Tillverka ett vattenpreparat – rödlök

Då man tillverkar ett preparat placerar man något mellan två tunna glasskivor för att
kunna titta på det i mikroskop. Idag skall ni lära er att tillverka ett eget
mikroskoppreparat, ett vattenpreparat av rödlök.

Vi behöver : Mikroskop, rödlök, objektglas, täckglas, skalpell, pincett, vatten, pipett

1. Skär eller riv av en mycket tunn skiva av den blanka
lökhuden med pincett eller kniv.

2. Placera med pincetten den tunna lökskivan i mitten av
objektglaset.

3. Tillsätt 1-2 droppar vätska på objektglaset, så att det
täcker lökskivan.

4. Ta försiktigt ett täckglas, var noggrann med att inte röra glasets yta.

5. Placera täckglaset på sida så att glasets kant rör i vattendroppen och sänk
sakta ner täckglaset.

6. Sug bort eventuell överlopps vätska med hjälp av papper och kontrollera att
det inte bildas luftbubblor.

7. Pressa försiktigt bort eventuella luftbubblor*.

8. Preparatet är färdigt och redo för mikroskopering!

9. Efter mikroskoperingen lyft på täckglaset och droppa in lite saltlösning.

10. Placera täckglaset tillbaka på sin plats.

11. Observera vad som händer med lökcellerna.

*Om allt för många luftbubblor bildas som inte går att avlägsna på detta sätt kan det hända
att skivan är för tjock, i så fall kan du vara tvungen att upprepa försöket.

-Mathilda Carpelan och Michelle Gustafsson

Lintujen tunnistamisohje BI1-kurssilaisille

LINTUJEN TUNNISTUS

Miten lintuja kannattaa lähteä tunnistamaan?

  • Kun huomaat linnun, pyri olemaan mahdollisimman hiljaa ja liikkumaan rauhallisesti. Tällöin linnut uskaltavat tulla lähemmäksi ja linnun tunnistaminen on helpompaa.
  • Käytä tunnistamisessa apuna useampaa kuin yhtä tuntomerkkiä
  • Kun alat tunnistamaan, kannattaa kiinnittää huomioita seuraaviin seikkoihin:

Linnun koko

  • Linnun koon perusteella voit miettiä, että mihin ryhmään lintu kuuluu: pikkulinnut, kyyhkyt, hanhet, joutsenet ja jne.
  • Linnun kokoa voi kuitenkin olla hieman vaikeaa arvioida.

     

   Linnun muoto

  • nokan muoto
  • kaulan pituus
  • jalkojen pituus
  • pyrstön ja siipien pituus
  • yleinen rakenne esim. palleromaisuus tai solakkuus

 

Väritys eli sulkien ja höyhenten mosaiikki

  • väritys voi vaihdella vuodenkierron ja iän mukaan
  • naarailla ja koirailla voi olla erilaiset väritykset
  • väritys voi vaihdella myös saman lajin yksilöiden välillä
  • lintujen sulkasadon aikaan väritys voi erota suurestikin sen normaalista värityksestä
  • värityksessä voi esiintyä myös värivirheitä

 

Liikkumistavat

  • lintujen liikkumistavat eroavat toisistaan, jota voidaan käyttää apuna lintujen tunnistamisessa
  • osa voi esimerkiksi liikkua maassa tasajalkaa hyppimällä tai liikkua vuoroaskelin
  • voit kiinnittää huomiota myös linnun lentotapaan esim. aaltoileva, lekutteleva, kaarteileva tai suora lentotapa
  • myös parven lentokäyttäytymisen avulla voi tunnistaa lajeja esim. aura, jono ja hajaparvi

 

Äänet

  • lintuja voidaan tunnistaa myös niiden ääntelyn perusteella
  • linnuilla on erilaisia laulu-, kutsu- ja varoitusääniä
  • yleensä lintuja kuulee paljon enemmän kuin näkee, varsinkin yleisiä ääniä kuten lokkeja ja talitiaisia kuulee lähes joka paikassa

 

  • Lintukirjat ovat hyvä apuväline lintujen tunnistamiseen.Tärkeimmät lintujen ruumiinosien ja höyhenalojen nimet kannattaa tuntea, sillä lintukirjoissa käytetään paljon näitä käsitteitä.

 

1: Päälaki  2: Nokka  3: Koivet  4: Pyrstö  5: Siipisulat  6: Siipien peitinhöyhenet

7: Siipijuova  8: Niska  9: Yläperä  10: Alaperä  11: Kupeet  12: Selkä

13: Rinta  14: Vatsa

 

Muista, että lintulajin tunnistaminen perustuu usean tuntomerkin summaan!

Veren sivelyvalmiste ja verisolujen tutkiminen

Kaisa Rajakylä, Ville Rinne ja Jenni Laine

 

Veri ja veren tehtävät

Solut eivät saa tarvitsemiaan aineita, mm. happea suojaavan kerroksen eli ihon kautta, vaan aineita välitetään erityisen suljetun kuljetussysteemin eli verenkierron avulla. Veren mukana kulkee kaasuja (happea ja hiilidioksidia), ravintoaineita, metaboliatuotteita, soluja ja hormoneja. Veren liikkeestä vastaa sydän, joka luo liikkeeseen tarvittavia paine-eroja lyönneillään.

Veri on nestemäistä kudosta ja se koostuu verisoluista ja soluväliaineesta eli plasmasta. Ihmisellä on noin 5 l verta kehossaan. Kuljetuksen lisäksi veren tehtävänä on verenvuotojen tyrehdyttäminen, sekä immuunipuolustuksen hoito. Näissä tehtävissä veren soluilla on tärkeä rooli.

Erytrosyytit eli punasolut

Veren soluista 99 % on punasoluja. Ihmisen punasoluilla ei ole mitokondrioita, eikä tumaa, mistä syystä niissä ei tapahdu myöskään proteiinisynteesiä. Punasolut ovat erittäin joustavia soluja ja ne voivat itse säädellä tilavuuttaan, mikä mahdollistaa niiden pääsyn ahtaistakin tiloista eteenpäin (mm. hiussuonet). Punasolun muoto on kaksoiskovera, mistä syystä sen keskiosa näyttää vaaleammalta sivelyvalmisteessa (Kuva 1.).

Kuva 1. Punasoluja veren sivelyvalmisteessa.

Punasolut sisältävät hemoglobiinia, johon sitoutuneena sekä happi että hiilidioksidi kulkevat kudoksiin ja keuhkoihin. Hapen ja hiilidioksidin kuljetus on punasolujen pääasiallinen tehtävä. Hemoglobiinin synteesiin tarvitaan rautaa, jonka puutos voi johtaa raudanpuuteanemiaan eli hapenkuljetuksen heikkenemiseen. Raudanpuuteanemian lisäksi on myös muita punasolujen häiriöistä johtuvia anemioita kuten pernisioosianemia (B12-vitamiinin puutos), hemolyyttinen anemia (punasolujen hajoaminen), aplastinen anemia (punasoluja ei muodostu) ja sirppisoluanemia (hemoglobiinin rakenteen häiriö).

Leukosyytit eli valkosolut

Veren valkosoluilla on tärkeä rooli elimistön immuunipuolustuksessa. Ne kulkevat paikasta toiseen veren välityksellä, mutta toimivat usein verisuonien ulkopuolella imukudoksessa. Valkosolut valvovat kehoa ja poistavat ja siivoavat patogeeneja, sekä toimimattomia soluja.

Valkosolut jaetaan luokkiin joko niiden toiminnan perusteella (mm. sytotoksiset solut, syöjäsolut, antigeenia esittelevät solut), tai morfologian (eli muodon ja rakenteen) perusteella. Sivelyvalmisteesta voidaan morfologian perusteella erottaa granulosyytit eli jyvässolut, monosyytit ja lymfosyytit (Kuva 2.).

Kuva 2. Valkosoluja veren sivelyvalmisteessa. Kuvassa lymfosyytti ja 2 neutrofiiliä.

Jyvässoluilla (neutrofiilit, eosinofiilit ja basofiilit) on sytoplasmassa paljon jyväsiä ja lohkottunut tuma. Jyväsistä vapautuu erilaisia patogeenien torjuntaan tarvittavia aineita. Neutrofiilit ovat lisäksi tehokkaita “syöjäsoluja” eli fagosyytteja. Monosyytteja eli yksitumaisia valkosoluja ovat makrofaagit ja dendriittisolut. Solut erottuvat sivelyvalmisteesta niiden suuren koon perusteella. Myös magrofaagit ovat tehokkaita ”syöjäsoluja”, sekä syömiensä patogeenien antigeenin esittelijöitä. Lymfosyyteillä on suuri tuma ja ne voidaan jakaa b- ja t-lymfosyytteihin. Lymfosyyteillä on rooli hankitussa immuniteetissa. Ne lisääntyvät virustulehduksissa ja vaikeissa bakteeritulehduksissa. Lymfosyyttien vähyyttä esiintyy immuunisysteemin vajavuustiloissa.

Immuniteetti voidaan jakaa synnynnäiseen ja hankittuun immuniteettiin. Synnynnäinen immuniteetti aktivoituu nopeasti, jopa minuuteissa, kohdatessaan vieraan patogeenin. Se ei ole kuitenkaan spesifinen (eli ominainen tai erityinen) millekään tietylle patogeenille ja se toimii aina samalla tavalla. Hankittu immuniteetti sen sijaan on spesifinen vain jo viholliseksi tunnistettuja rakenteita vastaan. Hankittu immuniteetti on lymfosyyttivälitteistä ja vaste on hitaampi kuin synnynnäisellä immuniteetilla. Muistisolujen ansiosta vaste on kuitenkin seuraavalla altistuskerralla nopea. Jaosta huolimatta synnynnäinen ja hankittu
immuniteetti toimivat yhteistyössä.

Trombosyytit eli verihiutaleet

Verihiutaleet ovat punasolujen tapaan tumattomia soluja, joilla on hiutalemainen rakenne (Kuva 3.).

Kuva 3. Trombosyyttejä veren sivelyvalmisteessa.

Niillä on runsaasti vesikkeleitä/jyväsiä, jotka sisältävät veren hyytymiseen ja immuunipuolustukseen liittyviä proteiineja (kuten sytokiineja, kasvutekijöitä ja metalloproteaaseja). Verihiutaleilla on päävastuu veritulpan muodostumisessa, jota tarvitaan verenvuodon tyrehdyttämiseen. Verisuonen rikkoutuessa verihiutaleet kohtaavat kollageenia, jolloin niistä tulee toisiinsa tarttuvia ja niiden jyväsistä alkaa vapautumaan erilaisia veren hyytymistä edistäviä proteiineja. Verihiutaletulpan ympärille muodostuu useamman kudostekijän aktivoimana fibriiniverkko, joka tyrehdyttää vuodon lopullisesti.

Verisolujen muodostuminen ja hajottaminen

Syntymän jälkeen verisoluja muodostuu punaisessa luuytimessä. Punaisessa luuytimessä on veren kantasoluja, joista verisolut erilaistuvat ja kypsyvät usean solunjakautumisen myötä. Tätä kutsutaan hematopoieesiksi (Kuva 4.).

Kuva 4. Hematopoieesi. Hematopoieesi voidaan jakaa myeolopoieesiin ja lymfopoieesiin. Myelooisesta kantasolusta (vasemmalla) kypsyvät verihiutaleet, punasolut, granulosyytit eli jyvässolut ja monosyytit. Lymfaattisesta kantasolusta kypsyvät t- ja b-lymfosyytit.

Kypsyminen tapahtuu pääasiassa luuytimessä, mistä syystä kantasoluja ja epäkypsiä soluja näkyy vain harvoin sivelyvalmisteessa. Muodostumista ja kypsymistä säädellään sytokiineilla ja hormoneilla. Munuaisten tuottama erytropoietiini lisää punasolujen tuottoa luuytimessä vasteena hapenpuutteelle. Verisolut hajotetaan pääasiassa fagosytoosilla. Punasolujen elinikä on vain nelisen kuukautta, jonka jälkeen ne hajotetaan makrofaagien toimesta luuytimessä, maksassa ja pernassa. Hemoglobiini hajotetaan bilirubiiniksi, joka poistetaan elimistöstä virtsan ja ulosteen mukana. Bilirubiinin poistamisen häiriöt johtavat keltaiseen ihoon ja silmiin. Indikoi maksan toimintahäiriötä.

