Kpl 15, Ihminen aiheuttaa häiriötä luonnon toimintaan

Papukaijat elävät sademetsissä.

Ihminen hävittää maapallolta kokonaisia ekosysteemejä, omaan käyttöönsä. Vuosittain hävitetään 17 miljoonaa hehtaaria sadmetsää. Tämä tarkoittaa että samalla häviää erilaisian kasvi ja eläin lajeja sukupuuttoon. Niiltä viedään joko elin ympäristö tai elin tila. Ihmisen toiminnasta aiheutuu sukupuuttoaalto, eli ehkä kymmenet tuhannet lajit häviävät. Bioversiteetin säilyttäminen olisi tulevaisuuden kannalta erittäin tärkeää.Ihmisen toiminnan täytyy muuttua muuten maapallo kuolee.

Sademetsää

Kpl 14, Ekosysteemi on toimiva kokonaisuus

Ekosysteemi = Eliöiden ja elotoman ympäristön muodostama kokonaisuus. Esim. järvi, metsä tai suo
Aineet kiertävät ekosysteemissä

Aineet kiertävät

Tärkein energia lähde maapallon ekosysteemeissä on aurinko sillä se  antaa valoa kasveille. Kasvit tarvitsevat valo yhteyttääkseen ja tuottaakseen happea jne. Myös eliöt tarvitsevat valoa esim. ihminen tarvitsee sitä D- vitamiinin tuottoa varten. 

Kasvien tuottama biomassa on ekosysteemin perustuotantoa.

Ekologinen tehokkuus = kuinka suuri osa tuotannosta siirtyy ravintoketjussa seuraavan lenkin käyttöön.

Kpl 13 Alueen lajien populaatiot muodostavat eliöyhteisön

Jänis

Lajinsisäinen kilpailu
= saman lajin yksilöiden välillä
Lajienvälinen kilpailu
= syntyy kun kaksi tai useampi laji
 käyttää saman alueen ympäristöresursseja

Mitä enemmän lajien ekolokerot muistuttavat toisiaan, sitä kiivaampaa kilpailu on. Yleisimmin eläimet kilpailevat ravinnosta, kilpailu tilanteessa vahvempi jää ja heikompi väistyy tai se väistyy jolla on laajempi ruokailualue.

Rusakko

Esimerkiksi Jänis ja Rusakko voivat joutua kilpailemaan jos ne sattuvat samalle alueelle

Lajeja voidaan ryhmitellä sen perusteella miten ja mistä ne hankkivat ravintonsa:

• Kasvissyöjät: hyödyntävät kasveja, esim. lehmä
• Pedot: syövät toisia eläimiä, esim. susi
• Loiset: varastavat isänniltään, esim.sienet voivat olla loisia
• Hajoittajat: hyödyntävät kuolleita eliöitä, esim. erilaiset madot

Kpl 12, Saman lajin yksilöt muodostavat populaation

Populaatio on samalla alueella, samaan aikaan elävien yksilöiden joukko, jotka voivat lisääntymään keskenään.

Lintuparvi on populaatio

Populaation ominaisuuksia ovat mm.

• koko
• tiheys
• tulomuutto
• lähtömutto
• alueellinen jakautuminen
• syntyvyys
• kuolevuus
• ikäjakauma
• sukupuolijakauma

Nämä ominaisuudet vaikuttavat populaation rakenteeseen, mm. tiheyteen.

Populaation kokoon vaikuttaa myös esimerkiksi reviirikäyttäyminen. Populaation koko vaihtelee vuosittain esimerkiksi petojen, metsästyksen tai ympäristönmuutosten takia.

Kpl 11, Ympäristö vaikuttaa eliöiden elinmahdollisuuksiin

Ekologia on biologian tutkimusalue, joka tutkii eliöiden runsauteen ja levinneisyyteen vaikuttavia tekijöitä. Saadun tiedon pohjalta pystytään parantamaan kaikkien eliöiden elinmahdollisuuksia. Ekologisen tutimuksen tasot:

• Yksilö
• Populaatio
• Eliöyhteisö
• Ekosysteemi (eliöyhteisö+eloton luonto)
• Biosfääri

Kuutti

Eliöihin vaikuttaa joukko erilaisia ympäristötekijöitä: 

Esimerkiksi saimaannorppaan vaikuttaa:

Abioottisia: (elottomia)

• Tuuliolot
• Rantojen geologia
• Lämpötilat
• Veden korkeuden vaihtelut
• Veden laatu
• Lumen paksuus
• Jään paksuus
• Happamuus
• Suolaisuus

