Men färgerna på vingarna kan också vara en anpassning till att hitta en partner. Fjärilarna måste känna igen varandra för att kunna para sig. För att hitta varandra på långt håll använder dagfjärilar som påfågelögat i första hand synen. Det finns alltså flera olika selektionstryck som verkar på påfågelögats vingar.

Kyla på våren

Fåglar på nära håll

Fåglar på avstånd Andra fjärilar

ögonfläckarna skrämmer bort fåglarna?

Behandling

Kontroll

Ögonfläckar

Väsande ljud

Experiment ger stöd för att fjärilar med ögonfläckar attackeras i mindre utsträckning av blåmesar än fjärilar utan ögonfläckar.

EFTER VALLIN ET AL., 2005.

Förklaringen till fjärilarnas ögonfläckar har länge varit att de avskräcker fåglar. De påminner ju faktiskt om rovfågelögon. Liknande avskräckande signaler finns hos många andra organismer, både insekter och ryggradsdjur, men det har inte funnits några övertygande bevis på att ögonfläckarna verkligen avskräcker fåglarna. En grupp forskare testade därför hypotesen att påfågelögats ögonfläckar skrämmer bort attackerande fåglar.

Forskarna skapade tre olika varianter av fjärilen genom att måla och klippa vingarna på olika sätt. Ögonfläckarna hos den första gruppen målades över A . Motsvarande area av vingen nära kroppen målades över hos kontrollgruppen D . Den del av framvingen som åstadkommer det väsande ljudet klipptes bort hos den andra gruppen B och motsvarande bit av bakre vingen klipptes av hos kontrollerna E . Fjärilarna i den tredje gruppen fick både sina ögonfläckar övermålade och framvingar klippta C och deras kontroller F

Ögonfläckar + Väsande ljud

Hur vet vi …?

De återkommande rutorna Hur vet vi ...? ger eleverna en inblick i hur man med vetenskapliga undersökningar kan få svar på olika frågeställningar och skapa biologisk kunskap.

behandlades som kontrollerna för den första och andra försöksgruppen. Det fanns därmed varianter med eller utan ögonfläckar samt varianter med eller utan väsande ljud.

Fjärilarna fick tillbringa en halvtimme i ett rum med en blåmes. Till en början satt fjärilarna med hopfällda vingar på en trädstam som fanns i rummet. Först när blåmesen hade upptäckt dem fällde de upp sina vingar. Genom att jämföra överlevnaden hos de olika varianterna kunde forskarna dra slutsatsen att ögonfläckarna utgör ett effektivt skydd mot blåmesar. Endast 3 % av fjärilarna med ögonfläckar blev tagna av en blåmes. Av dem som saknade ögonfläckar blev 35 % fågelmat. Ögonfläckarna är alltså en anpassning till närgångna fåglar. Ljudet verkade inte ha någon avskräckande effekt på blåmesarna. Det väsande ljudet är troligen en bieffekt av att fjärilen rör vingarna på ett särskilt sätt. Det är alltså ingen anpassning.

Fragmenteras betyder splittras, delas upp i bitar.

Bättre Sämre

Områdets storlek

Antal områden

Grad av isolering

Ö-biogeografi kan vara en hjälp att bevara den biologiska mångfalden

Att bevara arter och hela ekologiska samhällen är en del av den moderna samhällsplaneringen för att bevara och öka den biologiska mångfalden. Ett sätt är att fridlysa enskilda arter, ett annat att skydda särskilda områden till exempel genom att skapa nationalparker och naturreservat. Men det räcker inte alltid. Odlingar, bebyggelse och vägar fragmenterar livsmiljöer för många vilda djur och växter i allt mindre områden som är isolerade från varandra. Sådana områden kan inte bära livskraftiga populationer av särskilt många arter. I dag är fragmentering av landskapet ett av de största hoten mot den biologiska mångfalden. Men det går att planera för att bevara artrikedomen även när nya bostadsområden eller vägar byggs. I den här typen av planering spelar teorin om ö-biogeografi en viktig roll.

