áhersluatriði vistkerfi

 

 

Vísindalegar aðferðir.

 

  1. Ráðgáta skilgreind  Nákvæm skilgreining er fundin á því sem á að rannsaka. T.d. skröltormar sjá mjög illa. Hvernig finna skröltormar bráð sína?
  2. Upplýsinga aflað.  Byrjað er á því að lesa mikið efni sem tangist því sem á að rannsaka. T.d. lásu dýrafræðingar sér til um að skröltormar geta numið hitageislun og hafa gott lyktarskin
  3. Tilgáta sett fram sem er líkleg lausn á ráðgátunni. Eftir að maður hefur aflað sér þekkingar á því sem á að rannsaka er hægt að setja fram líklega lausn á ráðgátunni. T.d. var sett fram sú tilgáta að skröltormar renni á lyktina af sínu eigin eitri.
  4. Tilraun
    1. Nú er sett upp umhverfi þar sem vísindamenn hafa fullkomna stjórn á. Sá hlutur sem prófa á heitir breyta, og er hann prófaður í þessu umhverfi. Reynt er að prófa einungis eina breytu í einu, ef um margar er að ræða. T.d. drógu vísinda menn mús, sem hafði verið drepin af skröltormi, um skröltorms búr. Svo settu þeir skröltorm í búrið og hann fann hana um leið.
    2. Svo gerðu vísindamennirnir samanburðartilraun. Það er tilraun sem er nákvæmlega eins og upphaflega tilraunin nema breytunni er slept. Þeir drógu dauða mús, sem hafði ekkert skröltorma eitur í sér, eftir skröltormabúrinu. Þegar þeir settu skröltorminn í búrið fann hann músina ekki.
  5. Skráning upplýsinga  Mikilvægt er að skrá allar upplýsingar niður á skipulagðann og nákvæmann hátt. Slíkar upplýsingar eru nefndar rannsóknargögn.
  6. Niðurstöður túlkaðar  Eftir að tilraunirnar hafa verið framkvæmdar og upplýsingunum hefur verið safnað þarf að vinna úr upplýsingunum vísbendingar sem stiðja eða fella tilgátuna.

 

 Vísindalegar mælingar  Það kerfi eininga sem við notum kallast metrakerfið sem er hluti SI kerfisins. Í því eru gunneiningarnar  

  1. Lengd  Mæld í metrum [m]
  2. Rúmmál   Mælt í lítrum [l], einnig í rúmmetrum [m3]
  3. Massi og þyngd  Massi er mældur í grömmum [g]. Massi er ekki það sama og þyngd. Þyngd segir til um hversumikill þyngdarkraftur verkar á hluti. Þyngd er því breytileg eftir staðsetningu, t.d. er þyngd okkar mun meiri á jörðinni en á tunglinu. Massinn er þó hinn sami þar sem efnismagn okkar breytist ekki.
    1. Eðlismassi
      Massi ákveðins rúmmáls af tilteknu efni nefnist eðlismassi þess.
  4. Hiti  er yfirleitt mældur í gráðum á celsíus [°C] eða kelvin stigum [K]. Vatn frýs við 0°C eða 272 K, sýður við 100°C eða 372 K.

 

Einkenni lífvera.  

Líf sprettur af lífi  Það er alvitað að líf kviknar ekki af sjálfu sér. Allt fram til aldamótana 1600 trúði fólk á sjálfkviknun lífs, þ.e. að líf gæti bara kviknað af sjálfu sér. En 1668 sannaði ítalinn Francesco Redi að líf gæti einungi kviknað af öðru lífi.

Hreyfing  Hæfileikinn til að geta skipt um dvalarsvað er mikilvægur eiginleiki margra dýra. Dýr geta hreyft sig úr stað til að leita að fæðu og skjóli. Plöntur hreyfa sig ekki á sama hátt og dýr. Þær tegja sig yfirleitt að ljósi og opna og loka blóm sín.