Biottisia: (elollisia)

• Pedot
• Loiset
• Ravinto
• Ihminen
• Lisääntymiskumppanit
• Kilpailijat

Eliölajit voidaan jakaa ekolokeroihin, mikä tarkoittaa eliön asemaa tai tehtävää ekosysteemissä. Seilmaisee tapaa jolla eliö on sopeutunut ympäristöönsä ja miten se hydyntää sitä. Eliön ekolokeron ominaisuuksia voidaan havainnolistaa kuvaajien avulla:

Myös Epasuotuisissa olosuhteissa on selviydyttävä:

Kasvien keinoja selviytyä:

Sinitiainen

• Lehtivihreän hajoitus ja lehtien karistaminen
• Lepokausi
• Talvehtiminen lumensuojassa
• Talvehtiminen siemeninä, juurakkoina tms.

Eläinten keinoja selviytyä:

• Rakenteelliset sopeumat (talviturkki)
• Elintoimintojen sopeumat (kylmähorros, talvihorros,talviuni)
• Käyttäymisen sopeumat (Lumisuoja((kieppi)), muutto, ravinnon hankinta)

Kpl 10 Evoluutiota tutkitaan monella tavalla

Evoluution todisteena käytetään esimerkiksi fosiileja.

Fossiilit:

Fossiili

• 10 000 v.s. eläneiden eliöiden jäänteitä.
• Ovat voineet syntyä esim. kivettymällä, valelmina tai painaumina. Kokonaisia eliötä on säilynyt esim. meripihkan tai ikiroudan sisällä  olleet eliöt.
• Fossiilin ikää voidaan määrittää suhteellisesti johtofossiilien avulla ja tarkemmin radioaktiivisten aineiden hajoamisajasta laskemalla.
• Fosiilisarjat kertovat yhden eläin lajin kehityksestä.
• Esim. luonnonvoimat kuten jääkaudet ovat tuhonneet fosiiliesiintymiä.
• Fossiilien avulla pystytään tutkimaan muinaista eliömaailmaa

Evoluutiosta kertovat myös rakenteelliset mutokset kuten surkastumat (ihmisellä: viisaudenhampaat,valailla ja käärmeillä: jalkojen surkasumia) ja käyttäytyminen (lähisukuisilla linnuilla on samanlaiset soidinmenot)

Kpl 9, Elämä siirtyy maalle

Ensimmäisenä maalle siirtyi kasvit (n. 400 mijl. v.s.) niiden rakenne on nykyään hyvin soputunut maaelämään.

• Juuret, ovat levittäytyneen laajalle ja lisäksi niissä on juurikarvoja, jotka parantavat vedenottoa. Veden mukana kasvi saa myös ravinteet. Vesi siirtyy juuriin liuos pitoisuuseron maaperän ja juuren sisällä olevien nesteiden takia.
• Johtosolukko, jossa sijaitsevat johtojänteet (puuosa ja nilaosa). Puuosan putkilot kujelttavat ravinteet ja veden lehden lehtisuoniin ja niistä solun viherhiukkasiin. Yhteyttämisen  jälkeen kuljetus vuoron ottaa nilaosa.
• Ilmaraot, saavat yhdessä kapilaari ilmiön kanssa veden nousemaan versossa ylös päin.

  

  Kasvi

Ensimmäiset maalle siirtyneet eläinkunnan edustajat olivat sammakkoeläimiä (n. 360 milj. v.s.) Edellytyksenä eläinten siirtymiselle maalle oli se että niille kehittyi keuhkot kidusten sijasta, lisäksi ne tarvitsivat tukirangan kuten esimerkiksi selkäranka on. Sammakkoeläimistä ilmaston kuivuessa (n.250 milj. v.s.) kehittyi matelijoita. Matelijoilla oli verenkierto- ja hengitys elimisto olivat tehokkaanpia, niiden aistit ja hermostot olivat monipuolisempia , lisäksi niille kehittyi sisäinen siitos. Matelijoiden kanssa samaan aikaan kehittyi paljassiemeniset kasvit kuten vaikkapa havupuut. Näiden kasvien valttina on se etteivät niiden lisääntyminen ole vedestä riippuvaista, sillä siemen sisältää vararavintoa. Matelijoista kehittyi hirmuliskoja jotka kuolivat massasukupuutossa noin 65 miljoonaa vuotta sitten. Hirmuliskojen hävittyä nisäkkäiden, lintujen ja koppisiemenisten nopea evoluutio alkoi. Jotka hallitsevat maapalloa nykyään.

