torstai 31. lokakuuta 2013

Kappale 10. Evoluutiota tutkitaan monella tavalla

Evoluutita pystytään nykytegnologian avulla tutkimaan monella tavalla. Saamme evoluution tutkimuksesta apua selvittämään muun muassa ihmisen alkuperää, joka on hyvin monismutkaista.

Evoluutiota tutkittaessa käytetään apuna:


  • Fossiileja:
  1. Fossiileja tutkimalla saadaan selville esimerkiksi milloin kyseisiä eliöitä on elänyt.
  2. Fossiileiden ikää sadaan selvitettyä johtofossiilien avulla. Esimerkiksi jostain maaperästä löytyy fossiileja, kun eri puolella maapalloa löytyy eri syvyydestä samoja fossiileja, voidaan nämä yhdistää eläneeksi samaan aikaan.
  3. Fossiilien ikää selvitetään myös radiohiilimenetelmällä ja radioaktiivisella hajonnalla. Kun tietty aine alkaa hajota eliön kuoltua toisiksi aineiksi, siitä voidaan määritellä mihin aikaan eliö on kuollut.
  4. Fossiilit syntyvät: kivettymällä, velemalla, painanteena, tai säileneenä sellaisenaan esim. meripihkaan juuttunut eliö.
  • Molekyylibiologiaa:
  1. DNA rakenteen vertailu
  2. aminohappojen järjestysvertailu

  • Rakenteelliset ominaisuudet:
  1. Eläinten käyttäytyminen
  2. anatomisety rakenteet
  3. alkionkehitys
  4. erilaiset surkastumat esim umpilisäke
Missä evoluutio sitten näkyy? Tapahtuuko sitä jatkuvasti? Kyllä. Evoluutiota tapahtuu koko ajan. Sen ei tarvitse olla monismutkaista eliöiden kehitystä. Evoluutio näkyy yksinkertaisesti muun muassa:
  • teollisuusmelanismi: muun muassa perhosten värinmuutokset
  • Bekteerien kehitys: esimerkiksi sairaalabakteereja kestäviksi
  • Ihmisten tekemä jalostus: esimerkiksi erilaiset koirarodut ja viljat.

Ammoniitit ovat yleisiä johtofossiileja.

keskiviikko 30. lokakuuta 2013

Kappale 9. Elämä siirtyy maalle

Elämän kehityttyä merissä elämä alkoi sousta maalle. Maalle nousun edellytyksenä oli ilmakehän kehitys happipitoisemmaksi ja otsonikerroksen synty.

Ensimmäisenä maalle nousi sammalet. Ne kehittyivat levistä, eikä niillä ollut varsia eikä lehtiä. Nämä sammalet olivat täysin riippuvaisia vedestä. Niiden lisääntyminen riippui täysin vedestä. Myöhemmin kehittyi sanikkaiset, jotka olivat vedestä riippumattomampia, koska niillä oli johtosolukko ja lehdet, varret ja juuret. Sanikkaiset lisääntyivät suvuttomasti itiöiden avulla.

  • Eläimistä maalle ensimmäisinä nousivat sammakkoeläimet. Niillä oli paremmin maalla liikkumiseen soveltuvat raajat ja kehittynyt verenkierto, ja hengityselimistö. Sammakkoeläimet olivat edelleen riippuvaisia vedestä, koska niillä oli huonosti kuivuutta kestävä iho, joka oli osa hengitystä.
  • Kun ilmasto muuttui kuivemmaksi, maalle sopeutuivat paremmin hirmuliskot. Niillä oli paremmin kuivuutta kestävä iho ja aistit, sekä hengityselimistö. Lisääntyminen tapahtui munan sisällä.
  • Siemenkasvit syrjäyttivät sanikkaiset
  • hirmuliskojen jälkeen valtaan nousivat nisäkkäät ja linnut. Ne selviytyivät hirmuliskojen massasukupuutosta. Linnut valtasivat uudet kasvuympäristöt, Niillä oli kehittyneemmät luut ja sulkapeite, joka soveltui paremmin lentämiseen.
  • Nisäkkäiden myötä kehittyi myös koppisiemeniset kasvit.