En fråga som kan uppkomma är om man ska skydda ett stort område eller flera mindre med motsvarande yta. Utifrån teorin om ö-biogeografi bör ett större sammanhängande område vara bättre än flera små. Det beror på att sannolikheten för att arter dör ut är större ju mindre deras populationer är. Å andra sidan kan det hända att de små områdena tillsammans innehåller en större variation av habitat. Då kanske de tillsammans innehåller fler arter än det stora området. Men i så fall är det viktigt att ta hänsyn till avståndet mellan områdena. Att avsätta flera små områden som ligger långt från varandra är ingen bra idé. Risken för att arter dör ut är stor, och sannolikheten för att nya arter ska sprida sig till områdena är liten. Ett sätt att öka möjligheterna för nya arter att invandra, är att försäkra sig om att det finns lämpliga spridningsvägar för organismer att förflytta sig längs. Bäst är om det går att bevara vissa sammanhängande stråk av till exempel skog, när man bygger nya bostadsområden och vägar. Båtvrak, oljeplattformar och andra fasta föremål som till exempel broar, kan fungera som spridningskorridorer för marina organismer.

Modern form och inspirerande bilder Tydliga, informativa illustrationer och noga utvalda foton, ger inspiration och ökar elevernas förståelse.

Sammanhängande skogsbiotoper splittras upp, fragmenteras, när marken används till vägar, bebyggelse och jordbruksmark.

Tre interaktioner. Från vänster amensalism mellan gräs och ko ( −/0), kommensalism mellan sugfisk och sköldpadda (+/0) samt mutualism mellan kvävefixerande bakterier och ärtväxt (+/+).

Effekt på art X Effekt på art Y Typ av interaktion

0 0 Neutralism

- 0 Amensalism

+ 0 Kommensalism

- - Konkurrens

+ + Mutualism

+ - Predation och parasitism

Olika typer av interaktioner och de effekter de har på varje partner. 0 är ingen effekt, – är negativ effekt och + är positiv effekt.

Blåmesen ökar indirekt frösättningen hos ängsbräsman genom att den äter upp de fjärilslarver som äter ängsbräsmans frön.

interaktioner påverkar

artrikedomen

Darwin insåg att interaktionerna mellan arter påverkar både deras ekologi och evolution. Artrikedom och ett överflöd av interaktioner är två viktiga aspekter av den biologiska mångfalden.

Arter kommer i kontakt med varandra genom konkurrens, predation och symbios. Symbios är samlingsnamn på interaktioner där individer från två arter lever i en mer intim kontakt med varandra än vad som är vanligt vid konkurrens och predation. En interaktion mellan två arter kan antingen gynna, inte ha någon effekt alls eller missgynna de inblandade arterna.

Arter kan också påverka varandra indirekt. Indirekta interaktioner mellan två arter sker när interaktionen förmedlas av en tredje art. Exempelvis kan fåglar indirekt öka frösättningen hos växter genom att äta upp de larver som äter växternas frön.

Eftersom de flesta arter samspelar med många olika arter bildas det invecklade nätverk av interaktioner i ett ekologiskt samhälle. Mindre förändringar i antalet individer av en art kan därför få stora konsekvenser för den biologiska mångfalden i hela organismsamhället.

Mellanartskonkurrens

På kort sikt leder konkurrens mellan arter ofta till att antalet arter minskar i ett område. På lång sikt kan konkurrensen leda till att antalet arter ökar genom att arterna specialiseras på att utnyttja olika delar av de resurser som finns i området. Med tiden kan en sådan specialisering till och med leda till att det bildas nya arter.

Rörelse

Begrepp

Vätskeskelett

Yttre och inre skelett

Cilier

Extremitet

Extracellulära matrisen

Bindväv

Benvävnad

Broskvävnad

Led, ledband och senor

Glatt muskulatur

Tvärstrimmig hjärt- och skelettmuskulatur

Muskel, muskelbunt och muskelfiber

Antagonism och synergism

Myoglobin

Myosin- och aktintrådar

Sarkomer

Anaerobt och aerobt muskelarbete

Satellitceller

alla djur har förmåga att röra sig. Även fastsittande djur som havstulpaner rör sig. På fotot ser du hur en havstulpan sträcker ut sina ben för att fånga föda i vattenströmmarna. Kolibrins snabba vingslag framför en läcker blomma, sidvindarens märkliga sidledesförflyttning i lös sand och gepardens kraftfulla språng är andra exempel på rörelse hos djur.

djurens rörelseorgan

Extremiteter är ledade utskott som är anpassade för förflyttning. Människans armar och ben är extremiteter.