Maapallon historia jaetaan neljään pääkauteen jotka puolestaan jaetaan pienenpiin kausiin vastaavasti:

Maapallon historia
 

Massasukupuutto = On kun suuri määrä eliötä kuolee sukupuuttoon. Syitä massasukupuuttoon voivat olla esimerkiksi ilmaston raju kylmeneminen tai muu muutos. Massasukupuutto antaa tilaa muille eliölajeille kehittyä ei vain tuhoa maapalloa.

Kpl 8, Elämä syntyy ja kehittyy merissä

Maapallon iäksi arvioidaan noin 4,6 miljardia vuotta, mutta ensimmäiset merkit elämästä ovat vasta noin 3,8 miljardia vuotta sitten. Elämä kehittyi merissä ja vähitellen siirtyi maalle, kun ilmakehä oli muodostunut maapallolle.

• Ensimmäiseksi kehittyivät arkit ja bakteerit (n. 3,5 mrd v.s.)(( ero: kpl 3))
• Fotosynteesi (n. 3 mrd v.s.)
• Tumallinen solu (n.1,5 mrd v.s.)
• Monisoluiset eliöt (n. 0,5 mrd v.s.)
• Kamrikauden räjähdys (lajimäärän voimakas lisääntyminen)((n.550 milj. v.s.))
• Elämän vanha aika (paleotsooinen)((n.570 milj. v.s.))
• Elämän keskiaika (mesotsooninen)((n.245 milj. v.s.))
• Elämän uusi aika (kenotsooninen) ((n.65 milj. v.s.))

Eläinkunnan kehitys

Fotosynteesi: 

Kasvit pystyvät yhetyttämään niiden soluissa sijaitsevien viherhiukkasten takia, eläimillä ei ole näitä siksi ne eivät pysty yhteyttämään.
 



Fotosynteesi

Kasvisolun rakenne:

Kasvisolu

Eläin solun rakenne:

Eläin solu



Kpl 7, Populaatiossa voi syntyä uusia lajeja

Evoluutiolla tarkoitetaan lajin kehitystä. Siinä eliölajit sopeutuvat vallitseviin olosuhteisiin ja niistä voi aikojen kuluessa kehittyä uusia lajeja.




Uusia lajeja syntyy kun:

• Kaksi lajia risteytetään
• Lajin yksilöt eriytyvät eri populaatioiksi ja näiden populaatioiden välille syntyy lisääntymiseste (isolaatio): esim. Välimatkat liian suuret, soidin käyttäytymiset erilaisia, tai vaikkapa sukusolut hylkivät toisiaan.

Uuden lajin synty

Mikroevoluutio = Saman lajin populaatiot muuntuvat perimältään erilaisiksi
Makroevoluutio = Uusien lajien syntyyn johtavaa evoluutioita


Nykyisen evoluutio käsityksen pohjana ovat Charles Darwinin päätelmät:

1. Eliölajit lisääntyvät niin tehokkaasti, että yksilöiden määrä ylittää helposti ympäristön kantokyvyn (ravinnon, tilan ja muut elinehdot)
2. Eläin- ja kasviyksilöt eivät ole omanaisuuksiltaan samalaisia, vaan samaankin lajiin kuuluvat yksilöt muuntelevat luontaisesti
3. Liian suuret yksilömäärät aiheuttavat olemassalon taistelua, jossa heikommat kuolevat tai niiden jälkeläismäärä jää pieneksi
4. Tämä on luonnonvalintaa, joka karsii ominaisuuksiltaan heikoimmat yksilöt, ja vahvimmat jäävät jatkamaan sukua. Näin laji "kehittyy vähitellen paremmaksi"

Charles Darwin

Kpl 6 Luonnonvalinta ohjaa evoluutiota

Populaation sisällä on paljon erilaisia yksilöitä, näiden yksilöiden välillä ilmenee kilpailua jossa menestyvät vain valioyksilöt. Näillä yksilöillä on parhaat yhdistelämät sen hetkiseen ympäristöön ja olosuhteisiin. Vähitellen valioyksilöiden ominaisuudet alkavat lisääntyä ja huonojen yksilöiden ominaisuudet hälvetä. Tätä evoluutiotekijää kutsutaan luonnonvalinnaksi. Valinta suosii niitä geenejä, jotka lisäävät yksilöiden kelpoisuutta eli fitnessiä. Kelpoisuus ilmenee kykynä saada lisääntymiskykyisiä jälkeläisiä.