  • Maapallolla on tapahtunut massasukupuuttoja, jotka johtuivat:
  • Meteoriittitörmäyksistä
  • Mannerlaattojen liikeistä
  • Merenpinnan vaihtelu
  • Ihmisen aiheuttamasta ilmastonmuutoksesta.


Kasveille kehittyi aikojen saatossa vedenottojärjestelmä, joka toimi myös kuivilla alueilla:

  • Osmoosi ilmiö: Juuripaineen seurauksena kasvien juuriin keräytyy vettä, joka kulkeutuu kasvin lehtiin
  • Kapillaari ilmiö auttaa tässä
  • Koheesio: mahdollistaa vesimolekyylien kulkeutumisen ja haihtumisen lehdissä
  • Haihtumisimun seurauksena vesi haihtuu lhdistä ja seuraava vesimolekyyli pääsee viherhiukkaseen.

sunnuntai 27. lokakuuta 2013

Kappale 3. Eliömaailman luokittelu

Kappaleessa kome käytiin läpi eliömaailman luokittelua ja sen tärkeyttä, sekä luokittelutapoja.

Eliöiden luokittelu on tärkeää muun muassa maatalouden ja erilaisten tutkimuksien kannalta. Muutenkin on hyvä hyvö oppia tuntemaan eri eliöitä ja eläimiä. Esimerkiksi jos bakteereja ei luokiteltaisi, ei voitaisi kunnolla sanoa minkä bakteerin seurausta jokin sairaus on.

Eliöiden luokitus järjestelmä lähtee liikkeelle lajeista:

  • Laji: samaan lajiin kuuluuvat yksilöt, jotka pystyvat lisääntymään ja joiden jälkeläiset ovat lisääntymiskykyisiä.
  • Suku: Samaan sukuun kuuluvat lajit, joilla on samankaltaisia ominaisuuksia.
  • Heimo: Heimoon kuuluvat lajit, suvut, joilla on samankaltaisia ominaisuuksia.
  • Lahko: Samoja ominausuuksia jakavat heimot.
  • Luokka: Samoja ominaisuuksia omaavat lahkot
  • Pääjakso: Samoja ominaisuuksia omaavat luokat.
  • Kunta: Samoja ominaisuuksia omaavat pääjaksot

Eliöiden luokittelu alkoi 1700-luvulla, jolloin oli vain kaksi kuntaa kasvikunta ja eläinkunta. Nykyisin on olemassa kuusi kuntaa, jotka voidaan jaotella kahteen osaan esitumalliset ja tumalliset. Esitumallisia ovat arkit ja bakteerit. Tumallisia ovat alkueliöt, kasvit, sienet ja eläimet. Esitumalliset ovat yksisoluisia ja tumelliset monisoluisia (yleensä). Esitumalliset lisääntyvät suvuttomasti.

Arkit ja bakteerit.
Arkit ja bakteerit ovat yksisoluisia ja ne lisääntyvät suvuttomasti. Arkeilla ja tumallisilla on samankaltaisia tekijöitä ja niillä päätellään olevan sama kantamuoto. Arkit selviävät hyvin karuissa olosuhteissa. Bakteerit ovat hyvin monimuotoinen kunta. Niillä on monia tehtäviä ekosysteemissä. Muun muassa hajoittajina, jotkin bakteerit voivat yhteyttää, osa bakteereista on hyödyllisiä ihmisille esim. suolistobakteerit. Iso osa bakteereista on taudinaiheuttajia. Arkit ja bakteerit ovat sekä omavaraisia että toisenvaraisia.

