Naturfag – Økologi og naturvitenskap

Posted i kategorien Naturfag on the 04.02.2012
Download PDF

Naturvitenskap og naturfag

Eksempler på kunnskap vi har skaffet oss gjennom erfaringer og opplevelser: Melken holder seg lenger når vi setter den i kjøleskapet. Vi kan bli smittet når noen som er forkjølt, hoster eller nyser mot oss. En flaske brus som står ute i mange kuldegrader kan fryse i stykker.

Undersøkelser

Undersøkelser er grunnlaget for all naturvitenskapelig tenkning. F.eks vi kan undersøke hvordan temperaturen virker inn på yteevnen til batterier. Vi kan undersøke hvordan kjøttmeisen finner mat om vinteren.

Hypotese

Vi starter med å tenke ut mulige hypoteser, eller antakelser vi har. Et eksempel på en hypotese kan være at kjøttmeisen gjemmer mat på faste steder, og at den henter maten fra disse gjemmestedene om vinteren. Vi tester hypotesene ved hjelp av observasjoner.

Observasjoner

I undersøkelser vi gjør er det viktig at vi sørger for systematiske observasjoner. Vi kan f.eks videofilme en kjøttmeis mens den leter etter mat, og registrere nøyaktig hvor den finner mat. Å samle data er altså det samme som å gjøre observasjoner.

Eksperimenter

Ofte må vi gjennomføre eksperimenter for å kunne gjøre de observasjonene vi trenger. Vi utfører eksperimenter for å skaffe oss observasjoner under forhold som vi selv bestemmer og kontrollerer. Vi varierer en parameter, næringsmengde, mellom ulike akvarier, mens de andre forholdene holdes likt hele tiden.

Sikre observasjoner

Når vi tar gjennomsnittet fra flere prøver, kan vi redusere risikoen for at vi ved en tilfeldighet har fått et for lavt eller for høyt antall.

Feil og usikkerhet

I enhver undersøkelse bør det være med en vurdering av mulige feilkilder og av den betydningen de kan ha for resultatet. Det gir oss et grunnlag for å vite hvor sikre resultatene er.

Selv om vi er sikre på at vi ikke har gjort feil, vil det være en viss usikkerhet i de dataene vi har samlet. Usikkerhet i målinger er ikke det samme som feil.  Hvor stor usikkerhet vi kan akseptere, er avhengig av hva vi måler, og hva hensikten er.

Å måle med samme mål

Det er innført internasjonale målenheter for tid. Masse meter og temperatur.

Modeller av virkeligheten

Modeller er alltid en forenkling av virkeligheten. En type modell som har fått mye oppmerksomhet er klimamodeller. En klimamodell er en matematisk modell der alle eller de viktigste faktorene som påvirker klimaet er innarbeidet.

 

Økologi

Økologi er læren om samspillet og sammenhengene i naturen.  Økologi handler også om mennesket, den rollen mennesket har i naturmiljøet, og hvordan mennesket virker inn på dette miljøet.

Naturlige svingninger

Naturen omkring oss endrer seg hele tiden. Enkelte år oppleves myggplagen i fjellet verre enn noensinne. Andre år er det lite mygg å se. Jegere kan fortelle om gode og dårlige rypeår. Lofotfiskerne har lenge visst at mengden av torsk varierer fra år til år og at torsken enkelte år gyter nærmere land enn andre år.  Problemet er hvordan vi skal kunne skille mellom naturlige variasjoner og endringer som vi kanskje selv kan være årsaken til. Det er fortsatt mye vi ikke vet.

Mennesket endrer miljøet

Så lenge mennesker har levd på jorda, har de påvirket miljøet rundt seg. Mennesket høster av naturressursene, erstatter naturlige miljøer med kunstige miljøer og slupper ut avfallstoffer i vann jord og luft.  Mennesket er avhengig av naturmiljøet rundt seg med mangfoldet av planter, dyr og andre organismer.

Bærekraftig: Påvirkningen av miljøet ikke skal være større enn det som tåles i et lengre tidsperspektiv. Vi må ikke komme i den situasjonen at ressursene er brukt opp og at så mye som naturmiljøet er ødelagt at vi også har ødelagt for kommende generasjoner.