Veren sivelyvalmiste

Veren sivelyvalmisteesta voidaan tutkia veren eri soluja, ja näin saada tärkeää tietoa elimistön tilasta ja toiminnasta. Veren sivelyvalmiste on vuosikymmeniä ollut myös tärkeä menetelmä erilaisten veritautien diagnostiikassa. Nykyään veren soluja tutkitaan pääasiassa automaattisilla verianalysaattoreilla. Siitä huolimatta verianalysaattorin poikkeava tulos tarkastetaan edelleen “manuaalisesti” mikroskopoimalla näytteestä tehty sivelyvalmiste.

Veren sivelyvalmisteen valmistaminen

Tämän työn tarkoituksena on havainnoida, minkälaisia soluja omassa veressä on. Tätä varten sormenpäästä otetaan tippa verta, joka levitetään objektilasille. Solut kiinnitetään lasille metanolilla, joka säilyttää solujen morfologian ja estää niiden huuhtoutumisen pois värjäysvaiheessa. Näyte värjätään May-Grunwald & Giemsa (MGG)- värjäyksellä, joka mahdollistaa solujen erottamisen toisistaan niille tyypillisen värjäytymisen perusteella. MGG värjäyksessä käytetään kahta värjäysliuosta, joista May-Grunwald-liuoksessa on eosiinia ja metyleenisinistä. Eosiini värjää punasolut ja eosinofiiliset jyväset oranssin tai punaisen sävyisiksi ja metyleenisininen värjää tuman DNA:n ja basofiiliset jyväset sinisiksi. Giemsa-liuoksen atsuuriväri parantaa kontrastia ja näin helpottaa solurakenteiden erottumista.

Ohjeet:

  1. Puhdista keskisormesi puhdistusaineella ja tee pistos lansetilla.
  2. Pyyhi pois ensimmäinen veripisara – vasta sen jälkeisestä pisarasta tehdään sivelynäyte.
  3. Laita kahdelle objektilasille pisarat verta. Sen jälkeen vedä vetolasilla ensin hieman taaksepäin n. 45 asteen kulmassa, jotta veripisara leviää lasin reunalle. Sitten työnnä lasia nopeasti ja tasaisesti eteenpäin objektilasia pitkin. Toimi nopeasti, jotta veripisarat eivät ehdi hyytyä!
  4. Nimeä paras näyte lyijykynällä ja anna sen kuivua hetken.
  5. Opettajat keräävät valmiit näytteet värjäystä varten.

Video verinäytteen ottamisesta ja sivelyvalmisteen teosta:

https://www.dropbox.com/sh/7gaqfq025qeslvr/AAD0_2W6C2eNq8xa-Z534Uysa?dl=0

Metanoli, jota käytetään solujen kiinnityksessä objektilasille, on vahva myrkky, jonka käsittelyyn tarvitaan vetokaappi, laboratoriotakki ja suojahanskat, joiden läpi metanoli ei pääse imeytymään ihoon. Siksi metanolifiksaus ja sen jälkeinen näytteen värjäys tehdään laboratoriossa.

Työturvallisuus

  • Käytä suojahanskoja, jos kosket muiden näytteisiin tai jätteisiin.
  • Lansettia käsittelee vain se henkilö, joka aikoo ottaa sillä itsestään näytteen. Lansettia on käsiteltävä varoen.
  • Laita jätteet niille osoitettuihin dekkoihin: vanulaput ja käytetyt objektilasit omiin dekkoihinsa. Lansetit laitetaan viiltävälle jätteelle tarkoitettuun astiaan.
  • Lopuksi vie jätteet kullekin jätteelle osoitettuun isompaan keräysastiaan.

Kysymyksiä teoriaosuudesta:

Mitkä ovat veren tehtävät?

Mitä eri soluja veressä on?

Mikä on veren eri solujen tehtävät?

Missä veren soluja muodostuu?

Mihin metanolia tarvitaan tässä työssä?

Miksi näytteet värjätään?

Omien solujen mikroskopointi:

Ennen kuin katsot näytettäsi mikroskoopilla, mitä odotat näkeväsi näytteessäsi ja miksi?

Piirrä, miltä näytteesi näyttää mikroskoopin kautta. Nimeä piirrokseen eri soluja. Muista ottaa kuvia mikroskooppikuvistasi!

Mistä tunnistat punasolut näytteessäsi?

Mistä tunnistat valkosolut näytteessäsi?

Miten sivelynäytteesi onnistui? Mistä onnistuminen / epäonnistuminen on voinut johtua?

 

Työohjeessa käytetyt lähteet:

Keinänen, K. & Pakarinen E. (2017.) Sähköinen oppimateriaali veren sivelyvalmisteen tarkasteluun. Savonia-ammattikorkeakoulu. Opinnäytetyö.

Rad, A. (2009.) Hematopoiesis (human) diagram. Wikipedia. Saatavissa: https://fi.wikipedia.org/wiki/Hematopoieesi.

Silverthorn, D. U. (2014). Human Physiology. An Integrated Approach. (6. painos.) Lontoo: Pearson Education Limited.

Klimatstrejk som undervisningsverktyg?

Den 5.4.2019 ordnades en landsomfattande klimatstrejk i Helsingfors, vilket resulterade i att många studerande ur andra stadiets läroverk runtom i hela Finland skippade föreläsningen, tenter mm för att delta i denna strejk och rösta. För att kämpa för vår planets framtid och motivera den kommande riksdagen till ett klimatsmartare Finland.

“Ungdomen är här – politiker, vakna upp! Vi drömmer om en human och ekologiskt hållbar framtid. Vi vill begränsa uppvärmningen av klimatet till 1,5 grader. Vi godkänner inte en situation, i vilken Finlands totalutsläpp hotas öka.”

Kraven som ställdes under strejken var följande:

► Finland bör vara kolneutralt innan slutet av år 2028

► Finland förbinder sig till att utöka sina kolsänkor och avverkningen av skogarna får inte tillta

► Finland upphör att använda fossila bränslen innan slutet av år 2035

► Företagsstöd med negativa följder för klimatförändringen dras in och utsläpp bör i framtiden beskattas

► Under följande valperiod bör det satsas det betydligt mera på kollektivtrafiken och den lätta trafiken

 

En fråga som uppkommer i samband med detta är hur passar klimatstrejker likt denna in i skolmiljön ? Kan man lära sig något av en klimatstrejk och hur skulle dessa kunna användas som undervisnings möjlighet?

Enligt min åsikt kan strejker fungera som ett mycket bra sätt att visa elever att deras röst har en betydelse. Om det finns något man tycket är fel eller orättvist i vårt samhälle har man som invånare rätt att låta sin röst bli hörd. Strejker sker hela tiden i vårt samhälle och är i många fall en del av framtida arbetsliv. Därför kunde det vara bra att som en del av undervisningen informera mer om rättigheterna som en finländsk medborgare, och vilken inverkan strejker och demonstrationer haft ur historisk synvinkel. Genom att lära ut detta till högre grad kunde man visa eleverna att deras röst har betydelse och att allmänheten i flera fall i historien, genom demonstrationer och strejker, kunnat inverka på beslutsfattares beslut.

Klimatuppvärmningen har på senaste tid varit ett mycket omdiskuterat ämne och många i olika länder ordnade klimatstrejker har ökat förståelsen för situationen. Genom demonstrationer och strejker har allmänheten visat sin åsikt och på många ställen har detta även synts i val och politikers ögon öppnats. Till följd av detta har även klimatet blivit en viktig del av valdebatten i Finland samt i hela EU. Detta utgör även ett ypperligt tillfälle för elever att få delta i evenemang och lära sig mer om hur man kan inverka, vad du själv kan göra och hur man kan använda sin röst för att säkerställa en bättre framtid.

Viktigt i undervisningssammanhang är även att man säkerställer att studenterna vet de samhälleliga ”reglerna” och vars och ens ansvar. Därigenom ökas vetskapen om att man i vissa fall måste överväga ifall man vill visa sitt stöd.

Vad ska lärare överväga om och när de tar sin grupp till en demonstration?

Det finns många olika faktorer som måste tas i beaktande innan en lärare kan besluta att ta med sig elever till en demonstration eller uppmuntra dem att delta. Åldern av eleverna har en mycket stor inverkan på om detta skall vara tillåtet eller inte. Begrundande över demonstrationens/strejkens bakomliggande orsaker är även mycket viktig då det finns vissa ämnen som kan vara mycket känsliga för allmänheten. Klimatdemonstrationer, marscher eller strejker och liknande kunde eventuellt fungera som gynnsamma miljöer för elever, dels för att de kan lära sig något men även för att visa att de har en möjlighet likt denna att få sin röst hörd. Speciellt vid klimatstrejker skulle många unga eventuellt kunna motiveras till att bry sig mer om planeten och ge dem hopp om vår framtid.

Effektiviteten av en strejk beror även mycket på i vilken ålder studenterna är. I detta fall var det huvudsakligen fråga om studeranden ur andra stadiets läroverk som själva fullständigt eller till stor del  ansvarar för sina studier och utbildning. Detta innebär att det i många skolor är frivillig närvaro på föreläsningar. Lärarna är inte ansvariga för om studenter deltar eller ej och det är fullständigt på studenternas ansvar att komma ikapp i studierna. Pga denna situation kommer en strejk i dessa skolor troligen inte ha så allvarliga följder och inte uppmärksammas. Oftast är det eleven själv som får negativa konsekvenser av detta, inte skolan i sig. Studeranden har på detta sätt väldigt liten makt vid strejker. Därför är demonstrationen i samband med strejken i många fall betydligt viktigare, då denna uppmärksammas av media. Speciellt vid studerandenas klimatstrejk var demonstration och marschen av stor vikt, då alla studenter samlades och visade sitt stöd.

Strejker kommer dessutom för många även att förekomma i framtida arbetsliv så vore det inte bra att redan i tidig ålder få eleverna att inse vikten av det hela? Därför kunde deltagande i strejker och demonstrationer, som stöder ett viktigt ändamål, vara en del av utbildningen.

Tyvärr tror jag dock att det är många elever av olika åldrar som skulle utnyttja situationer, samt skolans uppmuntran att delta, som en ursäkt att slippa skolan. Detta skulle kunna vara en negativ följd för skolans del. Hur man tex i gymnasier skall hitta en balans mellan att ge eleverna möjligheten att uttrycka sina åsikter, utan att ha en negativ inverkan på inlärningen kan vara en mycket svår balans att hitta.

 

31.5.2019

Michelle Gustafsson

BIO-004: Ruuansulatus

Kyseinen opetusmateriaali on suunnattu lukioon tuleville opiskelijoille kertaukseksi. Aiheena ruuansulatus ja ruuansulatusentsyymit.

RUOANSULATUS

Tarvitsemme elääksemme energiaa. Sitä saamme ruuasta. Tärkeää on syödä terveellistä ruokaa, koska ruoan kautta voi imeytyä myös paljon ihmiselle haitallisia aineita. Ihminen saa monipuolisesta ruoasta tarvitsemansa ravintoaineet eli hiilihydraatit, proteiinit, rasvat, vitamiinit ja kivennäisaineet. Näistä pilkkoutumatta imeytyvät vitamiinit ja kivennäisaineet. Ihminen tarvitsee myös vettä. 

KERTAAVA TEHTÄVÄ: Yhdistä viivalla oikein

Yhdistä kuvaan seuraavat ruuansulatusjärjestelmän osat: maha, ohutsuoli, nielu, peräsuoli, paksusuoli, suu, ruokatorvi. Lähde: Olek Remesz, Creative Commons.

Ruoka kulkee elimistössä ruoansulatuskanavaa pitkin. Aikuisen ruuansulatuskanava on kokonaisuudessaan noin 5 metriä pitkä. Ruoansulatuskanavassa ruokaa muokataan sellaiseen muotoon, että ravintoaineet pääsevät imeytymään verenkiertoon.