Cilier eller flimmerhår är rörliga

utskott från cellmembranet hos vissa typer celler.

Hos de allra flesta djur består rörelseorganen av skelett och muskulatur. Vissa djur, som daggmaskar och maneter, har ett så kallat vätskeskelett och rör sig genom att musklerna på olika sätt förändrar kroppens form. Andra djur, som spindlar och däggdjur, har hårda yttre eller inre skelett. Delar av skeletten bildar ledade utskott, så kallade extremiteter, som djuret kan röra med hjälp av muskler. Några djurgrupper med små och mjuka kroppar rör sig i stället med hjälp av cilier som drar fram djuret över ett slemlager som utsöndras under kroppen.

Tydlighet och läsbarhet

Ordförklaringar i direkt anslutning till texten stöder läsningen av texten.

Havstulpan (Balanus rostratus)

Kolibri (Colibri thalassinus)

Sidvindare (Crotalus cerastes)

Gepard (Acinonyx jubatus)

Sniglar har vätskeskelett och rör sig med hjälp av en krypsula. Krabbor har ett yttre skelett och extremiteter med leder, senor och muskler. En daggmask är indelad i segment som vart och ett innehåller ett vätskefyllt hålrum. När segmentens muskler omväxlande dras samman och sträcks ut förflyttas masken framåt.

Vätskeskelett

Vätskeskelett består av vätskefyllda hålrum som inte har någon förbindelse med omgivningen. Eftersom hålrummen har en konstant volym och samtidigt är formbara, kan utanpåliggande muskler ändra kroppens längd och bredd och på så sätt skapa en rörelse. Genom att rytmiskt dra samman och sträcka ut musklerna, kan djuret skapa en böljande rörelse som driver det framåt. Daggmaskar rör sig genom att sträcka ut och dra ihop hela sin kropp i längdriktningen. Det fungerar bra nere i marken och i trånga gångar. Sniglar rör sig med hjälp av en så kallad krypsula som ändrar form på ett sådant sätt att djuret dras fram över underlaget.

Maneter och bläckfiskar har också ett vätskeskelett, men förflyttar sig med en annan strategi. De drar långsamt in vatten i sin kroppshåla och trycker sedan ut vattnet som en jetstråle med hjälp av en snabb muskelsammandragning. På så sätt förflyttar de sin kropp i motsatt riktning jämfört med jetstrålen.

Yttre och inre skelett

Leddjur, som insekter och kräftdjur, har ett hårt yttre hudskelett som täcker kroppen och extremiteterna. På insidan av hudskelettet finns lister och upphöjningar där senor och muskler kan fästa. Det finns också mjuka och böjliga avsnitt i lederna mellan kroppssegmenten och i extremiteterna. Ett hårt hudskelett ger ett bra skydd mot fiender och uttorkning, men måste bytas ut när djuret växer till i storlek.

Ryggradsdjuren har i stället ett hårt inre skelett med en ryggrad av ledade kotor och ledade ben i extremiteterna. De olika skelettdelarna fungerar både som skydd för kroppens organ och som fästen för kroppens muskler. En fördel med ett inre skelett är att kroppen kan tillväxa utan att hela skelettet behöver bytas ut när djuret växer, som hos leddjuren.

Spansk skogssnigel (Arion vulgaris)

Strandkrabba (Carcinus maenas)

Nefridier

Exkretionsprodukter, salter och vatten

anus

Malpighiska kärl tarm

Exkretionsprodukter, salter och vatten

Salter och vatten

Tarm

Tarm Kroppsvätska

Salter och vatten

Exkretionsprodukter

nefridiekanal nefridiepor tratt med cilier

Exkretionsprodukter

Ringmaskars exkretionsorgan kallas nefridier. Insekters exkretionsorgan kallas malpighiska kärl.

