Eroosion vaikutus maaperään

Tällä harjoitustyöllä voidaan demonstroida erilaisten maaperien vaikutusta eroosion nopeuteen.

Välineet:

  • sakset
  • mittalasi

Aineet:

  • kolme muovipulloa
  • kolme purkkia
  • multaa
  • kariketta
  • narua
  • ruohon siemeniä, esim. rairuoho kasvaa nopeasti

Kolmesta pullosta leikataan irti osa reunasta, niin että pullot voidaan asettaa lappeelleen (kts. kuva) ja niissä voidaan kasvattaa kasveja. Pullot pitää asetella niin, että ne pysyvät paikallaan, esimerkiksi liimata alustaansa. Pullojen pitää tulla sen verran alustalta ulospäin, että niiden suuaukon alle saadaan ripustettua purkki, johon voidaan kerätä valuva vesi. Purkki voidaan kiinnittää narulla roikkumaan. Soveltuvia purkkeja ovat esimerkiksi pullojen alaosat tai jogurttipurkit.

Pullot täytetään identtisillä määrillä multaa niin, että multa on painettu tiukaksi. Mullan tason pitää jäädä pullon suiden alapuolelle. Lisää ensimmäiseen pulloon siemenet, toiseen karike äläkä lisää kolmanteen pulloon mullan lisäksi mitään. (Jos laitat pulloon, jossa on siemenet poisleikatun osan takaisin kanneksi, siemenet itävät ja kasvavat nopeammin.)

Kun siemenet ovat itäneet ja pullossa on tarpeeksi kasvustoa, koe voidaan aloittaa. Tähän asti pulloissa voi pitää korkkeja, mutta nyt ne pitää ottaa pois. Kaatakaa jokaiseen pulloon saman verran vettä päivittäin (esimerkiksi 0,5- 1 dl – voi arvioida sen mukaan kuinka paljon aurinko paistaa – eli vettä haihtuu – ja kuinka paljon päivittäin pullon läpi virtaa vettä).

Lapappadolcen kuva tuloksista (http://www.lapappadolce.net/en/science-experiment-on-soil-erosion-2/)

Lapappadolcen kuva tuloksista (http://www.lapappadolce.net/en/science-experiment-on-soil-erosion-2/)

Kun vettä on kertynyt kuhunkin purkkiin noin desin verran, kertyneen veden väriä voi vertailla. Odotusten mukaisesti kasvusto vähentää eroosiota, ja tässä purkissa pitäisi olla kirkkain vesi. Karike vähentää myös eroosiota, joten tässäkin pullossa sen pitäisi olla pienempää kuin suojaamattomalla mullalla.

Koetta voidaan vielä jatkaa tämän jälkeen, esimerkiksi mittaamalla läpitulleen veden pH:ta tai määrittämällä siitä aineita.

Osmoosi dialyysiletku-solumallissa

Osmoosia voidaan tutkia valmistamalla dialyysiletkusta solumallin. Opettaja valmistaa ennen kokeen suorittamista kolme liuosta, joissa on puhdasta vettä, 10% sokeria ja 30% sokeria. Opiskelijoiden tehtävänä on tunnistaa mikä liuoksista on mikäkin.

Tarvikkeet:

– dialyysiletkua
– narua
– sakset
– vesiastioita

Aineet:

– 2x maitojauheliuosta
– hanavettä, joka on merkitty A
– 10% sokeriliuosta, joka on merkitty B
– 30% sokeriliuosta vesiastiassa, joka on merkitty C

 

Dialyysiletkusta leikataan noin 20 cm pitkä palanen. Dialyysiletkun pystyy avaamaan pitämällä sitä vesihanan alla. Kun letku on auennut, toinen pääsvoidaan solmia narulla tiukasti kiinni. Letku täytetään sitten maitojauheliuoksella ja solmitaan niin, että letkun sisälle ei jää ilmakuplia.

Tätä solumallia voi tämän jälkeen käyttää liuosten tunnistamiseen. Malli voidaan laittaa liuokseen noin minuutiksi ja tarkkailla mitä vedelle ja mallille tapahtuu. 30% sokeriliuoksessa solumalli tyhjenee suhteellisen nopeasti. 10% sokeriliuoksessa voidaan havaita hitaampaa liikettä mallin lähellä. Puhtaassa vedessä värin siirtyminen on hyvin hidasta.

Mitä tapahtuu jos solumalli täytetäänkin maitojauheen lisäksi 10% sokeriliuoksella? Mitä tällöin tapahtuu solumallille erilaisissa liuoksissa?