Overvåking gjennom lange tidsserier

Siden 1990 har norsk institutt for naturforskning årlig samlet data om naturtilstanden i utvalgte områder i Norge. De organismene som spesielt overvåkes er lav og alger på trær, moser, markvegetasjon, smågnagere, spurvefugl, rype, jaktfalk o g kongeørn. Hensikten med overvåkningsprogrammet er å få mer kunnskap om de naturlige variasjonene i naturen. På denne måten vil vi lettere kunne oppdage endringer som kan skyldes menneskelig aktivitet.

Naturmiljøet

Økologi er læren om samspillet og sammenhengene i naturen. Organismer er tilpasset det miljøet de lever i. De lever i samspill med hverandre og det miljøet de er en del av. Økologien er den delen av naturvitenskapen som forsøker å gi kunnskap om sammenhengene og de naturlige og menneskeskapte forandringene som skjer i naturmiljøet.

 

Tilpasninger

Dyr, planter osv tilpasser seg ofte den naturen de lever i. Rypa har gråbrun fjærdrakt om sommeren, mens den er nesten helt hvit om vinteren. Det er en tilpasning. Soldogg er en plante som vokser på næringsfattige myrer. Den har et dårlig utviklet rotsystem. Likevel klarer soldogg å skaffe seg de nødvendige næringsstoffene. Den lever av insekter som setter seg fast på de klebrige kjertelhårene på bladet. Kjertelhårene skiller ut enzymer som gjør at de bløte delene av insektet blir fortært. Soldoggens fangst av insekter er en tilpasning til det næringsfattige miljøet den lever i.

Mimikry

Når dyr utvikler ytre kjennetegn som fungerer som etterlignere av andre dyr, kaller vi det mimikry, av det greske ordet for herme. F.eks blomsterfluen som har samme farge som vepsen, for å virke farlig.

Samspill og sammenhenger

Planterøtter sprenger løs berggrunnen slik at det dannes jord. Trærne som vokser opp i en skog, gir ly for vinden og etter hvert som skogen vokser til hindrer den tette skogen sollyset i å nå ned til skogbunnen. Når mange dyr beiter i et område i lang tid fører det til slitasje på plantedekket og jordsmonnet kan bli vasket vekk med regnvannet. Organismer påvirker også hverandre. Dyr spiser planter eller andre dyr og kan selv bli spist. Noen organismer forårsaker sykdommer hos andre. Organismer påvirker også hverandre når de konkurrerer om føde eller plass. Dovrefjell f.eks er at av de siste fjellområdene hvor det lever både villrein, jerv, fjellrev, og rovfugler som kongeørn , jaktfalk og fjellvåk. Jerven spiser rein og gjemmer gjerne noe av byttet den tar. Matlageret til jerven er viktig for fjellreven.

Arter og populasjoner

Fjellrype og lirype er forskjellige arter. Fjellrype liker å holde seg i høytliggende fjellområder, mens lirypen liker å holde seg i lavereliggende områder.

Art: alle individer som ikke kan få fruktbart avkom sammen

Populasjon: alle individer av en art i et bestemt område (bestand eller stamme)

Raser av samme art

Raser er et begrep s om vi i hovedsak bruker om de ulike sortene og variantene som finnes av kulturplanter og husdyr. Ulikeheten mellom rasene og husdyr og kulturvekster er et resultat først og fremst av bevisst avlsarbeid, med krysninger og utvelgelse av bestemte individer.

Samfunn og økosystem

Samfunn: alle populasjoner av planter og dyr som normalt lever sammen i et område.

Økosystem: alle plante og dyresamfunn i et område sammen med det miljøet de lever i.

 

 

Populasjoner

 

Faktorer som regulerer populasjonsvekt

Alle organismer etterlater seg mer avkom enn det som trengs for at antallet individer skal forbli det samme. Derfor vokser populasjoner så lenge det ikke er noe som hindrer veksten. Mangel på næring, matmangel,naturlige fiender, plassmangel og opphoping av avfallstoffer er eksempler på faktorer som regulerer veksten i en populasjon. De faktorene som demper veksten i en populasjon kan være tetthetsavhengige faktorer og ikke tetthetsavhengige faktorer.

Tetthetsavhengige faktorer

Når faktorer som begrenser veksten i en populasjon, får større virkning jo større tettheten er, snakker vi om tetthetsavhengige faktorer.

Konkurranse: jo større tetthet det er i en populasjon, desto større blir konkurransen om næring, yngleplasser, gjemmesteder og andre begrensede ressurser.

Avfall: Når konsentrasjonen av etanol som er et avfallstoff fra gjærceller har blitt så høy at gjærcellene dør, er det tetthet.