 Efnaskipti  Uppbygging og niðurbrot lýsa vel þeirri efnastarfsemi sem fram fer í lífverum. Hluti þessarar starfsemi felst í því að einföld efni eru sett sama í flókin efni sem að lífverurnar þurfa til að komast af . Við annarskonar starfsemi er flóknum efnasamböndum sundrað og þannig fæst orka og smærri efnasambönd. Þessi starfsemi nefnis efnaskipti

 

  1. Næringarnám  Allar lífverur verða að taka til sín næringu eða framleiða hana sjálfar. Flestar lífverur setja einfaldlega bara næringuna í munninn eða í nema hana í gegnum húðina. Grænar plöntur þurfa hinsvegar ekki að neyta fæðu, því að þær framleiða sína eigin næringu með ljóstilífun. Með rótunum taka þær til sín varn og steinefni, taka koltvíoxíð inn um laufblöðin og nota svo orkuna frá sólina til að breyta þessu í næringu.
  2. Melting er ferli þar sem næring er brotin niður í einfaldari efni. Síðar eru þessi einfaldari efni notuð til að byggja upp lífveruna eða orka unnin úr þeim
  3. Öndun  felst í því að lífvera tekur til sín súrefni og notar það til þess að losa orku úr fæðuefnum. Þessi öndun er líka kölluð frumuöndun. 
  4. Þveiti er ferli sem losar úrgangsefni úr líkamanum.

Vöxtur og þroskun  Vöxtur felst ekki í því einu að þær stækki að umfangi. Lífverurnar þroskast og gerð þeirra verður flóknari en áður. Stundum verða gífurlegar breytingar á lífverunum. Sbr. lirfa, púpa og fiðrildi. 

Æviskeið  Eitt af mikilvægustu einkennum lífvera er að þær eiga sér afmarkað æviskeið. Það merkir að hver lífvera getur ekki búist við að lifa nema tiltekna ævi. Hámarksævilengd er lengsta æviskeið sem vitað er til að lífvera af tiltekinni tegun hafi lifað. Vöxtur og þroski fara fram nánast allt æviskeiðið hjá sumum lífverum. 

Viðbrögð  Áreiti er eitthvað í umhverfi lífveru sem veldur því að hún sýnir tiltekið viðbragð. Viðbragð er einhver athöfn eða hreyfing lífveru.  Dæmi um utanaðkomandi áreiti er þegar við brennum okkur og kippum að okku hendinni, sem er þá viðbragðið.  Dæmi um áreiti sem á sér stað innan líkama lífveru er þegar við geispum til að yfirvinna súrefnisskort.   

Æxlun  Lífverutegund verður aldauð (útdauð) ef einstaklingum innan hennar tekst ekki að æxlast. Æxlun er ferli þar sem lífverur geta af sér afkvæmi í sömu mynd. Æxlun skiptist í megin atriðum í kynæxlun og kynlausa æxlun. Kynæxlun krefst yfirleitt þáttöku tveggja foreldra, þróaðar tegundi plantna og dýr fjölga sér með kynæxlun. Sumar lífverur fjölga sér hinsvegar þannig að foreldrið er aðeins eitt og er þá um kynlausa æxlun að ræða. Einfalt dæmi um slíkt er þegar gerlar skipta sér.

 Orka, Næring og vatn

Allar lífverur þurfa orku. Þær nýta hana til mismunandi starfsemi, t.d. hreyfingar. Frum uppspretta orku flestra lífvera er sólin. Plöntur beisla orku sólarinnar og nýta hana til þess að framleiða fæðuefni (ljóstillífa). Sum dýr nærast á plöntum og nýta þannig þá orku sem plönturnar voru búnar að beisla. Önnur dýr nærast svo á plöntuætunum. Með þessu móti berst orka sem komin er frá sólu milli lífveranna.

 Næring er einn þeirra þátta sem lífverur þurfa sér til lífsviðurværis og tekur til allra efna sem lífverur þarnast til þess að vaxa og halda lífi. Sú næring sem er viðurværi lífvera er mjög mismunandi, t.d. borða kóalabirnir laufblöð, termítar borða tré og plöntur nærast einna helst á sykri.

 Þú kemst ekki af án vatns nema í fáeina daga. Flestar lífverur eru að mestum hluta vatn. Vatnið gegnir margskonar hlutverkum í lífverum. Flest efni leysast upp í vatni og þess vegna berast mikilvæg efni auðveldlega til allra líkamshluta lífvera. Blóð dýra og safi trjáa er að mestum hluta vatn. Í lífverum fara efnahvörf alla jafna fram í vatni og ef þess nyti ekki við myndu efnaskipti stöðvast með öllu. Vatn ber einnig í burtu mörg úrgangsefni.

Hiti og umhverfi

Samvægi er hæfileiki lífvera til þess að halda innri skilyrðum óbreyttum þótt aðstæður í kringum þær breytist. Það er hluti af samvægisferlinu að halda líkamshita stöðugum þegar hitinn í umhverfinu breytist. Dýr sem halda alltaf jöfnum hita eru sögð vera með jafneitt blóð eða vera jafnheit. Dýr með jafnheitt blóð eru virk hvort sem það er kalt eða heitt í kringum þau. Sum dýr geta ekki haldið líkamshita sínum jöfnum, heldur sveiflast hann með umhverfis hitanum, eru sögð vera með misheitt blóð eða vera misheit.