SUUSSA ruoka pilkotaan pienemmiksi paloiksi hampaiden avulla. Samalla ruokaan sekoittuu sylkeä. Sylki helpottaa nielemistä. Syljen mukana ruokaan sekoittuu myös entsyymejä. Entsyymit aloittavat hiilihydraattien pilkkomisen. Ruuan pureskelu tehokkaasti helpottaa ruoansulatuksen seuraavia vaiheita. Suusta ruoka siirretään tahdonalaisesti NIELUUN. Nielusta ruoka siirtyy nielemisrefleksin avulla RUOKATORVEEN. Ruokatorvessa ruoka kulkee kohti mahaa lihassupistusten ja painovoiman avulla.

Kuvassa suu, nielu ja ruokatorvi Lähde: CC0 Creative Commons

MAHASSA varsinainen ruoansulatus käynnistyy. Mahalaukunmahanesteessä on suolahappoa, limaa ja pepsiiniä.Maha  Mahaneste on hapanta ja siksi mahan pH on alhainen.Hiilihydraattipitoinen ruoka poistuu mahasta nopeasti,proteeinipitoinen hieman hitaammin ja rasvainen ruoka hitaimmin. Tyhjenemiseen menee kokonaisuudessaan noin neljä tuntia. Mahalaukusta ruoka siirtyy ohutsuoleen.

Maha (punainen elin, nro 3) Lähde: Jmarchn, Wikimedia Commons

OHUTSUOLESSA tapahtuu pääosa ruokamassan
pilkkomisesta. Toisin kuin mahassa, ohutsuolen pH on
lähes neutraali. Ohutsuolessa rasvat pilkkoutuvat
rasvahapoiksi ja proteiinit aminohapoiksi. Hiilihydraatit
jatkavat pilkkoutumista monosakkarideiksi. Ravintoaineiden pilkkomisen saavat aikaan entsyymit sekä sappineste. Pilkkominen hajottaa ravintoaineet sellaiseen muotoon, että ne voivat imeytyä elimistöön. Ohutsuolen pinta-ala on suuri. Tämä tehostaa ravintoaineiden imeytymistä.

Ohutsuoli (keltainen) Paksusuoli (punertava) Peräsuoli (paksusuolen loppuosa) Lähde: www.MedicalGraphics.de CC BY-ND 4.0

PAKSUSUOLESSA ravintoaineita imeytyy enää hyvin vähän. Ruokamassan sisältämä vesi ja natriumkloridi sen sijaan imeytyvät. Jäljellä oleva, imeytymätön ruokamassa kiinteytyy ulosteeksi. Tämä poistuu elimistöstä PERÄSUOLEN kautta. Imeytymättömän ruokamassan lisäksi uloste sisältää bakteereja ja ruoansulatuskanavan kuolleita soluja.

TIIVISTELMÄ: RUOANSULATUSKANAVA

Suussa hampaat hienontavat ruoan, sylki auttaa nielemisessä. Nielun kautta ruoka siirtyy ruokatorveen. Mahassa alkaa varsinainen ruoansulatus. Ohutsuolessa pilkkominen jatkuu ja ruoka imeytyy. Paksusuolessa imeytymätön ruoka kiinteytyy ulosteeksi. Ulosten poistuu peräsuolen kautta. Lähde: Public domain

TEHTÄVIÄ

1 Mitä ravintoaineita ihminen tarvitsee?
2 Mitä ruoalle tapahtuu suussa?
3 Mahaneste on hapanta. Sen takia mahan pH on _______________________. Ohutsuolen pH on ____________________________.
4 Miksi ruoka pilkotaan ruoansulatuselimistössä pieniin osiin?

RUUANSULATUSENTSYYMIT

Entsyymit ovat proteiineja, jotka toimivat biologisina katalyytteinä, eli nopeuttavat kemiallisia reaktioita. Entsyymit ovat hyvin spesifisiä ja katalysoivat vain tiettyjä reaktioita. Ihmisessä tapahtuu jatkuvasti useita kemiallisia reaktioita, joita varten tarvitaan useita eri entsyymejä. Elimistö voi entsyymien tuottoa säätelemällä vaikuttaa tapahtuvien reaktioiden alkamiseen ja tehoon. Elämä ei olisikaan mahdollista ilman entsyymejä.

Entsyymit ovat hyvin tarkkoja ympäristönsä suhteen, ja vaativat usein tietyt olosuhteet toimiakseen. Entsyymin toimintaan vaikuttavat lämpötila, happamuus eli pH:n sekä suolapitoisuus. Epäsuotuisissa olosuhteissa entsyymit denaturoituvat, kuten muutkin proteiinit, eli menettävät muotonsa ja aktiivisuuden. Myös näitä olosuhteita säätelemällä ihmisen elimistö pystyy säätelemään entsyymien aktiivisuutta.

Ruuansulatusentsyymit ovat yleistys entsyymeistä, joita käytetään ruuan pilkkomiseen. Jokaiselle ravintoaineelle on oma entsyyminsä.

SUUSSA ruuan pilkkominen alkaa, kun sylkirauhasten mukana erittyy amylaasia. Amylaasi pilkkoo hiilihydraatteja. Se vaikuttaa ruokasulassa, kunnes se saapuu mahalaukun happamiin oloihin, jotka neutraloivat entsyymin toiminnan

HAIMA on ruuansulatuksen tärkein entsyymejä tuottava elin. Haima tuottaa useita ruuansulatusentsyymiä; amylaasi, lipaasi, trypsiini. Tärkein on proteiineja pilkkova trypsiini. Trypsiini eritetään inaktiivisessa trypsinogeeni muodossa, jotta se ei hajottaisi elimistön omia soluja. Lipaasi pilkkoo lipidejä eli rasvamolekyylejä. Haima erittää myös Bikarbonaattia, joka on emäksinen neste, mikä neutraloi mahalaukun suolahappoa. Entsyymit eritetään haimatiehyttä pitkin ohutsuolen alkuosaan, jossa ruokasulan varsinainen hajoaminen alkaa.

MAHASSA pepsiini pilkkoo suuren osan proteiineista. Mahalaukun solut erittävät pepsinogeeniä, joka on pepsiini-entsyymin inaktiivinen muoto. Mahalaukku erittää myös suolahappoa, mikä muuttaa mahalaukun sisällön pH:n 1-2 paikkeille, eli hyvin happamaksi. Pepsinogeeni aktivoituu mahalaukussa happamuuden vaikutuksesta, ja muuttuu pepsiiniksi ja alkaa hajottamaan proteiineja pienemmiksi aminohapoiksi.

MAKSA muodostaa sappinestettä, joka kerääntyy sappirakkoon. Sappineste osallistuu ohutsuolessa rasvojen hajottamiseen. Sappineste siirtyy ohutsuolen alkuosaan sappitiehyttä pitkin.

OHUTSUOLI ei itse tuota entsyymejä, mutta Haiman erittämät entsyymit aloittavat pilkkomistoiminnan saapuessaan ohutsuoleen. Bikarbonaatit tasoittavat mahalaukusta tulevan happaman ruokamassan pH:n emäksiseksi, jolloin ruuansulatusentsyymit aktivoituvat ja pilkkuminen voi alkaa. Entsyymit pilkkovat ravintoaineita yhä pienemmiksi, kunnes ne lopulta voidaan imeä ohutsuolen pinnan läpi verenkiertoon.

 

Yhteenveto ruuansulatusentsyymeistä
Ruuansulatuselimistön osa Entsyymi ja kohde ravintoaine
Suu Amylaasi – hiilihydraatteja
Mahalaukku

Pepsiini – proteiinit

Suolahappo – hapan noin 1-2 pH

Haima

Amylaasi – hiilihydraatteja

Trypsiini – proteiineja

Lipaasi – rasvoja

Maksa Sappisuoloja- rasvoja

Linkkejä

Animation: Organs of digestion

Animaatio: Ruuansulatus

Tehtävien vastaukset

Tehnyt: Elina Heinonen ja Lauri Äikäs

BIO-004: Biologinen tutkimus ja hyvän tutkimuksen tunnusmerkit

Tekijät: Salla Lindström, Heta Tuomivaara ja Aino Wuolijoki

Tämä opetusmateriaali on suunniteltu lukion biologian opetukseen ja soveltuu esimerkiksi lukion ensimmäiselle kurssille Elämä ja evoluutio. Tekstiosuuden jälkeen on tehtäviä. Tehtävät ovat Google Drive ympäristön forms-dokumentilla, joka on helposti käytössä opettajilla myös Google Classroom -ympäristössä.  Tehtävät ovat pääsääntöisesti automaattitarkisteisia, jotta opiskelija saa nopean palautteen osaamisestaan ja tehtäviä on myös yksinkertaista muokata ja päivittää. Heikosti menneet kysymykset on tarkoitus kuitenkin käsitellä yhteisesti tunnilla, jotta oppimisen tavoitteet varmasti täyttyvät ja mahdolliset väärinkäsitykset tulevat korjatuiksi.

Biologinen tutkimus

Helsingin Sanomien Tiede-osiossa oli helmikuussa mielenkiintoinen uutinen: ”Synnyttäneiden naisten kromosomien päässä olevat telomeerit lyhenevät useita prosentteja lapsettomiin verrattuna. Niiden lyhentyminen on yhteydessä ikääntymiseen.”(Kettunen N. 2018). Kyseessä on tieteellisen tutkimuksen yleistajuistaminen eli artikkeli ei sisällä tarkempia tietoja tutkimuksesta vaan kertoo lyhyesti tuloksista. Mitä muuttujia tutkimuksessa oli? Miten tutkittavat oli valittu? Voiko tuloksia yleistää? Medialukutaidon kannalta on tärkeää tuntea myös biologisen tutkimuksen vaiheet ja kriteerit, jotta osaamme arvioida lukemaamme tietoa. Lue koko artikkeli osoitteesta: https://www.hs.fi/tiede/art-2000005583498.html

Biologinen tutkimus on luonnontieteellistä tutkimusta, jolle on ominaista kokeellisuus. Kokeellisilla menetelmillä pyritään etsimään vastaus siihen mitä tutkittavassa ilmiössä tapahtuu ja mistä se johtuu. Biologiseen tutkimukseen kuuluvat mittaukset ja havainnointi. Esimerkiksi voidaan tehdä koejärjestely, jossa havainnoidaan kasviravinteiden vaikutusta kasvien kasvuun. Monet tutkimukset perustuvat myös havainnointiin suoraan luonnossa.

Biologisessa tutkimuksessa tutkitaan luonnon ilmiöitä eri organisaatiotasoilla molekyylitasolta koko biosfäärin tutkimiseen. Molekyylitasolla voidaan tutkia esimerkiksi DNA-molekyyliä ja biosfäärin tutkimisessa vaikkapa ilmastonmuutoksen vaikutuksia eliöstöön. 

Biologista tutkimustietoa hyödynnetään monilla aloilla, esimerkiksi lääketieteessä ja elintarviketeollisuudessa. Biologisen tutkimuksen avulla voidaan ymmärtää ja saada uutta tietoa elollisesta luonnosta ja tuloksien avulla voidaan pohtia esimerkiksi sopivia keinoja monimuotoisuuden säilyttämiseen. Tutkimustiedosta on hyötyä jokaisen arkielämässä. Biologinen tutkimus etsii vastauksia esimerkiksi siihen miten antibioottiresistenttejä bakteereja vastaan voidaan tulevaisuudessa taistella. Mitä esimerkkejä sinä keksit?

Kurkkaa tästä, miten ilmastonmuutoksen vaikutusta lajeihin ja avustettua leviämistä tutkitaan yhteishankkeessa, jossa on mukana muun muassa Helsingin yliopiston luonnontieteellinen keskusmuseo.https://www.luomus.fi/fi/avustettu-leviaminen

Biologisen tutkimuksen kulku

Biologinen tutkimus noudattaa tavallisesti seuraavaa luonnontieteellisen tutkimuksen etenemisen mallia.  