 

Avoin populaatiotutkimus hautausmaalla

Tutkimuksellisessa oppimisessa usein hankalimpia ovat oppilaskeskeiset täysin avoimet tutkimukset, sellaiset joissa opiskelijat joutuvat itse pohtimaan minkälaisen tutkimuskysymyksen voi asettaa, miten sitä varten voi kerätä aineiston ja miten ainestoa sitten pitäisi käsitellä.

Hyväksi ensimmäiseksi harjoitukseksi ekologian puolella on osoittautunut hautausmaa-harjoitus. Viedään opiskelijat hautausmaalle ja kerrotaan heille, että heidän pitää suorittaa ekologinen tutkimus, jonka aineisto on hautakivet. Hautakiviä voidaan ajatella populaationa, josta tiedämme yksittäisten yksilöiden sukupuolen ja syntymä- sekä kuolinajan. Erityisesti vanhemmilla hautausmailla saatavan tiedon määrä on suunnaton: vanhoissa hautakivissä saattaa lisäksi löytyä ammatteja, syntymä- ja kuolinpaikkoja ja sukulaisuussuhteita.

Kysymysten määrä on siis  suunnaton: elävätkö lääkärit pidempään kuin sotilaat, elävätkö naiset pidempään kuin miehet, elettiinkö 1800-luvulla lyhyemmän aikaa kuin 1900-luvulla, mikä oli lapsikuolleisuus kuhunkin aikaan, erottuvatko Suomen historian suuret tapahtumat, kuten nälänhädät tai sodat, aineistossa?

Hautausmaa-aineistoa rajoittaa moni tekijä, jotka on suhteellisen helppo päätellä: hautausmaalle haudatut ovat valikoitunut osa yhteiskunnan jäseniä, mukana ovat useimmiten vain kristityt ja uskonnottomat ja hautausmaalta ei löydy eläviä, joten mukana eivät ole kaikki 1900-luvulla syntyneet, ja saatava tieto on monilta osin rajallista.

DNA:n kaksoiskierre -malli

DNA:n rakennetta voi demonstroida monilla eri keinoilla: tässä on muutamia ehdotuksia miten oppilaat voivat rakentaa oman mallin.

1. Syötävä malli

Välineet:

  • hammastikkuja
  • metrilakua
  • neljää eriväristä karkkia (mieluiten yksivärisiä ja sellaisia jotka on helppo seivästää hammastikkulla)

Oppilaat voivat rakentaa DNA:n kaksoiskierteen niin että metrilaku toimii sokeri-fosfaattirunkona ja kukin karkki edustaa yhtä emästyyppiä. Oppilaiden voi antaa rakentaa joko vapaavalintaisen tai annetun ohjeen mukaisen DNA-ketjun. Noin kymmenellä emäsparilla saa jo aikaan pienen kierteen.

2. Yksityiskohtainen malli

Välineet:

Kartongista tai paksusta paperista leikataan riittävästi erivärisiä rakenneosia:

  • viisikulmiot esittävät sokereita
  • pienet ympärät kuvaavasti fosfaattiosia

Emäksiä on kahdenlaisia erilaisia:

  • suorakulmion muotoiset puriineja: adeniineja ja guaniineja ja
  • neliöt ovat pyrimidiinejä: sytosiineja, urasiileja ja tymineejä.

DNA:n rakentaminen:

Oppilaille annetaan valmis DNA-järjestys, josta heidän on tehtävä malli, joka rakenteeltaan oikeanlainen. Opettaja tarkastaa mallin ja antaa tehtäväksi vielä tuottaa lähetti-RNA:n osasta emäsjärjestystä. Tässä vaiheessa voi keskustella myös siitä kuinka 3′-pää ja 5′-pää eroavat. (3′-pää loppuu sokeriin, kun taas 5′-pää loppuu fosfaattiin.)

Solumalli kananmunasta

Välineet:

  • kananmuna
  • väkiviinaetikkkaa
  • väkevä sokeriliuos (yli 2 grammaa per desilitra)

Kananmunasta saa liuotettua kalkkikuoren pois jos kananmunaa pitää 24 tuntia (tai munasta riippuen ehkä kauemminkin) väkiviinaetikassa. Hyvä astia etikkakäsittelyyn on mahdollisimman pieni, koska koko munan pitää olla etikan peitossa – munaa joutuu kääntelemään, jos se on epätasaisesti kosketuksessa etikkaan. Lopputuloksena syntyy melko hyvin koossa pysyvä solumalli. Muna voi kuitenkin rajussa käsittelyssä hajota, joten sitä kannattaa käsitellä vain suojattujen tai helposti puhdistettavien pintojen yläpuolella.

Samalla solumallilla voi demonstroida myös osmoosia: munan voi laittaa vesijohtoveteen, jolloin muna paisuu, tai sen voi laittaa väkevään sokeriliuoukseen, jolloin muna kutistuu. Osmoosissa kestänee muutamia tuntej – esimerkiksi yön yli on riittävä aika.