Nefron

kapillärnystan kapillärnätverk njurkapsel njurkanal

sekundärurin primärurin

Hos insekterna har evolutionen tagit en annan riktning. Även här består exkretionsorganen av tunna rör som samlar upp kroppsvätska från kroppshålan. Rören kallas för malpighiska kärl. De malpighiska kärlen är bara ett cellager tjocka och har en hög koncentration av kaliumjoner. Det gör att vatten diffunderar in i dem. De kvävehaltiga restprodukterna pumpas in i de malpighiska kärlen genom en process som kräver energi. Kärlen mynnar inte på utsidan av insektens kropp, utan i tarmkanalen. De kvävehaltiga restprodukterna lämnar därför insekten tillsammans med avföringen via anus. Absorptionen av vatten sker inte när urinen rör sig genom kanalen som i nefridier. I stället absorberas vattnet i tarmen.

Hos ryggradsdjuren bildas urinen i två njurar. I njurarna filtreras blodet genom fina kapillärer under högt tryck. Kapillärerna bildar täta, rundade nystan som ligger i en liten njurkapsel. Vätskan som pressas ut i njurkapseln kallas för primärurin. Från varje kapsel går en njurkanal som omges av ett nätverk av kapillärer. Kapillärerna runt njurkanalen absorberar vatten och salter från primärurinen. Därefter kallas vätskan sekundärurin. Ett kapillärnystan med njurkapsel samt njurkanalen med dess kapillärnät kallas tillsammans för ett nefron. En njure består av ett mycket stort antal sådana nefroner, hos människan cirka en miljon i varje njure. Njurkanalerna från varje nefron mynnar i en urinledare som i sin tur leder sekundärurinen till utsidan av kroppen.

Hushålla betyder spara, ransonera.

Marin betyder ungefär ”från havet”. Marina djur är alltså djur som lever i havet.

Ammoniak, urinämne eller urinsyra

Tydlighet och läsbarhet

Ordförklaringar i direkt anslutning till texten stöder läsningen av texten.

Vilken exkretionsprodukt som utsöndras – ammoniak, urinämne eller urinsyra – skiljer sig mellan olika djurgrupper. Till viss del kan skillnaderna förklaras med djurens livsmiljö, framför allt deras behov av att hushålla med vatten och salter. Exkretionsorganen är beroende av vatten för att utsöndra de kvävehaltiga restprodukterna. Ammoniak är den exkretionsprodukt som kostar minst energi att bilda, men den är också den giftigaste av de tre. Sötvattenslevande djur kan använda stora mängder vatten för att späda ut sin urin och då fungerar ammoniak bra som exkretionsprodukt. Dessutom sjunker ammoniakhalten snabbt till ofarliga nivåer när den utsöndras till vattnet. Exempel på djur som använder ammoniak som exkretionsprodukt är de flesta benfiskar samt vattenlevande ringmaskar, insekter, blötdjur och groddjur.

Landlevande groddjur utsöndrar urinämne, medan grodyngel och vattenlevande groddjur utsöndrar ammoniak. Fåglar och de flesta kräldjur utsöndrar urinsyra.

Värre är det för marina och landlevande djur. De riskerar ständigt att förlora vatten genom diffusion till det salta havsvattnet eller till atmosfären. Därför har det funnits starka selektionstryck för exkretionsprodukter som urinämne och urinsyra. De kostar visserligen mer energi att bilda, men i gengäld kan de finnas i högre koncentration i urinen utan att orsaka skador. Urinämne används bland annat av hajar, vissa marina blötdjur samt däggdjur och landlevande groddjur. Landlevande insekter, fåglar och de flesta kräldjur utsöndrar i stället urinsyra. Urinsyra är ännu mindre giftigt än urinämne, och kräver därför mindre vatten. Den utsöndras i mer eller mindre fast form. Hos dessa djurgrupper måste det alltså ha funnits extra starka selektionstryck för att spara vatten. För ryggradsdjurens del kan ett sådant selektionstryck ha varit fosterutvecklingen, som hos fåglar och kräldjur sker innanför ett tätt skal. De kan därför inte utsöndra avfallet så länge de finns kvar innanför skalet. Efter kläckningen övergår en del kräldjur till utsöndring av urinämne vilket kräver mindre energi, medan fåglar behåller urinsyra som avfallsprodukt hela livet. Det beror på att fåglar är beroende av en låg vikt för att kunna flyga. Det finns alltså starka selektionstryck hos fåglar för att minimera vattenmängden i kroppen.