Alkueliöt.
Alkueliöt ovat yksi- tai monisoluisia. Ne tarvitsevat kosteutta elääkseen. Alkueliöihin kuuluvat kaiki ne eliöt, jotka eivät ole esitumallisia, eläimiä, kasveja tai sieniä. Alkueliöiden määrittely siis muuttuu paljon.
Alkueliöt voidaan jakaa omavaraisiin ja toisenvaraisiin alkueliöihin. Omavaraiset alkueliöt ovat yksi- tai monisoluisia leviä (esim.viherlevä). Ne pystyvät yhteyttämään ja ovat siten tärkeitä vesistöjen ekosysteemin kannalta. Levillä ei ole yleensä vartta, juuria tai lehtiä, joten niillä on sekovarsi. Levillä on erilainen rakenne ja ne tuottavat erilaisia yhdisteitä kuin kasvit. Toisenvaraisia alkueliöitä ovat alkueläimet kuten tohvelieläin ja limasienet.

Kasvit.
Kasvit voidaan jakaa kolmeen osaan sammaliin, sanikkaisiin ja siemenkasveihin.
Siemenkasvit voidaan jakaa kahteen osaan paljassiemenisiin ja koppisiemenisiin. Siemenkasvit lisääntyvät niin suvullisesti kuin suvuttomasti maavarsien ja juurenpalasien avulla. Siemenkasvit ovat omavaraisia ja toisenvaraisia.Sammalet ja sanikkaiset myös. Kasveilla on yleensä hyvin erotettavissa varsi, juuri, lehdet ja kukka. Niillä on monenlaisia soluja, jotka muodostavat solukkoja. Jokaisella solukolla on omat selkeät tehtävänsä.

Sienet.
Sienien soluissa on samanlaisia yhdisteitä kuin eläinsoluissa. Niiden solut rakentuvat eri aineista kuin kasvien. Suurin osa sienistä on mikrosieniä, joita ei voi nähdä paljaalla silmällä. Kuten hiiva ja home. Sienet koostuvat sienirihmastosta, josta voi hyvissä olosuhteissa kasvaa itiöemä eli sieni. Itiöemä tuottaa itiöitä, joten sienet lisääntyvät suvuttomasti. Sienillä ei ole viherhiukkasia, joten ne ovat toisenvaraisia. Ne joko loisivat, hajoittavat tai elävät mutualistisessa eli molempia osapuolia hyödyntävässä suhteessa esim. puiden kanssa. 
Jäkälät ovat sienen ja levän mutualistinen suhde.

Eläimet.
Eläimet ovat toisenvaraisia. Niiden solut ovat erilaiset kuin kasveilla ja sienillä. Eläinten solut muodostavat kudoksia, jotka muodostavat elimiä, jotka muodostavat elimistöjä. Kudostyyppjä ovat hermo-, lihas-, pinta- ja tukikudos.Eläimet lisääntyvat suvullisesti, paitsi meduusalla voi olla myös suvuttomia lisääntymisen vaiheita.

Kappaleessa käytiin myös miten eliömuotoja luokitellaan. Tähän on olemassa monia eri tapoja, joita tulee tekniikan kehityksen myötä koko ajan lisää. Ennen luokittelu perustui eläinten rakenteen selvittelyyn ja vertailuun. Nykyisin on olemassa DNA tutkimus ja siihen liittyen aminohappojen järjestystutkimus, sekä kromosomitutkimus. Eläimiä voidaan tutkia myös yksilökehitykseltään ja käyttäytymyseltään.

perjantai 25. lokakuuta 2013

Kappale 2. 2000-luku biologian aikakausi

Tämä kappale käsittelee mihin biologian taitoja tarvitaan, miten ne kehittyivät nykyaikaan ja miten tehdään biologinen tutkimus.

Kun ihmiset asustelivat vielä luolissa, tarvitsimme biologisia taitoja muun muassa: eläinten seurantaan ja metsästykseen, tunnistamaan myrkylliset kasvit ja myöhemmin maan viljelyä sekä eri vuodenaikojen vaihtelun merkitys siihen.