1. Tutkimus lähtee liikkeelle havainnosta

Havainto voi olla esimerkiksi huomio ilmiöstä, jota ei ole aiemmin selitetty. Tarve uuteen tutkimukseen herää usein aiemmista tutkimuksista, jotka vaativat tarkennusta.

2. Tutkimuskysymyksen muotoilu

Muotoillaan kysymys, johon tutkimuksella haetaan vastausta. Kysymyksen avulla pyritään saamaan selitys tutkittavaan ilmiöön. Kysymyksiä voi olla enemmän kuin yksi.

3. Olemassa olevaan tutkimustietoon tutustuminen

Tutkimusta ei aloiteta tyhjästä, vaan käytettävissä ovat kaikki aiemmat tutkimukset sekä teoriatieto aiheesta. Kirjallisuuteen tutustumiseen voi kulua paljon aikaa.

4. Hypoteesin laatiminen

Luonnontieteellisissä tutkimuksissa laaditaan yleensä hypoteesi eli todennäköinen selitys ilmiölle. Hypoteesi muodostetaan aiemman tiedon ja havaintojen perusteella. Hypoteesin paikkansapitävyyttä testataan erilaisilla koejärjestelyillä tai havainnoilla.

5. Tutkimuksen suunnittelu

Seuraavaksi suunnitellaan, miten tutkimus toteutetaan. Suunnitteluvaiheessa tehdään päätökset siitä, mitä tutkimusmenetelmiä käytetään ja miten koejärjestelyt käytännössä tehdään. Tutkimussuunnitelmaan kirjataan esimerkiksi tutkimuksen tavoitteet, menetelmät, tutkimusvälineet, aikataulu ja budjetti.

6. Tutkimuksen toteutus

Tutkimus toteutetaan suunnitelman mukaisesti ja tulokset kirjataan ylös. Tutkimuksen tekoa voidaan dokumentoida myös esimerkiksi valokuvin tai videoin.

7. Tulosten käsittely ja tulkinta

Luonnontieteellisen tutkimuksen aineisto on yleensä kvantitatiivista eli määrällistä, numerotietoa.  Kvantitatiiviset  tulokset käsitellään tilastollisilla menetelmillä. Voidaan esimerkiksi laatia taulukoita, joista tehdään tilastollisia analyysejä ja piirretään kuvaajia. Aineisto voi olla myös kvalitatiivista eli laadullista, kuvailevaa. Kun tuloksia tulkitaan, niitä verrataan kirjallisuuteen ja pohditaan mistä ne johtuvat.

8. Johtopäätösten teko

Tuloksista tehdään johtopäätökset ja palataan tarkastelemaan alussa muotoiltua hypoteesia. Jos tutkimustulokset eivät tue hypoteesia, hypoteesi hylätään ja voidaan muotoilla uusi. Jos taas tutkimus tukee hypoteesia, hypoteesi hyväksytään.

9. Julkaiseminen

Tutkimus julkaistaan esimerkiksi artikkelina tieteellisessä lehdessä tai kirjana. Tieteellisten lehtien artikkelit ovat vertaisarvioituja eli toinen alan asiantuntija arvioi, onko tutkimus julkaisukelpoinen.

Kaikki biologiset tutkimukset eivät noudata biologisen tutkimuksen yleistä kaavaa. Esimerkiksi hypoteesia ei tehdä joka tutkimuksessa.

Kuva 1. Pipetointia laboratoriotyöskentelyssä. Salla Lindström, CC BY-SA 4.0

Kuva 2. Näytteen tarkastelua valomikroskoopissa. Salla Lindström, CC BY-SA 4.0

Tutkimuksen teko koulussa

Myös koulussa voi toteuttaa pienimuotoisen biologisen tutkimuksen. Tutkimuskysymys ja hypoteesi kirjoitetaan ylös etukäteen, mutta aiempiin tutkimuksiin ja kirjallisuuteen tutustumisen voi jättää vähemmälle. Tutkimussuunnitelma tehdään ja tutkimus toteutetaan sen mukaisesti. Tulokset kirjataan huolellisesti ylös ja tutkimuksen eri vaiheista on hyvä ottaa myös kuvia, jotka voi liittää loppuraporttiin.

Saatuja tuloksia arvioidaan kriittisesti. Mitä tuloksia saatiin? Mitä tuloksista voi päätellä? Saatiinko tutkimuskysymykseen vastaus? Entä toteutuiko hypoteesi? Millaisia virhelähteitä tehtyyn tutkimukseen liittyy? Mukaan voi liittää myös ajatuksia mahdollisista jatkotutkimuksista.

Tutkimus esitellään tutkimusraportissa. Raporttiin on hyvä kuulua ainakin seuraavat osat: Informatiivinen, mutta lyhyt työn nimi, josta käy ilmi mitä on tutkittu. Mikäli raportti on pitkä, alussa on voi olla tiivistelmä sisällöstä tai sisällysluettelo. Johdanto herättää lukijan kiinnostuksen ja antaa alustavia tietoja tai kertoo tutkimuksen taustasta (miksi työ tehtiin). Tutkimuskysymykset ja hypoteesi kirjoitetaan selkeästi, mutta kokonaisina lauseina. Tutkimuksessa käytettävä aineisto ja tutkimusmenetelmät eli tutkimussuunnitelma kuvaillaan riittävän yksityiskohtaisesti, mutta ytimekkäästi. Lukijan tulisi kyetä tekstin avulla ymmärtämään, miten tutkimus on toteutettu. Valokuvia voi käyttää havainnollistamaan tekstiä.

Tulokset on hyvä koota esimerkiksi taulukoksi tai kuvioksi, mutta niiden pääasiat on syytä kirjoittaa myös tekstiksi. Tulosten tulkintaan kuuluvat arviot tutkimuskysymysten selvittämisestä, hypoteesin toteutumisesta, virhelähteistä sekä ennen kaikkea siitä, mitä tuloksista voi päätellä. Raportin loppuun liitetään vielä luettelo käytetyistä lähteistä. Luetteloon kuuluvat kirjat, nettisivut ja muut tahot, joista tietoa tutkimusta varten on kerätty. Muista myös kuvien lähteet, mikäli kuvat eivät ole omiasi. Muistathan, ettet julkaise kuvia, joihin sinulla ei ole käyttöoikeutta etkä kopioi suoraan tekstiä muualta.

Hyvä biologinen tutkimus

Biologisen tutkimuksen pitää noudattaa hyvän tutkimuksen piirteitä, jotta tieto olisi luotettavaa. Filosofi Ilkka Niiniluoto on listannut tieteen tunnusmerkkejä, joiden avulla on mahdollista erottaa tieteellinen tieto esimerkiksi näennäistieteestä ja uskonnosta. Tieteen tunnusmerkkejä ovat objektiivisuus, autonomisuus, kriittisyys ja edistyvyys. Objektiivisuus tarkoittaa, että henkilön (tutkijan) henkilökohtaiset näkemykset eivät vaikuta tutkimuksen tekemiseen, tuloksiin tai niiden tulkintaan. Tieteellinen tieto on autonomista, eli itsenäistä ja riippumatonta, silloin kun sitä ei ohjailla poliittisesti. Tutkimusten tulee olla julkisia, jotta muut tutkijat voivat kriittisesti tarkastella toisten työtä. Näin voidaan vähentää huijausyrityksiä. Lisäksi tiede on edistyvää, eli koko ajan tavoitellaan yhä tarkempia tutkimustuloksia. Tieteellinen tieto ei ole koskaan valmista, vaan tiede korjaa itse itseään koko ajan.

Biologisessa tutkimuksessa tutkimuksen luotettavuus otetaan huomioon tutkimuksen eri vaiheissa. Tutkimusta suunniteltaessa pyritään rajaamaan pois mahdolliset virhelähteet, eli asiat, jotka voivat vääristää tutkimustuloksia. Esimerkiksi pitää varmistaa, että olosuhteet pysyvät tasaisina koko tutkimuksen ajan. Havaintomateriaalia tulee olla riittävästi. Koe pitää toistaa useita kertoja, jotta satunnaisten tekijöiden osuus tuloksissa jäisi mahdollisimman pieneksi. Luonnontieteellisten tutkimusten tulee olla toistettavia.

Tutkimuksen eri työvaiheiden yhteydessä olosuhteet kuvaillaan ja mahdolliset virhelähteet kirjataan ylös. Nämä havainnot otetaan huomioon tulosten tulkinnassa. Tilastoaineiston luotettavuutta voidaan testata tilastollisilla menetelmillä, esimerkiksi laskemalla virheiden todennäköisyyttä kuvaavia tunnuslukuja. Kun tutkimus julkaistaan, muut tutkijat tarkastelevat sitä kriittisesti ja arvioivat tutkimuksen luotettavuutta. Myös muut tutkijat voivat tarvittaessa toistaa tutkimuksen.

TEHTÄVÄOSIO

Harjoittele ja testaa osaamistasi: https://goo.gl/forms/eTTzozAJikffmuBq2

Kirjallisuutta:

Niiniluoto, I. (1984). Tieteen tuntomerkit. Teoksessa Ilkka Niiniluoto: Tiede, filosofia ja maailmankatsomus. Otava, Helsinki.

Niiniluoto, I. (2010) Voiko tieteeseen luottaa? Tiede -lehti 10/2010 https://www.tiede.fi/artikkeli/jutut/artikkelit/voiko_tieteeseen_luottaa_

Kettunen, N. 2018. Helsingin Sanomat. Katsottu 10.4.2018. <https://www.hs.fi/tiede/art-2000005583498.html>

Palmberg, Irmeli (2005). Tutkimuksen suunnittelun ja toteuttamisen vaiheita. Teoksessa: Eloranta, V. ym.: Biologia eläväksi – Biologian didaktiikka. PS-kustannus, Keuruu.

BIO-004: Yhteyttäminen – oppimateriaali

Kuva

Yhteyttäminen

Kasvin rakenne

Kasvit ovat modulaarisia eliöitä eli ne kasvavat kasvupisteistä, joista muodostuu uusia moduuleja. Moduuli on siis kasvin osa, johon muodostuu sen kasvaessa uusi kasvupiste. Esimerkki moduulista on vaikkapa kasvin varresta työntyvä haara. Kasvupisteitä kasveilla on useita. Kasvi kasvaa pituutta varren kärjen kärkikasvupisteestä. Lisäksi kasvi haarautuu varren muista kasvupisteistä. Kasvien kasvu on periaatteessa loputonta: uusia moduuleja voi muodostua peräkkäin niin kauan, kuin kasvi elää. Useimmilla eläimillä taas kasvu ei jatku läpi elämän, vaan pysähtyy eläimen vanhetessa.

Kasvien perusrakenteeseen kuuluvat juuret, varsi ja lehdet. Kaikki muut kasvin osat ovat muuntuneita juuria, varsia tai lehtiä. Esimerkiksi kukat ovat kehittyneet lehdistä. Kasvi ottaa juurilla vettä ja ravinteita. Yleensä kasvien juuret sijaitsevat maaperässä, mutta ne voivat kasvaa myös suoraan vedessä. Kosteissa sademetsissä juuret kasvavat ilmassa, josta ne ottavat tarvitsemansa veden.

Juurissa vesi siirtyy onttoihin putkimaisiin soluihin, joita pitkin vesi kulkee ylös kasvin varteen ja lehtiin. Varren tehtävänä on pitää kasvi pystyssä, jotta se saisi valoa. Ylimääräinen vesi haihtuu lehdistä. Lehtien tärkein tehtävä on yhteyttää.

Kasvi muodostuu maan päällisestä versosta sekä juurista. Verso koostuu varresta, sen haaroista sekä lehdistä ja mahdollisesti kukista. Verso kasvaa pituutta kärkikasvupisteen avulla ja varsi myös haarautuu.

Yhteyttäminen

Tuottajiksi kutsutaan eliöitä, jotka pystyvät käyttämään auringonvaloa energianlähteenä. Tällaisia eliöitä ovat kasvit, levät sekä eräät lehtivihreää sisältävät bakteerit. Kasvit hyödyntävät auringon valoenergiaa yhteyttämisen eli fotosynteesin avulla. Kasveilla reaktio tapahtuu lehtien viherhiukkasissa eli kloroplasteissa.