Vallitseviin olosuhteisiin parhaiden perintötekijöiden osuus populaatiossa lisääntyy ja samalla populaatio muuttuu:

Kuva

1. Tasapainoittava valinta suosii keskivertoyksilöitä, sitä esiintyy kun ympäristö olosuhteet pysyvät muuttumattomana. (sininen)
2. Suuntaava valinta suosii uusiin olosuhteisiin parhaiten sopeutuvia yksilöitä, aiemmin huonosti menestyneitä. (punainen)
3. Hajottava valinta suosii populaation eri osissa eri yksilöitä, sitä esiintyy kun ympärsitö olot muuttuvat paljon populaation asuinalueen eri osissa. Tämä valinta voi johtaa osapopulaatioiden ja lopulta uuden lajin syntymiseen. (vihreä)

Kpl 5. Muuntelu on evoluution edellytys

Populaation on tietyllä alueella elävien, tiettynä aikana elävien samanlajin yksilöiden joukko. Nämä yksilöt ja eri populaation eroavat toisistaan eli ne muuntelevat. Tämä muuntelu auttaa lajia selviytymääm. Muuntelu on myös evotuution perusta.

Populaatio

1. Muuntelua aiheutaa esimerkiksi ympäristö, silloin muuntelua nimitetään muovautumismuunteluksi. Tämä ympäristön aiheuttama muuntelu ei periydy.

• Muuntelua ympäristössä aiheuttaa esimerkiksi kasvupaikan muodot tai olosuhteiden muuntuminen

1. Perinnöllistä muuntumista ovat esim, suvullinen muuntelu ja mutaatio

• Suvullinen muuntelu tarkoittaa sitä että sukusolujen erilaisuus ja niiden sattuman varainen yhdistyminen luovat toisistaan poikkeavia yksilöitä.

• 

  Suvullinen muuntelu

• Mutaatiossa joko: geenit, krosomin osat (pätkä vaihtaa vaikka toisinpäin) tai kromosomien lukumäärä (esim. Down-syndrooma) poikkeaa normaalista. Mutaatioita voi aiheuttaa esimerkiksi radioaktiivinen säteily tai kemikaalit. Suvuttomassa lisääntymisessä muuntelu perutuu mutaatiohin.
• 
  

Kromosomin mutaatiot

Kpl 4, Elämän monimuotoisuus

Elämän monimuotoisuus eli bioversiteetti voidaan jakaa kolmeen:

Daintree-sademetsä

1. Ekosysteemin monimuotoisuus

• Elottoman luonnon ja eliöyhteisöjen muodostama toiminnallinen kokonaisuus
• Esim. Lehtimetsä, savanni, järvi ja suo ovat ekosysteemejä
• Ekosysteemien monimuotoisuus lisää lajimonimuotoisuutta

2. Lajimonimuotoisuus

kaikkien lajien yksilöt ovat erilasia

• Lajien ja yksilöiden määrä tietyssä ekosysteemissä
• Aiheuttajia: Ympäristö ja lajien sopeutuminen 
• Lajimonimuotoisuus vakauttaa ekosysteemiä, vähentää kilpailua ja tehostaa ympäristöresurssien käyttöä

3. Lajinsisäinen eli Geneettinen monimuotoisuus

• Yksilöiden erilaisuus populaatiossa
• Saman lajin populaatioiden väliseterot
• Aiheuttajia: Suvullinen lisääntyminen ja mutaatiot
• Monimuotoisuus auttaa lajeja ja populaatoita selviytymään muuttuvissa ympäristöoloissa.

Kpl 3, Eliömaailman lukittelu

Eliömaailma voidaan jakaa kuuteen osa-alueeseen: Eliöt jaetaan solurakenteensa perusteella kahteen ryhmään, esitumallisiin ja tumallisiin. Esitumalliset jaetaan vielä arkkeihin ja bakteereihin. Tumalliset puolestaan jaetaan neljään osaan: alkueliöt (protoktistit), kasvit, sienet ja eläimet. Virukset ovat erillään tässä jaottelu tavassa, koska niillä ei ole selvää solurakennetta, eivätkä ne pysty lisääntymään itsenäisesti.

http://www02.oph.fi/etalukio/biologia/kurssi1/kehitysvaiheita.html

Arkit ja Bakteerit:

Nämä kaksi muodostavat esitumaalliset ryhmän, jonka eliöt (arkit ja bakteerit) ovat yksisoluisia ja niiden perintöaines sijaitsee solulimassa. Esitumalliset lisääntyvät jakautumalla. Arkkeja voidaan kuvata selviytyjiksi, koska ne pystyvät elämään äärimmäisissä olosuhteissa. Bakteeriella puolestaan on suuri merkitys aineiden kiertokulun toiminnalle. Arkkijen ja Bakteerien ero löytyy niiden kromosomi rakenteesta:

Alkueliöt:

Tämän kunnan luokitus muuttuu koko ajan, usein se on luonnehditty siten, eliöt jotka eivät ole esitummalisia, kasveja, sieniä tai eläimiä kuuluvat tähän luokkaan. Alkueliöihin kuuluu sekä yksi- että monisoluisia eliöitä. Alkueliöt ovat kosteiden ympäristöjen eliöitä. Tähän ryhmään kuuluvat mm. yksi-ja monisoluiset levät ja alkueläimet kuten tohvelieläin ja ameba.