Identiska fast ändå olika fakta:

Miljöbetingad variation styrs av olika enzymer och påverkas av viss kost, svält, läkemedel, träning, stress och åldrande. Därför blir individer med identisk genuppsättning ändå lite olika. Enäggstvillingar har identiska genom men är inte helt identiska, varken till utseende eller personlighet. Trots samma genotyp har de alltså lite olika fenotyp. Till exempel har enäggstvillingar inte exakt likadana fingeravtryck. En del av skillnaden kan bero på epigenetiska förändringar som uppstått tidigt i livet genom att deras livsmiljö i livmodern och uppväxten inte varit helt densamma.

Andra skillnader kan bero på att tvillingarna i ett par helt enkelt har tränat på olika saker och där-

för anpassat sig på olika sätt, vilket lett till epigenetiska förändringar som är unika för respektive individ. Miljön i samspel med genomet påverkar alla levande organismer. Många av de människor som bär gener med risk för diabetes, får sjukdomen endast om deras livsstil är ofördelaktig. Dessutom visar svensk forskning att slumpen kan styra vilken gen, mammans eller pappans, som används i dina celler. Hos enäggstvillingar med identisk arvsmassa betyder det att en genvariant kan uttryckas hos den ena tvillingen och en annan hos den andra. De har identiskt genom, men olika ”epigenom”.

Fördjupar och vidgar

Faktarutor ger eleven möjlighet att fördjupa och vidga sina kunskaper i intressanta områden.

En promotor är den DNA-sekvens som finns framför en gen. Olika transkriptionsfaktorer kan reglera genuttrycket genom att binda till promotorn. Ett annat ord för promotor är startsekvens.

Koordinerat betyder samordnat.

Transkriptionell reglering Hur mycket mRNA som bildas från en gen styrs av så kallade transkriptionsfaktorer. En transkriptionsfaktor är ett protein som binder till en gens promotor. Den kan antingen underlätta eller hindra att RNA-polymeras börjar transkribera genen. Det finns cirka 1600 gener som kodar för transkriptionsfaktorer. Mängden av en viss transkriptionsfaktor styrs i sin tur av andra gener och av cellens miljöförhållanden. Transkriptionsfaktorer säkerställer att olika proteiner finns tillgängliga i en cell i lagom mängd vid olika tillfällen. Genom att flera transkriptionsfaktorer samverkar kan celldelning och tillväxt ske på ett koordinerat sätt under exempelvis fosterlivet och under puberteten.

Victor Ambros och Gary Ruvkun från USA tilldelades 2024 års Nobelpris i fysiologi eller medicin för upptäckten av mikroRNA och dess roll i post-transkriptionell genreglering.

Post-transkriptionell reglering

Efter det att mRNA bildats finns ytterligare andra processer för genreglering. En av dessa har du redan mött, nämligen splitsning. Det pre-mRNA som bildas i transkriptionen kan klippas itu och klistras ihop på olika sätt för att bilda olika varianter av protein från samma gen. Den andra viktiga regleringsprocessen kallas RNA-interferens, som innebär att korta komplementära strängar av så kallat mikroRNA (miRNA) kan blockera mRNAmolekylen. Det finns cirka 1 000 olika gener som kodar för mikroRNA. Man kan säga att mikroRNA finjusterar genuttrycket med stor precision. Nobelpriset i fysiologi eller medicin delades år 2024 ut för upptäckten av mikroRNA och dess betydelse för post-transkriptionell genreglering.

Post-translationell reglering

Även de proteiner som bildats vid translationen kan förändras kemiskt av enzymer eller miljöförändringar i cellen. Exempelvis kan fosfat, glukos eller acetyl binda till ett protein. Sådana förändringar kan aktivera eller inaktivera proteinet eller påverka var i cellen proteinet finns. Proteiner som inte längre behövs kan också märkas med en liten proteinmolekyl som kallas ubikvitin, vilket signalerar att proteinet ska brytas ner.

Illustration av mikroRNA.

att halsbandslämlarnas cykler styrs av predatorerna?