Vielä 1900-luvun alussa biologia keskittyi elollisen luonnon luokitteluun eli taksonomiaan. Sen jälkeen alkoi kehittyä fysiologia eli eliöiden toiminnan tutkimus. Biokemian synty julisti eliöiden luokittelun keinotekoiseksi, sillä kaikilla elävillä eliöillä on samankaltaisia rakenteita.
Nykyisin biologiaan on tullut paljon uutta tieteen ja teknologian kehityksen myötä. Biologia on saanut monia eri osa-alueita, joita ovat muun muassa:

  1. Mikrobiologia.
  2. Sienitiede.
  3. Kasvitiede.
  4. Eläintiede.
  5. Biokemia.
  6. Molekyylibiologia.
  7. Solubiologia.
  8. Genetiikka.
  9. Taksonomia.
  10. Anatomia.
  11. Etologia.
  12. Ekologia

Biologiaan kuuluu paljolti tutkimuksien tekoa. Yleensä tutkimuksissa on mukana myös muiden tieteen alojen toimihenkilöitä.
Kirjassa sivulla 29. Tehtävässä kolme pohditaan auttaako musiikki lehmiä tuottamaan enemmän maitoa. Voisimme tehdä tästä biologisen tutkimuksen mallin, joka menisi näin.

  • Aluksi havaitaan "ongelma" eli lypsävätkö lehmät paremmin, jos niille soitetaan musiikkia. Tehdään kysymyksiä.
  • Seuraavaksi kerätään asiaan liittyvää jo olemassa olevaa tietoa. Esimerkiksi erilaisia tutkimuksia, artikkeleja, haastatteluja. mitä vain mistä voi olla apua. Perehdytään tietoon tarkasti.
  • Sitten tehdään tutkimuksesta hypoteesi eli oletus tutkimuksen lopputuloksesta. Hypoteesi voisi olla esimerkiksi tällainen: Rauhallinen musiikki vähentää lehmän stressihormoneja ja maitoa tuotetaan enemmän. Tämä on vain esimerkki. Hypoteesi voisi olla erilainenkin. Se riippuu kerätyistä tiedoista.
  • Seuraavaksi suunnitellaan tutkimusta ja sen toteutusta. Tutkimus voitaisiin toteuttaa esimerkiksi keräämällä lehmiä ja jakamalla ne useaan ryhmään. Osalle ryhmistä soitetaan rauhallista musiikkia. Osalle nopeatempoisempaa musiikkia. Lopuille ei soitettaisi musiikkia.
  • Toteutuksen jälkeen kerätään tiedot.
  • Kerättyja tietoja käsitellään ja verrataan niitä hypoteesiin. Esimerkiksi lehmät joille soitettiin musiikkia tuotti enemmän maitoa.
  • Johtopäätoksen tekeminen ja hypoteesin hyväksyminen tai hylkäys.
  • Lopuksi tutkimus tiedot julkaistaan.

Tutkimuksen julkaisun jäkeen tutkia voi vielä saada muita ideoita ja johtopäätöksiä. Tutkimus voidaan toistaa moneen kertaan. Yhden tutkimuksen perusteella ei vielä yleensä tehdä lopullisia johtopäätöksiä.
Tutkkimus voi olla soveltava tai perustutkimus. Perustutkimuksella ei haeta mitään suraa hyötyä. Vain tietoa. Soveltavissa tutkimuksissa taas koetetaan saada peristutkimuksen pohjalta jotain käytännön hyötyä. Esimerkiksi koivusta tislattava ksylitoli.

keskiviikko 23. lokakuuta 2013

Kappale 8. Elämä syntyy ja kehittyy merissä

Elämä maapallolla alkoi kehittyä merissä. Maapallon ikä on arvioitu olevan noin 4.7 miljardia vuotta vanha. Elämää on luultavasti ollut maapallolla noin 3,8 miljardia vuotta.
Maapallon synnyn jälkeen syntyi valtameret. Näissä alkeellisissa valtamerissä alkoi elämän kehitys.