Auringon valoenergian lisäksi yhteyttämiseen tarvitaan vettä, jonka kasvit ottavat juurillaan maasta. Vesi nousee ohuita putkia pitkin kasvin lehtiin, joissa yhteyttäminen tapahtuu. Lisäksi kasvi ottaa hiilidioksidia ilmasta lehden ilmarakojen kautta. Yhteyttämisessä ilmakehään vapautuu vesimolekyylin sisältämää happea. Lisäksi vesi ja hiilidioksidi yhdistyvät sokeriksi. Auringon valoenergia sitoutuu sokerimolekyylin kemialliseksi energiaksi.  

Yhteyttämisessä osa sokerista muuttuu tärkkelykseksi, jonka nauris varastoi esimerkiksi juureensa. Kuva: Anni Peltoniemi

 

 

Yhteyttäminen eli fotosynteesi voidaan esittää seuraavan reaktioyhtälön avulla:

Vesi (6H2O) + Hiilidioksidi (6CO2 ) + valoenergiaa

→ sokeri (C6H12O6 ) + Happi (6O2) + sitoutunut energiaa

Yhteyttämisreaktion jälkeen suurin osa sokerista muuttuu tärkkelykseksi, jonka kasvi varastoi esimerkiksi juureensa myöhempää käyttöä varten. Tätä varastoitua tärkkelystä se pystyy hyödyntämään esimerkiksi seuraavana kesänä kukinnon kasvattamiseen. Lisäksi kasvi valmistaa sokerista omia rakennusaineitaan, kuten soluseinän selluloosaa ja puuainetta.

Lisätietolaatikko: ilmaraot ja lehden rakenne

Lehden pinnalla on solujen erittämistä vahoista koostuva kutikulakerros. Sen tehtävänä on estää liiallista veden haihtumista kasvista. Ilman kutikulaa kasvi kuivuisi. Kutikulan alla on epidermi. Se on pienikokoisista soluista koostuva kerros. Epidermin solujen soluseinät ovat yleensä puutuneet koviksi. Myös epidermin tehtävänä on estää kasvin kuivuminen ja yhdessä kutikulan kanssa se suojaa kasvia taudinaiheuttajilta.

Epidermissä ja kutikulassa on kuitenkin reikiä, joita kutsutaan ilmaraoiksi. Ilmarakojen kautta kasvi haihduttaa ylimääräisen veden sekä ottaa soluihin hiilidioksidia, jota tarvitaan yhteyttämiseen. Ilmarakoja reunustavat huulisolut. Kun kasvi on saanut tarpeeksi hiilidioksidia tai sitä uhkaa kuivuminen, huulisolut turpoavat ja sulkevat ilmaraon. Solujen turpoaminen perustuu osmoosiin. Kun ilmarako sulkeutuu, huulisoluihin vapautuu ioneita. Suuri ionikonsentraatio saa aikaan veden osmoottisen virtauksen huulisoluun sitä ympäröivistä soluista. Huulisolut turpoavat sulkien ilmaraon.

Epidermin alla on tylppysolukkoa. Sen tehtävänä on yhteyttää. Tylppysolukon soluissa on paljon viherhiukkasia eli kloroplasteja. Valoisissa paikoissa, kuten lehden yläpinnalla, tylppysolut ovat kehittyneet pitkiksiä ja näyttävät pylväiltä (pylvästylppy). Kun valoa on runsaasti, se pääsee läpi pitkänomaisen solun. Hämärämmissä paikoissa, kuten lehden alapinnalla, tylppysolut ovat pyöreitä, jotta valo pääsisi solun joka kohtaan (hohkatylppy).

Kuva: Giancarlo Dessi / Wikipedia Commons / Lisenssi: Attribution-Share Alike 3.0 Unported

Kuvassa on lehden poikkileikkaus. Kuvan yläreunassa näkyy lehden yläpinta. C=kutikula E.S.=epidermi lehden yläpinnalla E.I.=epidermi lehden alapinnalla P=pylvästylppy L=hohkatylppy C.S.=ilmarako S=huulisolut

Yhteyttämisen merkitys planeetalle

Ilman yhteyttäviä kasveja nykyisenlainen elämä ei olisi mahdollista maan pinnalla. Elämä perustuu viime kädessä auringon energiaan, jota ainoastaan vihreät kasvit kykenevät sitomaan suoraan itseensä yhteyttämisen kautta. Muut eliöt voivat hyödyntää tätä energiaa esimerkiksi syömällä eläviä kasveja, hajottamalla kuolleita kasveja tai syömällä muita eliöitä jotka ovat syöneet kasveja. Kasvit ovat siten eliöyhteisön tuottajia – maaperän ravinteiden ja auringon energian avulla ne kasvavat. Kasvit ovat energian suhteen omavaraisia eli ne tuottavat tarvitsemansa energian itse. Esimerkiksi eläimet ovat toisenvaraisia ja ne ovat riippuvaisia kasvien tuottamasta energiasta. Ravintoketjujen ensimmäinen askel tai ravintoverkkojen lähtöpiste on yhteyttävä kasvi.

Yksinkertaistettu savannin ravintoverkko. Kuva: Siyavula Education

Yhteyttämisellä on oleellinen rooli ilmastonmuutoksen torjumisessa. Sen myötä kasvit sitovat itseensä yhtä tärkeintä kasvihuonekaasua, hiilidioksidia. Koska yhteyttävät kasvit sitovat hiilidioksidia ja vapauttavat happea,  sademetsiä kutsutaan usein maailman keuhkoiksi. Kasvien on huomattu sitovan itseensä aiempaa enemmän hiilidioksidia sen määrän kasvaessa ilmakehässä, mutta ne eivät pysy nykyisen tahdin perässä. Vanhat, tiheät metsät kykenevät sitomaan valtavia määriä hiilidioksidia, mutta niiden pinta-ala on ihmisten hakkuiden seurauksena vähenemässä. Yhtenä tärkeänä ilmastonmuutoksen torjunnan keinona olisikin vanhojen metsien suojelu ja metsäpinta-alan lisääminen istutuksin.

Yhden lehden tuottaman hapen määrä on häviävän pieni, mutta yhdessä maapallon kasvit tuottavat yhteyttäessään valtavasti happea. Esimerkiksi yksi ihminen hengittää arviolta yhtä paljon happea kuin 10 000 lehteä kykenee tuottamaan, mikä tarkoittaa kasvista riippuen useaa sataa kasviyksilöä ihmistä kohden.

 

Tehtävät

  1. Yhdistä yhteyttämiseen tarvittavat lähtöaineet ja yhteyttämisessä syntyvät reaktiotuotteet oikeisiin kohtiin
    Lähtöaine

    Vesi

    Hiilidioksidi

    Auringon valoenergia

    Sokeri

    Happi

    Reaktiotuote

     

  2. Selitä parille alla olevaa kasvin kuvaa apuna käyttäen, kuinka kasvi yhteyttää.

    Kuva: International Institute of Tropical Agriculture (CC BY-NC 2.0)

     

     

  3. Pystyvätkö kasvit yhteyttämään lumen alla? Voit selvittää asiaa alla olevan linkin avulla.
    http://pinkka.helsinki.fi/pinkat/#/subpinkkas/200
  4. Piirrä kuva yleiskuva kasvista ja lähikuva sen lehdestä. Piirrä kuvaan seuraavat asiat: varsi, juuri, lehti, kutikula, epidermi, tylppysolukko, ilmarako, kloroplasti. Mitä tehtäviä näillä kasvin osilla on?
  5. Kaikki karhun ravinnostaan saama energia on lähtöisin auringosta. Voiko näin väittää? Miksi tai miksi ei?
  6. Kuvaajassa näkyy hiilidioksidin (CO2) taso ilmakehässä vuosina 2002-2014. Yksiköllä ppmv (parts per million by volume) tarkoitetaan kuinka monta osaa miljoonasta on mitattua ainetta, eli hiilidioksidia.
    1. Kuinka paljon hiilidioksidia ilmakehässä oli mittauksen alkupisteessä? Entä loppupisteessä?
    2. Mikä selittää joka vuosi säännöllisesti tapahtuvan nousun ja laskun?

      Kuva: NASA/JPL AIRS Project

 

 

 

 

 

 

BIO-004: Eliökunnan luokittelu

Oppimateriaali tuotettu lukion biologian 1. kurssia varten. Oppimateriaali on osa Johdatus biologian opiskeluun kurssia.

Tekijät: Laksela Paula, Ranki Jukka-Pekka, Sirviö Markus

Eliökunnan luokittelu

Ihmiset luokittelevat monia asioita. Luokittelu perustuu yhtäläisyyksiin ja samankaltaisuuksiin, esimerkiksi kirjallisuudessa on fantasiakirjallisuutta, tietokirjallisuutta, rikosromaaneita jne.. Myös eliöitä luokitellaan niiden samankaltaisuuksien mukaan. Satoja vuosia sitten eliöiden luokittelu perustui rakenteiden vertailuun, mutta kehittynyt tekniikka on mullistanut luokittelun, kun esimerkiksi eliöiden DNA:n vertailu on tullut mahdolliseksi.

Eliöitä luokitellaan

Fylogenetiikka selvittää eliöryhmien ja lajien kehityshistoriaa. Systematiikka tutkii eliöiden luokittelua ja selvittää niiden kehityshistoriallisia suhteita mm. fossiilien ja geenien avulla hyödyntäen esimerkiksi morfologiaa ja molekyylibiologian menetelmiä. Taksonomia liittyy eliöiden luokitteluun ja nimeämisjärjestelmään. Evoluutiopuun eli fylogeneettisen puun avulla voidaan kuvata eliöryhmien kehityshistoriaa visuaalisesti puumaisella rakenteella, jossa kehityslinjat kulkevat puun juuresta oksien kautta lehtiin. Puun runko edustaa varhaisimpia ja lehdet viimeisimpiä kehityshistoriallisia tapahtumia. Haaraumat oksiksi kuvaavat kehityslinjojen erkaantumista ja läheisten eliöryhmien (ns. sisartaksonien) polveutumista yhteisestä esivanhemmasta.

Fylogeneettiset puut pohjautuvat oletukselle, että geenit siirtyvät eliösukupolvelta seuraavalle vertikaalisesti eli suvuttomasti tai suvullisesti lisääntymällä. Kuitenkin eliöiden välillä tapahtuu myös horisontaalista geenisiirtoa, jossa solu saa geneettistä materiaalia ympäristöstä esimerkiksi viruksien välityksellä. Esimerkkejä muinaisista horisontaalisista geenisiirtymistä ovat nykyisten aitotumaisten mitokondriot ja kasvien viherhiukkaset eli kloroplastit. Fylogeneettiset puut ovatkin pikemminkin arvioita kuin täydellisiä kuvauksia eliöiden kehityshistoriasta.

Luokittelun tasot: domeenit ja kunnat   

Ihminen on luokitellut eliöitä eri aikoina eri tavoin. Nykyään eliöt luokitellaan solurakenteensa perusteella kahteen pääryhmään: esi- ja aitotumaisiin eliöihin. Esitumaiset eli tumattomat eliöt ovat yksisoluisia ja rakenteeltaan aitotumaisia yksinkertaisempia. Niiden perintöaines sijaitsee solulimassa. Esitumaiset solut ovat hyvin pieniä kooltaan ja soluissa on vain vähän erilaisia soluelimiä. Ne lisääntyvät jakautumalla kahtia, mikä tarkoittaa suvutonta lisääntymistä. Esitumallisiin eliöihin kuuluvat bakteerit ja arkeonit (arkit).

E. coli -bakteeri kuuluu bakteereihin. Tekijä: NIAID,Lisenssi: Creative Commons Attribution 2.0 Generic license https://commons.wikimedia.org/wiki/File:E._coli_Bacteria_(16578744517).jpg

Aitotumaisiin eli tumallisiin eliöihin kuuluvat alkueliöt eli protistit, kasvit, sienet ja eläimet. Aitotumallisten eliöiden solut ovat kooltaan paljon suurempia kuin esitumallisten eliöiden solut. Niiden perintötekijät sijaitsevat tumakotelon sisällä tumassa ja lisäksi soluissa on paljon erilaisia kalvon ympäröimiä soluelimiä.