En grupp ekologer följde populationsdynamiken hos den grönländska halsbandslämmeln och dess fyra predatorer under 14 år. De kunde då se tydliga cykler både hos lämlarna och hos alla fyra predatorer. Men för att reda ut hur byte och predatorer påverkar varandras populationer räcker det inte att visa att de följs åt. Därför skapade forskarna matematiska modeller över de fyra arternas populationssvängningar utifrån de data de samlat in.

Skatta innebär inom statistiken att på ett systematiskt sätt beräkna antal eller storlek av någonting okänt, som en populations storlek. Ett annat, mer vardagligt ord är uppskatta.

Ett stickprov är ett begränsat antal individer från en population

Inventera innebär inom biologi att man undersöker förekomsten av djur, växter eller andra organismer inom ett begränsat område.

Provrutemetoden

Hage

Provrutor

Biologins arbetsmetoder

Olika aspekter av biologins karaktär och arbetsmetoder lyfts fram i alla kapitel.

Sedan prövade de att ta bort en predator åt gången från modellerna. När hermelinen plockades bort ur modellerna upphörde fyraårscyklerna. De övriga tre predatorerna påverkade visserligen också lämlarnas populationsstorlek, men bara på så sätt att den hölls på en viss konstant nivå. Forskarna drog därför slutsatsen att hermelinen är den predator som orsakar populationssvängningarna.

biologins arbetsmetoder III

skattning av populationsstorlek

För att studera hur populationer tillväxer och hur deras populationer varierar med tiden behövs metoder för att ta reda på antalet individer i populationen. Det är nästan alltid omöjligt att bestämma den exakta populationsstorleken genom att räkna alla individer. I stället har ekologer utvecklat olika metoder för att skatta populationers storlek med hjälp av stickprov. Det går att dela in dessa metoder i några grundtyper. I praktiken har det inom varje metod utvecklats avancerade system för att undvika olika typer av systematiska fel.

Vissa metoder är lämpliga om man vill göra en skattning av den verkliga storleken av en population. Andra metoder lämpar sig när man antingen vill jämföra flera områden med varandra eller följa hur populationer förändras med tiden, men där det inte är nödvändigt att få en korrekt skattning av det totala antalet individer i populationen.

Provrutemetoden

10 m

Tänk dig att du vill veta storleken på en population gullvivor i en kohage som är omkring 2 000 m2 stor. Hagen är lite för stor för du ska orka inventera hela området. I stället bestämmer du dig för att räkna antalet blommor i ett antal mindre ytor i hagen, så kallade provrutor. Provrutornas storlek sätter du till 2,5 m × 2,5 m. Hagen verkar vara rätt så likartad, så du bestämmer dig för att låta slumpen avgöra vart rutorna hamnar. Det gör du genom att låta en slumpgenerator välja ut GPS-koordinaterna för 15 punkter inom hagen. Ute i fält använder du din GPS-mottagare för att markera de 15 utslumpade rutorna. Sedan räknar du antalet individer av gullviva som du hittar i varje ruta.

Linjetaxeringar

Linjetaxering

Hemma vid skrivbordet räknar du sedan ut hur många gullvivor du har per kvadratmeter i dina rutor, och multiplicerar detta antal med hagens area. Då har du fått en skattning av storleken på gullvivepopulationen.

Provrutemetoden är lämplig att använda på organismer som är fastsittande, till exempel växter. Om du ska slumpa ut provrutorna eller lägga ut dem enligt något annat system beror på dina kunskaper om arten och hur området ser ut. Om det till exempel hade funnits större områden i kohagen där gullvivor inte alls kan växa, hade det varit lämpligt att inte ta med dessa i beräkningarna. Ett annat alternativ är att välja ut rutorna systematiskt, till exempel välja var tionde ruta i ett rutsystem som täcker hagen.

Linjetaxeringar

Ibland kan det vara lämpligare att skatta antalet individer längs en eller ett antal sträckor i ett område. Metoden kallas linjetaxering eller bandprofil. Linjetaxering är en bra metod om du vill jämföra hur populationer skiljer sig mellan flera områden eller förändras med tiden, men inte behöver veta den absoluta populationsstorleken. Om du vill jämföra populationsstorleken av gullviva i 10 hagmarker, kan du välja att lägga till exempel fem linjer genom varje hage, bestämma dig för hur långt ifrån linjen en växt får stå för att den ska tas med (ofta 2 m ifrån), och sedan räkna antalet individer som du upptäcker när du går utmed linjen. Efter att du tagit hänsyn till att hagarna är olika stora, kan du få en skattning av hur gullvivepopulationerna skiljer sig mellan hagarna.