 

 

Lífverur og umhverfi þeirra

 

Lífverur hafa áhrif á lífvana þætti í umhverfisínu og öfugt. Umhverfið er að hluta sett saman úr lífvana þáttum og að hluta úr lifandi þáttum. Sumir eru viðkvæmirm en aðrir haggast miklu síður. Öllum þáttunum er það þó sameiginlegt að breyting í einum þætti getur haft áhrif á aðra þætti umhverfisins. Vistfræði er fræðigrein sem fjallar um samskipti lífvera innbyrðis og hvernig þær tengjast umhverfi sínu. Í vistfræði er einnig fjallað um ýmsar breytingar sem eiga sér stað í umhverfinu og reynt að er að varpa ljósi á hvaða áhrif þær hafa.

 

Vistkerfi

Í vistfræði er lifandi umhverfi skippt í einingar eða heildir sem ná bæði til allra lífvera og umhverfis þeirra. Eining af þessu tagi kallast vistkerfi. Vistkerfi er skilgreint sem tiltekið svæði þar sem lífverur tengjast hver annarri og lífvana umhverfi sínu á einn eða annan hátt. Vistkerfi getur verið mjög smátt, t.d. einn vatnsdropi í tjörn, eða mjög stórt, t.d. heilt úthaf.

 

Líffélög

Lifandi hluti hvers vistkerfis er allar þær fjölmörgu og margvíslegu lífverur sem lifa á hinu tiltekna svæði og þær kallast einu nafni líffélag.

 

Stofnar

Stofn er hópur lífvera af sömu tegund sem lifir á afmörkuðu svæði, t.d. allar bleikjur í ákveðnu stöðuvatni. Vistkerfi fralmfleyta mörgum mismunandi stofnum lífvera.

 

Kjörbýli

Sá staður sem lífvera á að heimkynnum sínum kallast kjörbýli eða búsvæði hennar. Þar finna þær skjól og fæðu. Auk þess að eiga kjörbýli gegnir hver tegund lífvera tilteknu hlutverki í líffélaginu. Hver tegund skipar ákveðinn sess, sem merkir í raun að hún hefur tiltekið starf með höndum.

 Fæða og orka í vistkerfi

Engar lífverur komast af án orku. Uppruna þessarar orku má alltaf rekja til ljóstillífandi plantna.

 

Plöntur: Fæðuverksmiðjur náttúrunnar

Plöntur hafa einn mjög mikilvægann kost framyfir aðrar lífverur, þær geta framleitt sína eigin fæðu. Ferlið sem þær nota til þess nefnist ljóstillífun. Í ljóstillífun beisla grænir hlutar plantnanna (grænukorn) orku sólarljóssins og nýta hana til þess að mynda einsykruna glúkósa. Glúkósinn verður til við efnahvörf í frumum plantnanna þar sem vatn gegnur í efnasamband við koltvíoxíð og myndar sykruna og súrefni.

Plöntur nota orku sólarinnar til þess að framleiða fæðu handa sjálfum sér eru nefndar frumbjarga, sem merkir að þær eru sjálfum sér nægar um frumþarfir sínar.

 

Samskipti milli lífvera

Flokka má lífverur í 3 hópa eftir því hvernig þær afla sér orku.

  1. Frumframleiðendur
    Plöntur mynda sjálfar fæðuefni sem þær þurfa til eigin nota og teljast því frumframleiðendur vistkerfisins
  2. Neytendur
    Lífvera sem nærist beint eða óbeint á frumframleiðendum kallast neytandi. Neytendur eru ófrumbjarga, sem merkir að þeir eru ekki sjálfum sér nægir um frumþarfir sínar
  3. Sundrendur
    Þegar plöntur og dýr deyja nýta lífverur sem nefnast sundrendur (rotverur) líkama þeirra sér til viðurværis. Sundrendur eru mikilvægir í hverju vistkerfi einkum af tveimur ástæðum. Þeir fjarlægja leifar plantna og dýra úr vistkerfinu. Þó skiptir jafnvel enn meira máli að vegna starfsemi sundrenda komast nitur, kolefni, fosfór, brennisteinn, magnesíum og fleiri efni aftur í hringrásina í vistkerfinu og verða að áburði fyrir næstu kynslóð plantna.