Kolme domeenia:

Eliöt on jaettu kolmeen domeeniin eli superkuntaan 1990-luvulta alkaen: 1) bakteereihin, 2) arkeoneihin ja 3) aitotumaisiin. Bakteerit ja arkeonit kuuluvat esitumallisiin eliöihin. Tätä jakoa on perusteltu geeni- ja molekyylitutkimusten perusteella, sillä arkeonit muistuttavat tutkimusten perusteella enemmän aitotumallisia kuin bakteereita.

Kuusi kuntaa:

Eliöt jaetaan perinteisesti kuuteen kuntaan: 1) bakteereihin, 2) arkeoneihin, 3) alkueliöihin eli protisteihin, 4) kasveihin, 5) sieniin ja 6) eläimiin. Alkueliöiden kunta sisältää kaikki ne aitotumalliset eliöt, joita ei ole osattu tai voitu sijoittaa kasvi-, sieni- tai eläinkuntaan. Tämän takia alkueliöiden kunta muodostaa hyvin sekalaisen joukon erilaisia eliöitä. Alkueliöiden kunta tullaan tulevaisuudessa todennäköisesti jakamaan pienemmiksi kunniksi nykyisen tutkimuksen edetessä.

 

 

 

Domeenien käyttö luokittelussa kuvaa paremmin eliöiden välisiä sukulaisuussuhteita ja kehityshistoriaa kuin jako pelkästään kuuteen kuntaan. Erot bakteerien ja arkeonien evolutiivisten sukulaisuussuhteiden välillä ovat suurempia kuin erot aitotumallisiin kuuluvien sienten, kasvien ja eläinten välillä. Tämän takia luokittelu kolmeen domeeniin on perusteltua.

Eliökunnan luokittelu on muuttunut uusien tutkimusten myötä ja tulee yhä muuttumaan. Linné esimerkiksi luokitteli eliöt ainoastaan kahteen pääryhmään: kasvi- ja eläinkuntaan. Myöhemmin esimerkiksi arkeonit erotettiin bakteereista ja sienet erilleen kasveista omaksi kunnaksi. Eliökunnan luokittelu muuttuu tulevaisuudessa lajien sukulaisuussuhteiden selvitessä tarkemmin, joten tämänhetkinen luokittelu kuntiin ei ole koko totuus. Domeeneihin luokittelua käytettään nykyään tieteessä ja jakoa kuuteen kuntaan koulubiologiassa. Eliökunnan luokittelussa ei ole kuitenkaan vain yhtä oikeaa tapaa luokitella.

 

Virukset eivät kuulu eliökuntaan

Virukset jätetään eliökunnan luokittelun ulkopuolelle, sillä niitä ei pidetä eliöinä. Viruksilla ei ole omaa aineenvaihduntaa eikä selvää solurakennetta. Rakenteeltaan ne ovat hyvin yksinkertaisia ja kooltaan bakteereja paljon pienempiä. Virukset koostuvat geeneistä eli perintötekijöistä ja proteiinimolekyyleistä, jotka ympäröivät geenejä.

Virukset eivät pysty lisääntymään itsenäisesti eli ne ovat eliöiden loisia. Virukset ovat riippuvaisia isäntäeliöistä, koska niiden lisääntyminen vaatii elävän solun sisälle pääsyä. Kaikilla eliöryhmillä on omat viruksensa ja yleensä virukset ovat erikoistuneet tietynlaiseen isäntäeliöön. Useat virukset aiheuttavat isännälleen tauteja, kuten influenssaa tai aidsia. Isäntäeliöön päästyään virukset ottavat isäntäsolun valtaansa ja laittavat sen tuottaman uusia viruksia. Virukset ovat vaikuttaneet osaltaan eliöiden evoluutioon, sillä tunkeutuessaan soluihin ne liittävät isäntäsolun DNA:han myös omia geenejään.

Luokittelun tasot

Ihmiset luokittelevat eliöitä niiden ominaisuuksien mukaan, aivan kuten luokittelua käytetään monessa muussakin, esimerkiksi urheilussa (joukkue- ja yksilölajit). Lajin määritelmänä pidetään sitä, että eliöt pystyvät lisääntymään keskenään ja saavat lisääntymiskykyisiä jälkeläisiä, joista käytetään myös termiä fertiili. Toki poikkeuksiakin löytyy, esimerkiksi korpin ja teerin risteymä korpimetso kykenee lisääntymään, mutta metso ja teeri ovat eri lajeja.

Saman lajin yksilöiden ominaisuudet ja perimä ovat samankaltaisia. Lajit, joilla samankaltaisia ominaisuuksia on paljon, kuuluvat samaan sukuun. Samankaltaiset suvut muodostavat heimoja. Heimot muodostavat lahkoja, lahkot muodostavat luokkia, luokat taas eläimissä pääjaksoja ja kasveissa kaaria. Kaarista ylempi luokka on kunta, joka jaetaan kuuteen osaan: arkeonit, bakteerit, alkueliöt, sienet, kasvi- ja eläinkunta. Kuntien lisäksi eliöt voidaan jakaa kolmeen domeeniin: aitotumaiset, bakteerit ja arkeoneihin. Luokittelu kehittyy jatkuvasti vielä tänäkin päivänä. 1900-luvun alussa eliöt jaettiin vain kahteen kuntaan: kasvi- ja eläinkunta, mutta tiedon lisääntyessä kuntien määrä on noussut kuuteen.

Yhteisten ominaisuuksien määrä vähenee, mitä suurempiin luokittelutasoihin siirrytään. Vielä luokkatasollakin luokittelu on melko yleispiirteistä. Toisaalta lähisukulajit voivat risteytyä keskenään, kuten aiemmin mainittu metso ja teeri. Aasi ja hevonenkin voivat risteytyä, mutta niiden jälkeläinen ei ole fertiili, vaan lisääntymiskyvytön steriili(muuli). Samankaltaisia ominaisuuksia löytyy melko paljon myös heimotasolla, esimerkiksi kissaeläinten heimoon kuuluvilla kissoilla ja tiikereillä.

Tieteellisen luokittlujärjestelmän kahdeksan osaa, esimerkkilajina susi.

https://pixabay.com/fi/susi-harmaa-petoel%C3%A4in-2800375/ CC0 Creative Commons

 

Eliöille on tieteelliset nimet   

Ruotsalainen luonnontieteilijä Carl von Linnén kehitti 1700-luvulla eliöiden luokittelujärjestelmän, jonka avulla eliöitä voidaan luokitella loogisesti. Linnén luoma järjestelmä on hierarkinen, jonka ylin taso on domeeni ja alin eli suppein taso on laji. Linné antoi lajeille tieteellisiä nimiä, jotka korvasivat pitkät lajien kuvailut. Tieteellinen lajinimi koostuu kahdesta osasta, ja luokittelun kieli pohjautuu latinasta. Yhteisen luokittelukielen tarkoituksena on, että eri kansalaisuuksien tutkijoiden on helppo ymmärtää toisiaan, kun lajeille on yhteinen tieteellinen kieli ja nimeämistapa. Eliöiden nimeämisessä pyritään kuvaamaan lajia tai antamaan tietoa sen ulkomuodosta, elintavoista tai elinympäristöstä.

Tieteelliset nimet ovat siis kaksiosaisia. Ensimmäisestä osasta käy ilmi mihin isompaan ryhmään eli sukuun laji kuuluu. Loppuosa määrittää lajin itsenäiseksi yksilöksi. Esimerkiksi suden latinankielinen nimi on Canis lupus, jossa alkuosa Canis yhdistää suden koirien sukuun. Loppuosa lupus on suden lajispesifinen osa. Tieteellisen nimet kirjoitetaan kursiivilla, ja suvun osa isolla alkukirjaimella, loppuosa pienellä.

Alla on esimerkkejä lokkien nimeämisestä. Huomaa, että lokkien tieteellisen nimen alkuosa on sama eli lajit kuuluvat samaan sukuun. Loppuosa lokeilla on eri.

  • Larus marinus, merilokki
  • Larus canus, kalalokki
  • Larus fuscus, selkälokki
  • Larus argentatus, harmaalokki

harmaalokki (https://pixabay.com/fi/lokki-harmaalokki-herring-gull-57752/) CC0 Creative Commons

Selkälokki (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Selk%C3%A4lokki.jpg) Hautala Creative Commons Attribution 2.5 Generic license

Selkälokki Larus fuscus (alhaalla) ja harmaalokki Larus argentatus (ylhäällä) kuuluvat lokkien sukuun

Luokittelussa käytettäviä keinoja

1700-luvulla Linnén luokitteli lajeja lähinnä ulkonäön perusteella. Hän vertaili lajien rakenteita ja niiden samankaltaisuuksia. Jos eläimissä oli samankaltaisia rakenteita, hän oletti, että lajit ovat sukua toisilleen. Mitä lähempää sukua lajit ovat, sitä myöhemmin ne ovat erkaantuneet omiksi lajeikseen. Nykyisin teknologia on mullistanut luokittelun.  Luokittelussa vertaillaan eroja perimässä, solurakenteissa sekä eliöiden biokemiassa. DNA:n vertailu onkin osoittautunut erinomaiseksi välineeksi sukulaisuussuhteiden selvityksessä: mitä vähemmän eroa on kahden lajin DNA:ssa, sitä läheisempää sukua ne ovat toisilleen. Esimerkiksi ihmisen ja simpanssin perimästä reilu 98% on samankaltaista. Perimä voi vaikuttaa esimerkiksi eläinten käyttäytymiseen, jolloin käyttäytymistäkin voidaan hyödyntää eläinten luokittelussa. Näitä perittyjä käyttäytymisiä voivat olla mm. reviirikäyttäytyminen tai soidinmenot.

Luokittelussa hyödynnetään vieläkin eliöiden rakenteita, joilla on sama evolutiivinen alkuperä (kantamuoto). Näitä rakenteita kutsutaan homologisiksi (samasyntyinen) rakenteiksi tai elimiksi. Esimerkiksi ihmisen, koiran, valaan ja linnun raajojen/siipien rakenne on samanlainen, vaikka käyttötarkoitukset ovat erilaisia. Samankaltaisilla rakenteilla voi kuitenkin olla erilainen kehityshistoriallinen alkuperä. Esimerkiksi lintujen ja perhosten siivet eivät ole homologisia rakenteita, vaikka niillä onkin sama tehtävä. Tällaisia rakenteita kutsutaan analogisiksi (samatoiminen) rakenteiksi, ja ne ovat kehittyneet samantapaisiksi ympäristösopeutumien seurauksena.

DNA:n ja rakenteiden vertailun lisäksi voidaan sukulaissuhteita selvittää mm. yksilönkehityksiä vertailemalla ja vertailemalla kromosomimääriä. Selkärankaisten alkiot muistuttavat alkuvaiheissa toisiaan, koska niillä on sama alkuperä. Yksilönkehityksen edetessä erot eri lajien alkioiden välillä alkavat kasvamaan. Lajeilla on yleensä lajityypillinen kromosomimäärä. Esimerkiksi simpanssien kromosomimäärä on 48 ja ihmisten 46.

                         Kehittyneen teknologian myötä käsitys lajien ja eliöryhmien sukulaisuussuhteista tulee tarkentumaan ja muuttumaan. Menetelmien avulla karhujen sukupuuta on pystytty tarkentamaan.  Ollaan löydetty, että jättiläispanda kuuluu karhujen heimoon, kun taas pikkupanda kuuluu puolikarhuihin.