I många länder följer man trenderna i fåglarnas populationsstorlekar med hjälp av linjetaxeringar. Då har man bestämda sträckor på några kilometer, vilka inventeras enligt detaljerade instruktioner. I Sverige används de så kallade standardrutterna, vilket är kvadrater med 2 km långa sidor. Inventeraren går 2 km norrut, 2 km österut, 2 km söderut och slutligen 2 km västerut för att komma tillbaka till startpunkten. Längs rutten räknas alla fåglar, och faktiskt även däggdjur, som inventeraren ser eller hör. Man får inte gå fortare än att varje 2 km-sträcka tar åtminstone 30 minuter. Förutom linjetaxering längs den 8 km långa rutten ingår även så kallad punkttaxering i kvadratens fyra hörn samt i mitten av varje 2 km-sträcka. Det innebär att inventeraren står still och räknar alla sedda och hörda fåglar (och däggdjur) under fem minuter.

Fångst-återfångstmetoden

Principen i fångst- återfångstmetoden är att man fångar in ett antal individer, märker dem och släpper dem fria. Ofta fångas djuren med fällor. Efter en viss tid fångar man återigen ett antal djur. Då kommer en viss del av

Hage

Fångst – återfångstmetoden

Populationens skattade storlek

Antal fångade individer (fångst 1)

Fångst 2

Återfångade

Fångst 1 A B C Populationens storlek

Antal fångade individer (fångst 2)

Antal återfångade (märkta) individer

Spillning är ett annat ord för avföring.

Björnspillning

fångsten att bestå av de tidigare märkta individerna. De kallas för återfångade individer. Med mer eller mindre avancerade matematiska beräkningar kan man efter en eller flera återfångster räkna ut populationsstorleken. I det enklaste fallet antar man att antalet återfångade individer står i samma förhållande till det totala antalet fångade individer vid det andra fångsttillfället, som antalet fångade individer vid det första tillfället står till den totala populationsstorleken. Metoden kan användas för att skatta populationsstorlek hos allt ifrån fjärilar till fiskar och däggdjur.

Björnspillningsinventering är en variant av fångst- och återfångstmetoden. Vanligtvis samlas björnspillningen in med hjälp av jägare och allmänhet. Den som hittar spillningen petar in lite grann av den i särskilda provburkar, faktiskt helst med hjälp av en pinne från skogen. Sedan skickas burkarna till laboratoriet för DNA-analys. Med hjälp av DNA-analyserna kan forskarna identifiera enskilda björnindivider. På så sätt kan man alltså veta hur många individer som lämnat den spillning som samlas in. Allteftersom fler och fler prover samlas in, kommer man att ”återfånga” några individers spillning. Förhållandet mellan det totala antalet björnindivider som hittats via spillningen och antalet som återfunnits används sedan för att skatta populationens storlek. Med hjälp av den här metoden uppskattade forskarna den svenska björnpopulationen till runt 2 800 individer år 2022.

Andra metoder

Det finns mängder med andra metoder utöver dem som vi har berättat om här. När det gäller populationsstorleken hos stora djur som älg och rådjur används data från jakt och hur många viltolyckor som sker. Förutom via spillning skattar man i Sverige även björnpopulationens storlek via de rovdjursobservationer som görs av jägare under älgjakten. Man har också börjat inventera vilt med hjälp av drönare med värmekameror. Drönarna flyger antingen längs bestämda linjer eller filmar allt runt omkring sig från ett antal ”utsiktspunkter ”. Kamerorna har förmåga att skilja mellan olika typer av vilt, som exempelvis älg och vildsvin.

När det gäller fiskpopulationerna i haven används data från det kommersiella fisket. I insjöar är provfiske en viktig metod. Precis som vid fågeltaxeringen sker provfisket enligt detaljerade system, så att det går att jämföra fångsterna både mellan olika sjöar och år.

