KPL 15: Ihminen aiheuttaa häiriöitä luonnon toimintaan

Biodiversiteetti = elävän luonnon monimuotoisuus

Ihmisen aiheuttama elinympäristön tuhoutuminen:

• metsien häviäminen on maapallon historian voimakkaimpia ympäristömuutoksia
• metsien hakkaaminen --> eroosio
• kuivien ruohostoalueiden valjastaminen laitumiski --> aavikoituminen
• liian voimakas ympäristön hyödyntäminen --> ympäristön kantokyvyn ylitys
• kosteikot --> kuivatus ja pirstoutuminen
• korallit --> saastuminen, kuluminen, meriveden lämpeneminen ja merenpinnan nousu (ilmastonmuutos)

Nykyinen sukupuuttoaalto on ihmisen aiheuttama

Ihminen siirtää lajeja:

•  tulokaslajit kilpailevat alkuperäisten lajien kanssa
• -->aiheuttavat vakavia häiriöitä ekosysteemiin 
• tulokkailta puuttuvat monesti luontaiset viholliset uudella alueella (pedot ja loiset, jotka pitävät kannan kasvun kurissa)
• syrjäyttävät tai tuhoavat helposti alkuperäisiä lajeja

Pieneneviä populaatioita uhkaa perinnöllinen rapeutuminen:

• sukusiitos = liian läheistä sukua olevat yksilöt lisääntyvät keskenään
• yksilöissä olevat huonot perintötekijät voivat vaikeuttaa lisääntymistä tai lisätä kuolevuutta
• yleistä kaikilla harvinaisilla kasvi- ja eläinlajeilla
• kannan pienentyessä liikaa voi johtaa lajin helposti sukupuuttoon
• yksipuolistuvat populaatiot tuhoutuvat helpommin esim. ympäristön muuttuessa

Monimuotoisuus on tärkeää:

•  monimuotoisuus = erilaiset ekosysteemit, lajien runsaus ja lajin sisäinen perinnöllinen muuntelu
• eri ekosysteemit 
• ylläpitävät maapallon biologisia, geologisia ja kemiallisia kiertoja
• säätelevät ilmakehän koostumusta, aineiden kulkua ja maannoksen muodostusta
• monilajinen ekosysteemi
• vakaa ja tuottava
• jokainen laji on tärkeä osa toimivaa kokonaisuutta
•  lajin sisäinen geneettinen monimuotoisuus
• lisää lajin populaatioiden vakautta
• lisää kykyä selviytyä ympäristön muutoksista

Avainlajit = lajeja, joista monet muut eliöt ovat riippuvaisia

Kestävä kehitys:

1. Ravinnon ja energian tuottamisen on perustuttava uusiutuviin luonnonvaroihin
2. Uusiutuvia luonnonvaroja voi käyttää vain niiden uusiutumiskyvyn rajoissa
3. Uusiutumattomia luonnonvaroja on kierrätettävä
4. Eri lähteistä peräisin olevilla päästöillä ei saa haitata ekosysteemien toimintaa
5. Luonnon monimuotoisuuden väheneminen pysäytetään

   

   http://www.vossi.fi/palvelut/kierratys.html

KPL 14: Ekosysteemi on toimiva kokonaisuus

Ekosysteemi = eliöyhteisö ja sen eloton ympäristö

Ekosysteemin eliöiden jako:

• omavaraiset eliöt (autotrofit)
• vihreät kasvit
• levät
• saavat energiaa yhteyttämällä
• rakentavat yhteyttämisen avulla elottomista (epäorgaanisista) yhdisteistä elollisia (orgaanisia) --> kutsutaan myös tuottajiksi
• toisenvaraiset eliöt (heterotrofit)
• kasvissyöjät
• pedot
• loiset
• hajottajat
• saavat energiansa syömällä eliössä olevaa orgaanista ainesta (biomassaa)
• kuluttajat (käyttävät ravintonaan elävää ainesta)
• hajottajat (käyttävät ravintonaan kuollutta ainesta ja ulosteita)

Ravintoketju:

--> ravintoketjuista muodostuu ravintoverkkoja

Aineet kiertävät ekosysteemissä:

• aivoin kierto
• esim. pellolla ravinteita poistuu sadon mukana ja niitä joudutaan korvaamaan esim. lannotteilla, koska ravinteet eivät palaudu takaisin peltoon
•  suljettu kierto
•  kaikki otetut ravinteet palautuvat takaisin