Stress: Høy individitet hos rotter fører til blant annet endret utskillelse av hormoner. Atferdsendringer som påvirker tetthet. Nedsatt appetitt, reduser vekst og økt aggresjon.

Sykdommer: Økt forekomst av sykdommer ved stor tetthet kan være en følge av stress.

 

Ikke tetthetsavhengige faktorer

Temperatur. Når temperaturen er lav vil antallet gjærceller ha en viss temperatur. Når temperaturen er lav, vil antallet gjærceller ikke øke. Det spiller ingen rolle hvor mange gjærceller det er fra før.  Giftstoffer kan ramme populasjoner uavhengig av populasjonstettheten.

Hvorfor blir melken sur?

Når mat skal oppbevares gjelder det å gjøre forholdene så dårlige som mulig for de bakteriene som kan ødelegge maten. Saltet, eller sukret eller frysepunkt -18 grader.

Naturlig utvalg av de individene som klarer seg best

Individene som er flinkere enn andre til å gjemme seg blir ikke så lett tatt av naturlige fiender. Individer som er flinkere til å utnytte ulike næringskilder, vil ikke så lett bukke under når det er hard konkurranse om mat. Disse individene kan etterlate seg flere avkom enn de andre. Gjennom naturlig utvalg får de genetiske egenskapene til individer som greier seg bedre enn andre større utbredelse i populasjonen. Det er altså et kappløp mellom de begrensende faktorene og populasjonen. Det er dette kappløpet som driver evolusjonen fram.

Økologisk bæreevne.

Det er naturlig grense for størrelsen av en populasjon eller bestand i et bestemt område. Det kaller vi den økologiske bæreevnen for området. Når det er flere individer enn det området tåler, overskrides bæreevnen. Da kan det bli matmangel eller plassmangel, opphoping av avfallstoffer kan skape problemer og i tette bestander øker faren for sykdomsutbrudd. Over lengre tid kan ingen bestand være større enn områdets bæreevne.

Naturlige fiender begrenser bestander. Men om det mangler naturlige fiender, kan områdets bæreevne lett overskrides.  Når en populasjon nærmer seg eller overskrider områdets bæreevne endres ofte forholdet mellom tilvekst og dødelighet. Dødeligheten øker, samtidig blir det som regel produsert færre avkom. Veksten reduseres eller stanser opp.

Områdets bæreevne kan forandre seg. Organismer kan selv være grunnen. Overbeiting kan skade vegetasjonen, og områdets bæreevne kan være redusert i mange år framover.

 

Hvorfor blir fisken merket?

En viktig metode i fiskeribiologiske undersøkelser. Fisk som blir fanget, blir veid, målt og sluppet ut igjen etter at de har fått festet på seg et merke som indentifiserer hvert enkelt individ.

Sykliske bestandssvigninger

Normalt er dødeligheten blant avkommet stor hos dyr som produserer et stort antall avkom, for eksempel mus og lemen. Under gode forhold overlever en større det av avkommet. Det fører til en stor populasjonsøkning. Regelmessige svingninger i bestandene finnes også hos noen insektarter, ryper og skogsfugl. Når smågnagerbestanden er på topp, er det gode forhold for rovfugler og andre dyr som lever av smågnagere og de øker i antall. Flere av smågnagerne blir spist opp. Mange dør også av sult og sykdom. Bestanden avtar like dramatisk som den vokste.

Antibeitestoffer

Når en plante blir utsatt for beiting skades plantevevet. Det skadede vevet produserer signalstoffer som gjør at planten begynner å produsere antibeitestoffer. Hos beitedyrene fører antibeitestoffer til dårlig fordøyelse og at mindre næring blir tatt opp fra tarmen. Jo hardere beiting det er desto mer antibeitestoff produserer planten. Det er ikke hvor store deler av planten som blir spist, men hvor ofte det skjer, som bestemmer hvor mye antibeitestoff planten produserer.

Jordas befolkning

I dag er det mange millioner mennesker som sulter. Men sulten i verden skylder mer en skjev fordeling av matressursene på jorda enn at det ikke kan produseres nok mat. Forbedrede landbruksmetoder har satt menneskene i stand til å produsere mat til mange flere enn før. Det er lavere dødelighet, hygiene medisinske nyvinninger og bedre ernæring. Det er særlig lavere barnedødelighet som bidrar til at folketallet forsetter å vokse fort.