Begreppskontroll

1 Vilken är skillnaden mellan begreppen ekologisk nisch och habitat?

2 Hur bör utbredningen i Sverige skilja sig åt mellan en födogeneralist som kråka och en födospecialist som nötkråka, som bara lever på hasselnötter?

3 Försök att hitta fler exempel från naturen på konkurrens genom interferens och exploatering.

4 Hur tillväxer populationer och metapopulationer?

5 Hur skiljer sig r- och K-selekterade arter åt i hur deras populationsstorlek regleras?

6 Hur kan man från överlevnadskurvor se om olika arter är K- eller r-selekterade?

7 Hur kan du genomföra ett kontrollerat experiment trots att det är omöjligt att ha full kontroll över alla faktorer som skulle kunna påverka resultatet av experimentet?

8 Vilken metod skulle du välja för att skatta: a) antalet maskar i en åker på 100x100 m b) antalet abborrar i två sjöar c) storleken på björnpopulationen i Jämtland?

9 Skatta populationsstorleken av fjärilar i bilden på sidan 110 med hjälp av formeln:

Populationens skattade storlek

Antal fångade individer (fångst 1) = Antal fångade individer (fångst 2)

Antal återfångade (märkta) individer Hur stämmer din skattning med den verkliga populationsstorleken?

Ta reda på, diskutera & ta ställning

10 Tänk dig att du ska beskriva toleransområdet för pH hos en växt. Du vill studera effekterna av olika pH i marken både på växtens överlevnad, tillväxt och frösättning. Försök att formulera en hypotes och förklara varför toleransområdet för dessa tre variabler bör skilja sig åt, och vilka skillnaderna i så fall borde vara.

11 Förklara med hjälp av begreppen toleransområde och ekologisk nisch.

a) Varför lövgrodan bara finns i sydligaste Sverige?

b) Varför kanadagåsen sedan den inplanterades på 60-talet, har spritt och förökat sig utan att tränga ut någon annan art?

12 Renar hör till den typ av större däggdjur som brukar vara K-selekterade. När renarna introducerades på ön St. Matthew var tillgången på lavar god och populationen tillväxte exponentiellt under många år. Men populationen sta-

biliserades aldrig runt miljöns bärkraft, utan kraschade i stället på ett sätt som är mer kännetecknande för r-selekterade arter.

Frågor som stöttar och utmanar

a) Föreslå två olika sätt som man kunde har förhindrat att renpopulationen kraschade.

b) Vilket av dem tror du mest på? Motivera

13 Det två kurvorna nedan beskriver tillväxten för en bakteriepopulation och en älgpopulation. Ge en ekologisk förklaring till varför bakteriepopulationen kraschar medan älgpopulationens tillväxtkurva planar ut efter en tid.

Tid antal individer

Alla delkapitel avslutas med uppgifter av begreppskaraktär och uppgifter som uppmanar till undersökningar, diskussion och ställningstagande.

a) bakterie b) älg

Tid antal individer

biologi NIVÅ

1 Campus

Biologi Campus är ett modernt och inspirerande läromedel i biologi för gymnasiet som behandlar både den traditionella biologin och det som sker på forskningsfronten. Läromedlet betonar sammanhang och förståelse och är helt anpassat efter Gy25.

Biologi Campus

► väcker nyfikenhet genom att formulera frågeställningar och utmaningar

► stöder inlärningen med god läsbarhet, ordförklaringar och begreppslistor

► har en modern form med klargörande illustrationer och noga utvalda foton

► ger exempel på vetenskaplig forskning som ligger till grund för dagens biologiska kunskap

► fördjupar intressanta områden och vidgar det biologiska kunskapsfältet

► stöttar och utmanar med kontrollfrågor och uppgifter som utmanar till diskussion och ställningstagande

I Campus-serien ingår

► Biologi Campus nivå 1

► Biologi Campus nivå 2

► Lärarstöd+

Författare:

Leena Arvanitis, lektor i biologi och naturkunskap på Blackebergs gymnasium i Stockholm

Karim Hamza, gymnasielärare i biologi och professor i naturvetenskapsämnenas didaktik vid Stockholms Universitet

Carl Johan Sundberg, läkare och professor i fysiologi samt dekan vid Karolinska institutet i Stockholm