 

Tulevaisuuden eliöt -näyttely

Lähde: Lappalainen, A. 2003. Biologianoppiminen 2000-luvulla. Osa 1 .Harjoitustöitä. Helsingin yliopiston opettajakoulutuslaitos.

Harjoituksessa ideoidaan ja valmistetaan mielikuvituseläin tai -kasvi, joka on rakenteellisesti ja toiminnallisesti sopeutunut johonkin kuvitteelliseen ekologiseen lokeroon. Eliömalleista voidaan tehdä näyttely, johon tulee myös ekologisen lokeron kuvaus.
Tarvikkeet: kaikenlaista askarteluun sopivaa materiaalia, mitä on sillä hetkellä saatavilla.
Harjoituksen yhteydessä voidaan puhua myös evoluution ilmiöstä. Koska kyseessä on hyvin hidas prosessi, lajien muuttumista luonnossa on vaikea hahmottaa. Ravinnon saatavuus ja elinympäristön muutokset voivat saada kuitenkin aikaan myös nopeita muutoksia. Omaa mielikuvituseläintä voi lähteä luomaan myös sitä kautta, että miettii miten ympäristö tulee tulevaisuudessa muuttumaan ja millaiset eläimet siinä sopeutuvat.
Tee näin:
  • Mieti yksin, parisi kanssa tai ryhmässä millaisessa elinympäristössä olisi tilaa uudelle lajille.
  • Millainen eliö voisi olla rakenteeltaan, jotta se olisi hyvin sopeutunut?
  • Ideoi eliö ja valmista siitä malli esillä olevista tarvikkeista.
  • Keksi eliölle nimi, joka esim. kuvaisi sen ominaisuuksia.
  • Lopuksi eliö esitellään muille.
Esimerkkejä tekijöistä, joita voi ottaa huomioon eliötä ideoidessa:
–          ravinnonlähde
–          ulkonäkö
–          levinneisyys
–          elintavat (aistit, ääntely, suhde lajitovereihin, suojautuminen vihollisilta, suhde muihin elinympäristöihin ja tuleen, selviytyminen huonon kauden yli jne.)
–          lisääntyminen (sukukypsyys aika, lisääntymisaika ja -käyttäytyminen, poikasten lukumäärä jne.)

Elämän kehitys maapallolla

Havainnollistetaan elämän kehitys maapallolla aikajanalla, joka rakennetaan vessapaperista. Yksi mittayksikkö on vessapaperiarkki ja se vastaa 100 miljoona vuotta. Demoon tarvitaan rulla vessapaperia ja mustekynä, jolla on helppoa kirjoittaa vessapaperille (täytyy kokeilla ennen tuntia).
  1. Maapallon ikä on arviolta n. 4,5 miljardia vuotta: kirjoitetaan ensimmäiselle arkille ”Maapallon synty”.
  2. Ensimmäiset yksisoluiset eliöt ilmestyivät n. 3,5 miljardia vuotta sitten: lasketaan eteenpäin 10 arkkia ja kirjoitetaan 11. arkille ”Ensimmäiset eliöt”
  3. Ensimmäiset monisoluiset eliöt syntyivät n. 1,2 miljardia vuotta sitten: lasketaan eteenpäin 23 arkkia ja kirjoitetaan 34. arkille ”Monisoluiset eliöt”
  4. Alkeelliset kalat ilmestyivät 480 miljoona vuotta sitten: lasketaan eteenpäin 7 arkkia ja kirjoitetaan 41. arkille ”Kalat”
  5. Ensimmäiset maakasvit ilmestyivät 400 miljoona vuotta sitten: lasketaan yksi arkki eteenpäin ja kirjoitetaan 42. arkille ”Maakasvit”
  6. Sammakkoeläimet ja liskot syntyivät n. 350 miljoona vuotta sitten:  kirjoitetaan 42. arkille myös ”Sammakkoeläimet ja liskot”
  7. Linnut ilmestyivät 160 miljoona vuotta sitten: lasketaan kaksi arkkia ja kirjoitetaan 44.arkille ”Linnut”
  8. Nisäkkäät kehittyivät vallitsemaan n. 65 miljoona vuotta sitten: lasketaan yksi arkki eteenpäin ja kirjoitetaan 45. arkille ”Nisäkkäät”
  9. Ihmiset kehittyivät 5 miljoona vuotta sitten: mitataan nisäkkäiden arkin loppuun 1 mm – se on aika, jonka aikana ihmiset ovat olleet olemassa.
Levitetään malli lattialle ja ihmetellään elämän kehittymistä ja varsinkin sitä lyhyttä aikaa, jolloin ihminen on maapallolla asustanut.