Kasvit:

Kasvit jaotellaan kuvan mukaisesti. (Paljassiemeniset = mänty ja kuusi, Koppisiemeniset = koivu ja voikukka, omena) Siemenkasvit lisääntyvät pääasiassa suvulliset, mutta poikkeuksia löytyy. Sammallien ja sanikkaisten lisääntymiselle on tyypillistä vuorottelu.

Kasvien osat ovat erikoistuneet eri tehtäviin:


Lehti:
-yhteyttäminen
-kaasujen vaihto
-veden haihduttaminen

Varsi:
-kasvin tukeminen
-aineiden kuljetus kasvin eri osiin

Juuri:
-veden ja ravinteiden otto
-kasvin kiinnittäminen maahan


Sienet:

Sienet kasveista erottaa se etteivät ne pysty yhteyttämään, vaan ne saavat ravintonsa joko hajoittamalla kuolleita eliöitä, loisimalla tai elämällä symbioosissa esim. puun kanssa. Sienet lisääntyvät itiöiden avulla.

 


Eläimet:

Tällä hetkellä tunnetaan noin 1,4 milj. eläinlajia. Ne voidaan luokitella esim:

Korvameduusa (Onteloeläimet)

1. Sienieläimet
2. Onteloeläimet
3. Polttiaiseläimet
4. Laakamadot
5. Nilviäiset
6. Nivelmadot
7. Niveljalkaiset
8. Piikkinahkaiset
9. Selkäjänteiset, jonka alle kuuluvat:

• Ympyräsuiset
• Rustokalat
• Sammakkoeläimet
• Matelijat
• Linnut



Sinitiainen

• Nisäkkäät

Kpl 2, 2000-luku -Biologian aikakausi

Biologia on laaja tutkimuksen ala joten se on jaettu osa-alueisiin. Ennen osa-alueita oli vain kaksi: eläin- ja kasvitiede, mutta koska ajan kuluessa biologia on kehittynyt on uusia osa-alueita kehittnyt myös:

• Kasvitiede
• Eläintiede
• Mikrobiologia: Bakteerien tutkimus (bakteriologia) ja virustutkimus (virologia)
• Sienitiede
• Biokemia: tutkii eliöiden solutasolla tapahtuvia kemiallisia ilmiöitä
• Molekyylibiologia: tutkii solujen rakennetta ja toimintaa molekyylitasolla
• Solubiologia
• Genetiikka: Ominaisuuksien periytymistä ja muuntelua tutkiva tiede
• Taksonomia: Kehittynyt eliöiden tieteelliseen kuvaukseen, nimeämiseen ja luokitteluun
• Anatomia: oppia eliön rakenteesta
• Fysiologia: tutkii elävien orgasmien toimintaa ja toimintamekanismeja
• Etologia: tutkii eläinten käyttäytymitä
• Ekologia: tutkii eliöiden levinneisyyteen ja runsauteen vaikuttavia tekijöitä eli eliön ja niiden ympäristön välisiä suhteita

Tieteellisen tutkimuksen vaiheet:

Kpl 1, Mitä elämä on?

Nykytietämyksen mukaan alkuräjähdys tapahtui noin 12-15 miljardia. Josta alkoi maapallon kehitys kohti tätä päivää

The Big Bang Theory

Elollisuuden tunnistaa:

1. Solurakenne

2. Aineenvaihdunta

3. Perinnöllisyys

4. Lisääntyminen

5. Kasvu

6. Sopeutuvuus
7. Reagointikyky

8. Itsesäätelykyky

9. Elionkaari (syntymä, kasvu, kuolema)

10. Samankaltaiset kemialliset ominaisuudet
11. Informaation sisältäminen ja hyödyntäminen (DNA)

Simpassi ja leopardi 

Elämä tarvitsee :

• Vesi
• Aurinko (lämpösäteily, näkyvä valo)
• Paine
• Happamuus
• Suolapitoisuus