Energia virtaa ekosysteemin läpi:

• yhteyttämisessä glukoosiin sitoutunut energia on kertakäyttöistä
• jokaisessa ravintoketjun vaiheessa osa energiasta muuttaa muotoa --> poistuu lämpönä
• perustuotanto = ekosysteemin tuottajien muodostama biomassa
• jatkotuotanto = ekosysteemin kuluttajien tuottamaa biomassaa (muuntavat syömäänsä kasvien biomassaa aineenvaihdunnassaan)
• ekologinen tehokkuus = hyötysuhde, jolla ekosysteemin eliöt tuottavat biomassaa syömästään ravinnosta (ilmaisee kuinka suuri osa syödystä energiasta siirtyy seuraavan kuluttajaportaan käytettäväksi)
• energian ohivirtaus = poistuva energia (joutuu hukkaan)

Ekologinen sukkessio = alueella ilmenevää ekosysteemin lajikoostumuksen muuttumista (esim. vesistöjen umpeenkasvu, paloaukean metsittyminen, meren alta paljastuvat maan sukkessio yms.)
Detritus = kuolleiden eliöiden muodostama aines
Kemosynteesi = tuottajat saavat energiansa maan sisäisen kuumuuden synnyttämistä epäorgaanisista yhdisteistä
Fotosynteesi =auringonvalon avulla tapahtuva yhteyttäminen
Pioneerilajit = ensimmäisinä paikalle ilmaantuvia lajeja (esim. metsäpalon jälkeen)

KPL 13: Alueen lajien populaatiot muodostavat eliöyhteisön

Lajien välinen kilpailu:

•  lajinsisäinen kilpailu
• saman lajin yksilöiden välillä populaation sisällä
• lajienvälinen kilpailu
• eri lajien välillä
• kaksi tai useampia lajeja käyttää yhteistä ympäristön resurssia (esim. sama ravinto)
• kilpailukykyisempi laji on se jonka populaatiot pysyvät elinvoimaisempina ja lisääntyvät tehokkaammin
• usein toinen laji osoittautuu vahvemmaksi ja heikompi joutuu väistymään
• siirtyminen toiselle alueelle
• ravinnon etsiminen uusista kohteista ekolokeron puitteissa
• kilpailu sitä voimakkaampaa mitä enemmän lajien ekolokerot muistuttavat toisiaan
• syrjäyttävä kilpailu: elinvoimaisempi laji syrjäyttää heikomman
• johtaa erikoistumiseen 

Kasvissyöjät

• saavat energiansa kasveista
• yleensä syö kasvista vaan osan, joten kasvi pystyy jatkamaan kasvuaan (laidunnus)
• elävät elinalueensa kasvillisuuden varassa eivätkä kulutu kaikkea ruuaksi kelpaavaa

Pedot

• tappavat ravinnokseen saaliseläimiä
• yleispedot/ravintospesialistit

Loiset

• Loissuhde = kahden lajin välinen suhde, jossa toinen laji elää toisen lajin kustannuksella
• huomattava osa loisista on mikrobeja (esim. viruksia, bakteereja, alkueliöitä tai sieniä)

Symbioosi

• tarkoittaa lajien elämistä kiinteässä vuorovaikutuksessa
• mutualismi = molemmat osapuolet hyötyvät yhteiselosta
• ehdollinen (lajit voivat elää myös itsenäisesti)
• ehdoton (suhde on jommankumman tai molempien elinehto)
• pöytävieras = symbioosista hyötyvä osapuoli

Hajottajat

• hyödyntävät kuolleita eliöitä
• raatoja syöviä nisäkkäät, lintuja ja selkärangattomia
• pienet maaperäeliöt
• eloperäisessä aineessa olevat ravinteet palaavat epäorgaanisessa muodossa uudelleen kasvien käyttöön

KPL 12: Saman lajin yksilöt muodostavat populaatioita

http://www.seppo.net/piirrokset/displayimage.php?pid=880

Populaatio = tiettynä aikana tietyllä alueella elävät saman lajin yksilöt, jotka pystyvät lisääntymään keskenään

Populaatioiden koon määritys:

• suora laskenta
• epäsuorat menetelmät
• esim. "pyynti-merkintä-uudelleenpyynti"

Populaation rakenteeseen vaikuttavat tekijät:

• yksilöiden jakautuminen
• ryhmittäistä (etua mm. ruuan hankinnassa ja petojen välttämisessä)
• säännöllistä (reviirikäyttäytyminen)
• satunnaista  (esim. metsien puut)
• koko ja tiheys
• syntyvyys
• kuolevuus
•  yksilöiden siirtyminen alueelta toiselle
• sukupuolijakauma
• yleensä tasainen
• ikärakenne 
• syntyvyys ja kuolevuus

Populaation kasvua hillitseviä tekijöitä (=ympäristön vastus):

•  pedot
• sairaudet
• ravinto
• stressi
• elintila
• loiset

Populaation kannanvaihteluihin (=muutoksiin populaation tiheydessä) vaikuttavat tekijät:

•  yllättävät säätilojen vaihtelut
• ravinnon saanti
• petojen/saaliseläimien määrä
• vaellukset

Ympäristön resurssit = ympäristön kyky elättää lajin yksilöitä
Ympäristön kantokyky = populaation suurin mahdollinen tiheys (taso, jonka ympäristö voi ylläpitää)

KPL 11: Ympäristö vaikuttaa eliöiden elinmahdollisuuksiin

Ekologia:

• tutkii eliöiden suhdetta ympäristöönsä
• keskeisiä tavotteita on selvittää, mistä muutokset lajien yksilömäärissä johtuvat ja mitä seurauksia niillä on
• tuottaa myös tietoa aineen kiertokulusta luonnossa
• ekologinen tutkimus voi kohdistua tietyn alueen yksittäiseen lajiin (lajin ekologia) tai saman alueen kaikkiin lajeihin (yhteisö-ja ekosysteemiekologia)
• tutkimustiedon pohjalta pystytään tekemään ratkaisuja, joiden avulla voidaan ylläpitää ihmisen ja kaikkien muidenkin eliöiden elinmahdollisuuksia 

Ekologisen tutkimuksen tasot:

• yksilö
• populaatio
• eliöyhteisö (kaikki samalla alueella elävät eliöt)
• ekosysteemi (eliöyhteisö+eloton luonto)
• biosfääri 

Abioottinen- eli eloton ympäristö

• ilmastotekijät:
• lämpötila
• sademäärä
• --> vaihtelut vuoden aikana
• kasvupaikan olosuhteet:
• maaperän kosteus
• happamuus (PH-arvo)
• ravinteiden määrä
• valon määrä
• toistuvat tulipalot
• voimakas tuuli/myrskyt
• aallokko
• jää 

Bioottinen- eli elollinen ympäristö

• kaikki samalla alueella elävät eliöt

-->Abioottiset ja bioottiset ympäristötekijät vaikuttavat lajien levinneisyyteen ja elinmahdollisuuksiin

Lajin ekolokeroon sopeutuminen: WSOY, BIOS 1 s. 128

Kasvien ja eläimien keinoja selviytyä epäsuotuisan ajan yli:

• lehtipuiden talveentuminen (reagoivat elintoiminnoillaan päivän lyhynemiseen ja ilmojen kylmenemiseen)
• lehdissä olevan lehtivihreän hajottaminen ja varastointi --> lehdet karistetaan maahan
• talvinen lepotila päättyy lämpötilan taas noustessa
• eläinten energian säästö
•  elintoimintojen hidastuminen
• kylmähorros
• talvihorros
• talviuni
•  suojaa lumesta
• talviturkki
• käyttäytymisen muuttaminen 
• esim. hiiret hakeutuvat rakennuksiin ja muuttolinnut siirtyvät pois kylmiltä alueilta

Biotooppi = eliöiden tyypillinen elinympäristö

Ekolokero = jokaisen eliön oma toiminnallinen asema tai tehtävä elinympäristössään

Ympäristöresurssit = ympäristön mahdollisuudet tai ominaisuudet, joita eliöt hyödyntävät (esim. ravinto, pesäkolot, valo, vesi, ravinteet yms.)

Bioindikaattorit = eli ympäristön tilan ilmentäjälajit. Lajit, joiden sietoisuusalue on kapea tai selvärajainen

Minimitekijä = fysikaalinen tai kemiallinen ympäristötekijä, joka rajoittaa voimakkaimmin jonkin eliön menestymistä

KPL 10: Evoluutiota tutkitaan monella tavalla

Essee evoluutiosta

Evoluutiolla tarkoitetaan eläimissä ja kasveissa tapahtuvaa kehitystä, mikä auttaa niitä sopeutumaan paremmin ympäristöönsä ja johtaa populaatioiden ja lajien perinnölliseen muuttumiseen. Evoluutio perustuu lajien perinnöllisiin muutoksiin, suvulliseen lisääntymiseen, luonnon valintaan sekä sattumaan.