Ihmisten, koirien, lintujen ja valaan homologisia rakenteita. Olkaluu=vaalean ruskea, kyynärluu=punainen, värttinäluu=vaalea, ranneluut=keltainen, sormiluut=tummempi ruskea. https://fi.m.wikipedia.org/wiki/Tiedosto:Homology_vertebrates_fi.svg Creative Commons CC0 1.0 Universal Public Domain Dedicationin

 

 

Tehtävät:

1. Selitä seuraavat termit

a) Aitotumainen

b) Homologinen rakenne

c) Arkeonit

d) Protisti

e) Tieteellinen nimi

Tehvätä 2

  1.  Mitä eroa on esi- ja aitotumaisilla eliöillä? Entä mitä kuntia näihin ryhmiin kuuluu?
  2.  Mitä eroa on kasveilla ja sienillä? Onko näillä kunnilla jotain yhteistä?
  3.  Mitä eroa on bakteereilla ja arkeoneilla? Onko näillä kunnilla jotain yhteistä?
  4.  Mitä eroa on kasveilla ja eläimillä? Onko näillä kunnilla jotain yhteistä?
  5.  Mikä ryhmä jätetään eliökunnan luokittelun ulkopuolelle ja mistä tämä johtuu?

Tehtävä 3
Mihin kuntaan seuraavat eliöt kuuluvat: ameba, malarialoisio, kultapiisku, meritähti, isohapero, järvisieni, paranvoi, rikkikääpä, sinisimpukka, korvameduusa, tohvelieläin, känsätuhkelo, rakkolevä, streptokokki, syanobakteerit, sinivuokko, metanogeeni, metsäkastikka, leivinhiiva, mykoplasma?

Tehtävä 4

Tässä tehtävässä voit etsiä lisätietoa oppikirjoista tai netistä.

Biologian ylioppilaskoe kevät 2017

Tehtävä 9.

Kosteikot, esimerkiksi suot, lähteiköt ja rannat, ovat tärkeitä monimuotoisuuden eli biodiversiteetin ylläpitämisessä Suomen luonnossa. Monimuotoisuutta tarkastellaan usein kolmella tasolla: ekosysteemien monimuotoisuus, lajiston monimuotoisuus ja geneettinen monimuotoisuus. Mikä merkitys kosteikoilla on monimuotoisuuden ylläpitämisessä näillä kolmella tasolla?

 

 

Mallivastaukset:

Tehtävä 1

a) Tumalliset eliöt. Alkueliöt, kasvit, sienet, eläimet. Solu esitumallisia suurempi. Perintötekijät ovat tumassa, paljon soluelimiä

b) Samansyntyinen rakenne. Eliöiden rakenteita, joilla sama evolutiivinen alkuperä (kantamuoto). Esimerkiksi monien selkärankaiset luusto (olkaluu, kyynärluu, värttinäluu, ranteen luut, sormiluut). Homologisilla rakenteilla voi olla eri eliöillä eri käyttötarkoitus.

c)Mikroskoopisen pieniä, tumattomia, yksisoluisia. Lisääntyvät suvuttomasti, on sekä omavaraisia, että toisen varaisia.

d) Tumallisia, yksi tai moni soluisia. Alkueläimet ja limasienet toisenvaraisia, levät omavaraisia. Protisteihin kuuluu myös tauteja aiheuttavia loisia.

e) Kehitti Carl von Linné 1700 luvulla. Latinan kielinen, helpottaa kommunikointia; yhteinen kieli lajeille. Ensimmäinen osa kertoo lajin suvun, jälkimäinen osa on ”lajin oma”, joka kuvaa jotenkin lajia (ulkomuoto, elintavat, elinympäristö)

Tehtävä 2

a) Esitumaiset eli tumattomat eliöt ovat yksisoluisia ja rakenteeltaan paljon aitotumaisia yksinkertaisempia. Kooltaan esitumaiset eliöt ovat hyvin pieniä ja soluissa on vain vähän erilaisia soluelimiä. Aitotumaisten eliöiden solut ovat puolestaan paljon suurempia kuin esitumaisten eliöiden solut ja ne voivat olla yksi- tai monisoluisia. Niiden perintötekijät sijaitsevat tumakotelon sisällä tumassa ja lisäksi soluissa on paljon erilaisia kalvon ympäröimiä soluelimiä. Esitumaisten eliöiden perintoaines (geenit) sijaitsee puolestaan solulimassa. Esitumaiset eliöt lisääntyvät suvuttomasti jakautumalla kahtia, kun taas aitotumaiset eliöt lisääntyvät suvuttomasti tai suvullisesti. Esitumaisiin eliöihin kuuluvat bakteerit ja arkeonit. Aitotumaisiin kuuluvat alkueliöt eli protistit, kasvit, sienet, ja eläimet.

b) Sekä kasvit että sienet ovat tumallisia eli kuuluvat aitotumaisiin eliöihin. Kasvit ovat monisoluisia ja sienet puolestaan yksi- tai monisoluisia. Molemmat pystyvät lisääntymään sekä suvullisesti että suvuttomasti. Sienet lisääntyvät itiöiden avulla. Kasveihin kuuluu sekä itiökasveja (sanikkaiset, sammalet) että siemenkasveja (koppi- ja paljassiemeniset). Kasveista suurin osa on omavaraisia (fotosynteesi), sienet puolestaan ovat toisenvaraisia (loisia, hajottajia). Molemmilla on soluissa soluseinä, kasveilla se koostuu selluloosasta ja sienillä kitiinistä. Sienet muodostavat sienirihmastoja ja maan päällä näkyvää osaa kutsutaan itiöemäksi. Kasveilla ja sienillä voi olla molempia osapuolia hyödyttävä suhde (sienijuuri). Sienet voivat muodostaa tällaisen suhteen myös levän kanssa (jäkälä). Kasveilla on lisäksi kasvihormoneja säätelemässä elintoimintoja.

c) Bakteerit ja arkeonit kuuluvat molemmat esitumaisiin eliöihin eli ne ovat tumattomia ja yksisoluisia. Molemmat ovat myös mikroskooppisen pieniä, kuuluvat maapallon vanhimpiin eliöihin ja selviävät vaativissa olosuhteissa. Sekä bakteerit että arkeonit lisääntyvät suvuttomasti jakautumalla kahtia. Arkeonien geenien toiminta on samankaltaista kuin aitotumaisilla eliöillä, joten ne ovat läheisempää sukua aitotumaisille eliöille kuin bakteereille. Molemmilla on soluissa soluseinä, mutta niiden rakenne on erilainen. Sekä bakteerit että arkeonit ovat toisenvaraisia tai omavaraisia (fotosynteesi, kemosynteesi). Molemmat voivat toisenvaraisina olla esimerkiksi hajottajia. Bakteerit voivat elää molempia osapuolia hyödyttävässä suhteessa aitotumaisten eliöiden kanssa. Esimerkiksi ihmisen suolistossa elää paljon hyödyllisiä bakteereja. Bakteereihin kuuluu hajottajien lisäksi erilaisia taudinaiheuttajia ja loisia. Arkeonien ei tiedetä aiheuttavan tauteja.

d) Sekä kasvit että eläimet ovat monisoluisia ja aitotumaisia eliöitä. Kasveilla on soluissa soluseinä (selluloosaa), mutta eläimiltä soluseinä puuttuu kokonaan. Eläimet ovat toisenvaraisia, kun taas kasvit omavaraisia (fotosynteesi). Kasvit pystyvät lisääntymään sekä suvuttomasti että suvullisesti, mutta eläimet lisääntyvät yleensä vain suvullisesti. Kasveilla elintoimintoja säädellään kemiallisesti kasvihormonien avulla, mutta varsinainen hermosto niiltä puuttuu. Eläimet säätelevät elintoimintojaan puolestaan hormonien ja hermoston avulla.

e) Eliökunnan luokittelun ulkopuolelle jäävät virukset, koska niitä ei pidetä ollenkaan eliöinä. Viruksilta puuttuu oma aineenvaihdunta eikä niillä ole selvää solurakennetta. Rakenteeltaan virukset ovat hyvin yksinkertaisia ja kooltaan jopa bakteereja pienempiä.  Virukset koostuvat geeneistä eli perintötekijöistä ja proteiinimolekyyleistä, jotka ympäröivät geenejä. Ne eivät pysty lisääntymään itsenäisesti eli ovat eliöiden loisia ja riippuvaisia isäntäeliöstä.

 

Tehtävä 3

Bakteerit: streptokokki, syanobakteerit, mykoplasma

Arkonit: metanogeeni

Alkueliöt: ameba, malarialoisio, paranvoi, tohvelieläin, rakkolevä

Kasvit: kultapiisku, sinivuokko, metsäkastikka

Sienet: isohapero, rikkikääpä, känsätuhkelo, leivinhiiva

Eläimet: meritähti, järvisieni, sinisimpukka, korvameduusa

Tehtävä 4.

Mallivastaus löytyy Ylioppilastutkintolautakunnan hyvän vastauksen piirteet, biologia, kevät 2017 pdf-tiedostosta tehtävän 9 kohdalta. https://drive.google.com/file/d/0Bw3oPkjh-TYLSHl3VlNNNUM3dVE/view  

BIO-004: Kestävä kehitys

Yhteiskunta on kautta aikain kehittynyt ajalleen tyypillisellä tavalla aina uutta kohti. Kehitys on ollut jatkuvaa ja ihminen on keksinyt jatkuvasti uusia tapoja hyötyä ympäristöstään ja tehdä voittoa kehittyäkseen vielä enemmän. Mitä enemmän ihminen on saavuttanut, sitä enemmän on pitänyt saavuttaa. Materialismi lisääntyy nyt jo kehittyvissäkin maissa ja materian omistaminen onkin tämän päivän yhteiskunnassa tavoiteltu asia. Talouskasvu on kehityksen mittari ja suuremmat omistukset takaavat paremman tulevaisuuden. Jossain vaiheessa raja kuitenkin tulee vastaan. Ihmiset voivat huonosti maissa, joissa hyvinvointi edellä mainittujen mittareiden mukaan tulisi olla huipussaan. Kehitykseen pyrkiminen on jo nyt niin suurta, että ympäristö kärsii ihmisen toimista ja huoli ympäristön kestävyydestä onkin noussut tapetille kansainvälisesti jo muutama kymmenen vuotta sitten.

Kestävä kehitys on sellaista kehitystä, joka pystyy vastaamaan ympäristön ja yhteiskunnan tarpeisiin niin, että se ei aseta paineita tulevaisuuden sukupolvien pärjäämiselle. Se ei siis aseta vaaraan tulevaisuuden tarpeiden tyydyttämistä ympäristön kustannuksella esimerkiksi luonnonvarojen suhteen.

Kestävää kehitystä käsiteltiin ensimmäistä kertaa vuonna 1987 Yhdistyneissä Kansakunnissa eli YK:ssa. Tuolloin asia nousi esiin, koska vallalla oli huoli ihmisten eriarvoisuuden lisääntymisestä sekä luonnon monimuotoisuuden ja elinvoimaisuuden vähenemisestä. Sittemmin vuonna 1992 järjestettiin YK:n huippukokous Brasilian Rio de Janeirossa, jossa tavoitteena oli sovittaa taloudellinen ja sosiaalinen kehitys niihin raameihin, missä luonto ja inhimillisen elämän edellytykset eivät kärsisi ja säilyisivät myös tuleville sukupolville. Yhteisenä linjauksena luotiin kestävän kehityksen peruskirja, joka saatiin projektiluontoisena valmiiksi vuonna 2000. Siinä linjataan eettiset periaatteet, joiden mukaan rakennetaan oikeudenmukaista ja kestävää yhteiskuntaa.

Kestävä kehitys on monia eri näkökulmia läpileikkaava tavoite, joka otetaan huomioon niin paikallisella kuin maailmanlaajuisella eli globaalilla tasolla. Pienillä sekä suurilla teoilla on siis merkitystä. Kestävän kehityksen perusperiaate on, että kaikilta näkökannoilta tarkasteltuna kaiken tekemisen lähtökohta on se, että se ei tule vahingoittamaan tulevaisuuden sukupolvia. Kaikessa toiminnassa ja päätöksenteossa tuleekin ottaa huomioon sekä ihminen, talous että ympäristö. Kun toimintaa suunnitellaan tai harjoitetaan, sen ekologiset, taloudelliset, kulttuuriset ja sosiaaliset vaikutukset pitää huomioida. Tämä tarkoittaa, että ihmisten hyvinvointi tulee turvata luonnon kantokyvyn ja monimuotoisuuden säilymisen vaatimissa rajoissa.