Aluksi ennen kuin elämää pystyi syntyä, tapahtui kemiallista evoluutiota, missä epäorgaanisista aineista syntyi orgaanisia aineita. Näistä orgaanisista aineista alkoi elämän kehitys.

Aluksi synttyi alkusoluja, kun jättimolekyylit kerääntyivät ne ympäristöstä erottavan kalvon sisälle. Tästä elämän kehitys lähti liikkeelle.

Tämä johti kehitykseen, missä syntyi:

  • Esitumallisia (3,5 miljrd vuotta sitten)
  • Arkkeja
  • Bakteereja
  • Fotosynteesiin kykeniviä eliöitä
  • Tumallisia soluja (1,5 miljrd vuotta sitten)
  • Monisoluisia eliöitä
  • Viherhiukkasia yms.
  • Soluelimiä
  • Mitokondriot


Ensimmäiset monisoluiset eläiet ovat sienieläimiä. 
Myöhemmin eläimille kehittyi tukiranka, joka mahdollisti paremman liikkuvuuden ja eläinten koko kasvoi.


Elämän synnystä saa paljon tietoa alla olivilta sivuilta:
Fotosynteesin seurauksena maapallolle muodostui happea, josta muodostui otsonia, mikä mahdollisti elämän nousun maan pinnalle.




Kappale 1. Mitä elämä on

Kappale 1 käsittelee: mistä elämä koostuu ja mitkä ovat sen edellytykset.
Elämä maapallolla koostuu hiilestä. Elämä rakentuu sen ympärille. Hiilellä on mainiot ominaisuudet. Se voi muodostaa pitkiä monismutkaisiakin ketjuja.

(Fakta: Tutkiat ovat arvioineet, että elämää voisi rakentua myös esimerkiksi piin ja fosforin ympärille.)



-Mistä elämän tunnistaa?

Elämällä on ominaisuuksia, jotka ovat yhteisiä kaikille eläville eliöille.
Nämä ominaisuudet ovat:


  1. Järjestäytyneisyys
  2. Samankaltaiset kemialliset ominaisuudet
  3. Informaation sisältäminen ja hyödyntäminen
  4. Lisääntyminen
  5. Elämänkaari
  6. Itsesäätelykyky
  7. Aineenvaihdunta
  8. Evoluutio

Mitäs sitten elämiseen tarvitaan? Mitä edellytyksiä? Kaikista tärkein tekiä on nestemäisessä olomuodossa oleva vesi. Sillä on tarpeeksi suuri ominaislämpökapasiteetti, hyvät fyysiset ominaisuudet (rakenne, lämpötila), Sekä eliöt tarvitsevat vettä selviytyäkseen.

Tärkeää on myös sopiva lämpötila, sopiva paine ja valo (sähkömagneettinen säteily). Elämään tarvitaan tietenkin paljon muutakin, mutta nämä ovat hyvä lähtökohta.

On olemassa myös elämää rajoittavia tekiöitä.
Näitä ovat mm;

Paine. Liian korkea paine rajoittaa elämää. Paine kasvaa mitä korkeammalle ilmakehässä mennään, tai mitä syvemmälle merenpinnan alapuolelle siirrytään.

Happamuus: Hapan ympäristö rajoittaa elämää. Tätä voidaan käyttää hyödyksi mm. säilönnässä.

Suolapitoisuus: Tämäkin on hyödyllistä säilönnässä.

Elämää rajoittaa tietenkin muutkin myrkylliset aineet, raskasmetallit yms.

Alla olevassa linkisssä puhutaan keinotekoisesta elämästä.


Alemmassa kuvassa elämää haittaa kylmyys ja ravinnon puute.















maanantai 21. lokakuuta 2013

Alkusanat

Tämä blogi käsittelee biologian ensimmäistä kurrssia ja siihen liittyvää opintopäiväkirjaa.