 

Fæðukeðjur og fæðuvefir

Fæðukeðja lýsir því hvernig mismunandi hópar lífvera afla sér fæðu og þar með orku. Plöntur, sem eru frumbjarga, mynda fyrsta hlekkinn í fæðukeðju. Dýr sem nærast á plöntunum mynda næsta hlekk og þau dýr sem éta plöntuæturnar mynda svo þriðja hlekkinn.

Fæðukeðjan lýsir því hvernig orkan í fæðu berst frá einni lífveru til annarrar þar eð þær segja til um hver étur hvern. Í flestum vistkerfum tvinnast margar mismunandi fæðukeðjur saman og mynda fæðuvef. Fæðuvefur er gerður úr öllum fæðukeðjunum sem finna má í hverju vistkerfi.

 

Hægt er að tákna orkuflæði í vistkerfi með svokölluðum fæðupíramída. Mest orkan er í neðsta fæðuhlekknum en síðan tapast orkan þegar ofar dregur í fæðukeðjunni.Fyrir því að orkan minnkar milli fæðuhlekkja eru nokkrar ástæður. Í fyrstalagi þurfa lífverur töluverða orku til þess að knýja lífsstarfsemi sína. Þá breytist hluti orkunnar í varmaorku sem tapast út í umhverfið. Einnig meltist aldrei nema hluti fæðunnar og er því mikil orka í úrgangi lífvera. Talað er um að einungis 10% af orku í einum fæðuhjalla berist upp í þann næsta.

 

Tengsl í vistkerfi

Samkeppni

Samkeppni er viss tegund tengsla þar sem lífverurnar keppa hver við aðra um einhver takmörkuð lífsgæði sem þau þurfa til þess að lifa. Tengsl milli lífvera í vistkerfi byggjast yfirleitt á samkeppni. Samkeppni hefur orf hagstæð áhrif í för með sér. Heilbrigð samkeppni kemur jafnan í veg fyrir að stofn verð það stór að hann raski jafnvægi vistkerfisins.

 

Ránlíf og afrán

Lífverur sem veiða, drepa og éta aðrar lífverur kallast rándýr. Lífverurnar sem rándýrin veiða sér til matar kallast bráð. Lifnaðarhættir rándýranna kallast ránlíf og það er haft um öll tilvik þat sem dýr er drepið til matar. Veiðar rándýra eiga þátt í að halda stofni bráðarinnar niðri og með því stuðla rándýr einnig að fjölbreytni innan vistkerfisins.

 

Samlíf

Samlíf byggist á tengslum lífvera þar sem ein lífvar lifir á, í nágranni við eða inni í annari lífveru. Samlíf er til hagsbóta ýmist fyrir annan aðilann í samlífinu eða báða. Það eru nokkrar tegundir samlífis

  1. Gistilíf
    Þegar um gistilíf er að ræða hagnast annar aðili samlífsins en hinn ber hvorki skaða né hag af. Dæmi um gistilíf eru hrúðurkarlar sem lifa á hvölum. Með þessu móti fá hrúðurkarlarnir ókeypis flutning um heimshöfin og eiga aukinn möguleika á að veið sér til matar en hvalurinn finnur ekkert fyrir þessu.
  2. Samhjálp
    Tengsl milli lífvera geta verið lífsnauðsynleg fyrir báðar lífverurnar. Samlíf þar sem svo háttar nefnist samhjálp og er til hagsbóta fyrir báða aðila. Dæmi um þetta eru Íbúar sem lifa á fenjasvæðum í Bandaríkjunum. Þeir veiða fisk sem þeir fara með í hreiður sín í trjánum. Undir hreiðrunum bíða eiturslöngur sem nærast á fiskbitum sem detta niður úr trjánum og um leið halda .þær þvottabjörnum frá hreiðrunum.
  3. Sníkjulíf
    Þegar tengsl einnar lífveru hafa skaðleg áhrif á aðra er talað um sníkjulíf. Sú lífvera sem hagnast á tengslunum er sníkillinn en lífveran sem sníkillinn legst á er kölluð hýsill. Plöntur geta, til dæmis, verið sníklar. Silkijurt tekur alla næringu sína frá hýsilplöntum sem eru oft smátri eða refasmári. Silkijurtin vefur sig um hýsilinn og festir sig við hann með nokkurskonar sogskálum. Að því loknu losar hún sig við ræturnar og þiggur síðan stuðning og næringu frá hýslinum.