     Evoluutiota tapahtuu jatkuvasti. Yksi edellytys evoluutiolle on lajinsisäinen eli geneettinen monimuotoisuus. Tällä tarkoitetaan lajin yksilöiden erilaisuutta populaatiossa. Suvullisen lisääntymisen ja mutaatioiden seurauksena jokainen yksilö on erilaisten ominaisuuksien summa. Ympäristöön parhaiten sopeutuneet yksilöt saavat usein eniten jälkeläisiä, minkä seurauksena parhaat geenit yleistyvät ja lajin selviytymisen kannalta huonot geenit taas karsiutuvat vähitellen pois. Tämä populaation muuntelu mahdollistaa pitkällä aikavälillä myös evoluution eli lajin kehityksen ja uusien lajien synnyn.

     Luonnonvalinta ohjaa evoluutiota. Se nopeuttaa lajin sisäisen muuntelun vaikutuksia karsimalla huonoiten sopeutuvia yksilöitä pois, jolloin parhaiten sopeutuneiden yksilöiden ominaisuudet alkavat yleistyä. Jos ympäristö on vakaa eli pysyy pitkään muuttumattomana, valinta karsii lajissa keskimääräisestä poikkeavia äärityyppejä. Jos taas ympäristöolosuhteet muuttuvat, keskivertoyksilöt eivät välttämättä ole enää kaikkein parhaiten sopeutuneita, jolloin valinta alkaa suosimaan ääripäitä. Yksi esimerkki tästä ilmiöstä on teollisuusmelanismi.

     Myös sattuma voi vaikuttaa lajin evoluution kehitykseen. Esimerkiksi jokin luonnonmullistus, kuten tulivuorenpurkaus saattaa tuhota suuren osan populaatiosta, jolloin selvinneet yksilöt geeneineen ovat uuden populaation alku. Tätä kutsutaan pullonkaulailmiöksi. Evoluutio siis ajautuu jäljelle jääneiden yksilöiden geenien määräämään suuntaan.

    Todisteita evoluutiosta ovat mm. fossiilit eli muinoin eläneiden eliöiden jäänteet, jotka ovat vähintään 10 000 vuotta vanhoja. Fossiileista näkee selkeästi elämän kehityksen, sillä ne ovat yleensä sitä yksinkertaisempia mitä vanhempia ne ovat. Fossiileihin perustuvassa tutkimuksissa on kuitenkin heikkoutensa, sillä kaikista maapallolla eläneistä eliöistä ei ole jäänyt jäljelle fossiileja. Fossiilisarjat kertovat yhden lajin tai eliöryhmän kehityksestä ajan kuluessa.

     Tarkempaa tietoa evoluutiosta saadaan molekyylibiologian avulla. Esimerkiksi DNA:ta tutkimalla pystytään päättelemään, miten läheistä sukua kaksi eri lajia ovat keskenään. Mitä enemmän DNA:ssa ja proteiineissa on eroja, sitä kaukaisempaa sukua lajit ovat keskenään.

                       

http://tanjahuurtela.puheenvuoro.uusisuomi.fi/129906-rasismi-on-yksi-evoluution-tyokalu

KPL 9: Elämä siirtyy maalle

1. Sammaleet

   

   http://world.mongabay.com/finnish/204.html

2. Sanikkaiset
3. Sammakkoeläimet
4. Matelijat
5. Paljassiemeniset kasvit
6. Nisäkkäät
• nokkaeläimet
• pussieläimet
• istukalliset nisäkkäät
7. Linnut
8. Koppisiemeniset kasvit

Kasvit:

• veden siirtyminen maasta juuren sisälle: osmoosi, diffuusio
• juuren solujen sisällä oleva liuos on väkevämpää kuin maaperän vesi ja siihen liuenneet ravinteet -->vesi siirtyy laimeammasta liuoksesta väkevämpään
• veden nousu: kapillaari-ilmiö
• veden haihtuminen: koheesio, haihtumisimu

Massasukupuuton syitä:

1. merenpinnan korkeuden muutokset (veden suola- ja happipitoisuuden muutokset)
2. ilmastonmuutokset
3. valtaisat tulivuorenpurkaukset
4. meteoriittipommitukset