Ekologinen kestävyys varmistetaan, kun päätöksenteko ja toiminta ei vahingoita biologista monimuotoisuutta ja pyrkii säilyttämään ekosysteemien toimivuuden. Ihmisen taloudellinen toiminta tapahtuu luonnon kantokyvyn rajoissa myös pitkällä aikavälillä. Kansainvälinen yhteistyö on tärkeää ekologisen kestävyyden saavuttamisessa. Tähän pyrittäessä jokaiseen toimintaan johtava päätöksenteko pitää perustaa riskinarvioon sekä haittojen ja kustannusten seikkaperäiseen kartoitukseen. Jokapäiväisessä elämässä ekologista kestävyyttä voi edesauttaa muun muassa kierrättämällä ja jätteiden lajittelulla, ympäristöä vähän saastuttavien liikkumismuotojen hyödyntämisellä, energian ja veden säästämisellä sekä ympäristöystävällisesti tuotettujen tuotteiden käyttämisellä.

Biodiversiteetin säilyttäminen on ekologisesti kestävän kehityksen kulmakiviä (kuva PD).

 

Taloudellinen kestävyys taas on laadultaan kasvua, joka ei velkaannuta yhteiskuntaa tai hävitä varantoja. Talouspolitiikka tähtääkin kansallisen hyvinvoinnin säilyttämiseen, mutta samanaikaiseen lisäämiseen. Tämä on tärkeää, koska näin pystytään myös vastaamaan pitkän aikavälin haasteisiin kuten esimerkiksi väestön ikääntymiseen ja siitä seuraaviin sosiaaliturvamenoihin. Kestävä talous johtaakin suoraan sosiaalisen kestävyyden perustaan.

Kulttuuriseen kestävyyteen liittyy vahvasti arkkitehtuuri, taide, kieli ja uskonto. Kulttuurin kestävyys varmistetaan eri kulttuuriperintöjen säilyttämisellä ja viemällä sitä eteenpäin tuleville sukupolville. Myös monikulttuurisuus on rikkaus ja eri kulttuuriryhmien elämän ja tapojen ymmärtäminen ja kunnioittaminen lisää kulttuurista kestävyyttä. Sosiaalinen kestävyys ohjaa yksilön ja yhteisön hyvinvoinnin turvaamiseen henkisellä tasolla. Tällä pyritään siihen, että yhteiskunnassa on hyvä olla myös tulevaisuudessa eikä esimerkiksi syrjäytyminen tai paha olo lisääntyisi. Tähän päästään ihmisten oikeudenmukaisella kohtelulla ja erilaisuuden kunnioittamisella.

 

Jalanjälki ja selkäreppu kulutuksen mittareina

Saadaksemme kattavamman käsityksen kulutuksemme eri tasoista tarvitaan mittareita, joilla näitä tasoja voidaan havainnollistaa. Ekologinen jalanjälki kuvaa sitä maa- ja vesialuetta, mikä tuottaa yhdelle kansalaiselle tai tietylle ihmisryhmälle kaikki kulutettavat tuotteet ja palvelut. Tällaisia tuotantoalueita ovat esimerkiksi viljelysmaat, metsät ja kalastusalueet. On hyvä huomata, että määritelmän mukaan myös rakennetut alueet ovat osa tätä pinta-alaa. Asfaltoitu pinta tarjoaa liikkumisen helppoutta, ja toisaalta rakennettua aluetta ovat myös tuotantolaitokset. Ekologiseen jalanjälkeen katsotaan kuuluvan myös syntyvän jätteen käsittelyn vaatima pinta-ala.

Ekologinen jalanjälki maailman maissa vuonna 2006 (kuva PD).

 

Ekologisen jalanjäljen mittaaminen ei ole yksioikoista, vaan se voidaan laskea eri tavoin. Tästä johtuen ei voida antaa yhtä ja oikeaa ekologisen jalanjäljen lukuarvoa. WWF:n raportin mukaan (Living Planet Report v. 2012) keskivertosuomalaisen ekologinen jalanjälki oli 6,2 hehtaaria. Kun tätä lukua verrataan maapallon ekologiseen kapasiteettiin, mikä on n. 2 hehtaaria, huomataan selkeästi kulutuksemme kestämättömyys. Keskivertosuomalainen siis kuluttaa yli kolme kertaa maapallon ekologisen kapasiteetin verran. Maailman mittakaavassa keskiarvo ekologiselle jalanjäljelle on kuitenkin pienempi, noin 2,7 hehtaaria. Se tarkoittaa silti pinta-alana noin 1,5:n maapallon käyttämistä vuodessa. Elämmekin jatkuvasti velaksi.

 

Ekologinen selkäreppu puolestaan kuvaa sitä kuormituksen määrää, minkä yksittäinen tuote aiheuttaa koko elinkaarensa aikana, materiaalin hankinnasta tuotteen kierrättämiseen. Jokainen tuote kuluttaa paljon enemmän luonnonvaroja, kuin mitä tuotetta päältä päin katsoen voi ymmärtää. Esimerkiksi vain viiden gramman painoisen kultasormuksen ekologisen selkärepun paino on noin 2000 kg, sillä kullan louhinnassa käytetään paljon energiaa ja liikutellaan suuria kivimassoja.  Kilo paperia on taas huomattavasti vähemmän luonnonvaroja kuluttavaa. Paperikilon valmistamiseen kuluu luonnonvaroja noin 10 kg.

Pelkästään tuotteen selkärepun painon tuijottaminen ei ole kuitenkaan mielekästä, sillä eri tuotteilla on hyvin erilainen elinkaari. Mitä useammin valmista tuotetta käytetään, sen parempi ekotehokkuus sillä on. Ekotehokkuuden tunnusluku MIPS (Materia Input Pet Service unit) saadaan jakamalla tuotteen kuluttamat luonnonvarat käyttökertojen määrällä. Näin ollen sekä raaka-aineiden vähentäminen tuotteen valmistuksessa että tuotteen elinkaaren pidentäminen (käyttökertojen lisääminen) alentavat MIPS-lukua.

 

Kiertotalous

 

Yksi keino kestävän kehityksen tavoitteisiin pääsemiseksi on kiertotalous. Koska luonnonvarojen kulutus on nykyisessä taloudessa kestämätöntä, tulee niiden käyttöä vähentää. Kiertotalouden periaatteena on pitää materiaali jatkuvassa kierrossa, joten neitseellisten luonnonvarojen käyttöä raaka-aineena voidaan vähentää. Luonnonvaroja säästetään myös käyttämällä energiantuotannossa uusiutuvia energianlähteitä, kuten aurinkoenergiaa. Materiaalin kiertämisen lisäksi kiertotaloudessa on olennaista myös arvon säilyminen ja jopa arvonnousu, jätemateriaaleista voidaan valmistaa arvokkaita tuotteita ja palveluilla voidaan korvata tavaroiden ostamista. Kiertotalouteen syntyy myös lukuisia uusia työpaikkoja korvaamaan teknologian kehityksen myötä hävinneitä työpaikkoja. Kiertotalous on siis osa sekä ekologista, taloudellista että sosiaalista kestävää kehitystä.

Aurinkoenergia on vaihtoehto uusiutumattomille energianlähteille. Mitä ongelmia siihen liittyy? (Kuva PD)

Kirjastot, kierrätyskeskukset, kirpputorit ja jätteiden lajittelu ovat kaikkien tuntemaa kiertotaloutta, mutta myös uusien tuotteiden valmistuksessa voidaan ottaa luonnonvarojen säästäminen paremmin huomioon. Kiertotaloudessa erilaiset tuotteet suunnitellaan niin, että ne ovat helposti korjattavissa ja että niihin käytettävät materiaalit on mahdollista hyödyntää uudelleen sen jälkeen, kun tuote on tullut elinkaarensa loppupäähän. Tuotteiden valmistuksessa pyritään mahdollisimman pieneen jätemäärään ja niin että syntyvät jätteet ja muu sivumateriaali voidaan käyttää hyödyksi esimerkiksi toisten tuotteiden valmistamisessa tai energiantuotannossa. Tuotteiden valmistamisessa tulee siis ottaa huomioon koko tuotteen elinkaari alusta loppuun saakka. Kiertotalous koskee tavaroiden valmistuksen lisäksi kaikkea taloutta, kuten ruoantuotantoa ja palveluita.

 

Jakamistalous on osa kiertotaloutta. Nykyinen talousmalli pohjaa omistamiseen, jakamistaloudessa pyritään tavaroiden yhteisomistajuuteen tai lainaamiseen ja vuokraamiseen. Kirjastot ovat toimineet jakamistalouden periaatteella jo kauan: samoja kirjoja voivat lukea sadat ihmiset, joten kirjoja tarvitsee valmistaa vähemmän kuin jos jokainen lukija joutuisi ostamaan kirjat omaksi ja niiden valmistamiseen kuluu siten vähemmän luonnonvaroja. Kirjastojen toimintatapa voi laajeta myös muiden kuin kirjojen lainaamiseen, harvoin tarvittavia tavaroita voi lainata tai vuokrata. Samalla kuluttajat voivat säästää rahaa ja tavaroiden säilyttämiseen ei tarvita tilaa. Esimerkiksi porakoneita tai painepesureita vuokrata lyhyeksi ajaksi. Yhteisomistaminen voi ulottua myös liikkumiseen: varsinkin isommissa kaupungeissa on yhteiskäyttöautoja, joita voi varata itselleen tietyksi ajaksi korvausta vastaan ja myös kaupunkipyöriä on ilmestynyt viime vuosina katukuvaan. Yritykset voivat myös tarjota tavaroiden ostamisen sijaan palveluja: sen sijaan että kuluttaja ostaa tavaran omakseen, yritys voi ”liisata” eli korvausta vastaan antaa tavaran kuluttajan käyttöön ja samalla yritys on vastuussa tavaran huollosta ja korjaamisesta ja myös loppusijoituksesta. Tällaista leasingia on  harjoitettu jo pitkään yritysten välillä, mutta se on yleistymässä myös kuluttajille. Tällainen toimintatapa kannustaa yrityksiä valmistamaan pitkäikäisiä ja helposti huollettavia tavaroita.

 

Kiertotalouteen siirtyminen on tärkeää myös ruoantuotannossa. Lannoittamiseen tarvittava fosfori on hupenemassa oleva luonnonvara, ja samalla fosforia huuhtoutuu pelloilta ja jäteveden mukana vesistöihin. Ruokahävikin mukana hukataan myös fosforia ja muita ruoantuotantoon käytettyjä hyödykkeitä, kuten energiaa. Ruokahävikkiä muodostuu paljon jo alkutuotannossa, kun osa tuotteista ei pääse koskaan eteenpäin jalostukseen tai kuluttajalle. Perinteisesti, ennen nykyaikaista tehomaataloutta maatiloilla on toimittu kiertotalouden mukaan: eläinten lantaa on käytetty pelloilla lannoitteena ja tuotantoeläimistä on käytetty hyödyksi kaikki osat, eläimille on voitu syöttää ihmisille kelpaamatonta ravintoa ja jätettä on syntynyt hyvin vähän. Modernilla teknologialla myös tehomaataloudessa voidaan tehostaa myös materiaalin ja energian kiertämistä. Lannoitteiden todellinen tarve pystytään laskemaan ja lannoitteiden valuminen vesistöihin estämään. Jäteveden puhdistamot voivat ottaa jätevedestä ravinteita talteen ja muodostunutta lietettä voidaan käyttää lannoitteena. Ruokahävikkiä pystytään estämään monin keinoin, ja jokainen ihminen voi itse helposti vaikuttaa ruokahävikkinsä määrään ostamalla ruokaa vain sen verran minkä syö.

 

Videoita:

Maailman paras oppitunti osa 1: https://www.youtube.com/watch?v=MqWE6pwwbO0

Maailman paras oppitunti osa 2: https://www.youtube.com/watch?v=LKW66_ehWa4

Kiertotalous: https://www.youtube.com/watch?v=_dJMWnVQUUc

 

Tehtäviä:

  1. Keskivertosuomalaisen ekologinen jalanjälki on 6,2 hehtaaria, intialaisen 1,1, yhdysvaltalaisen 8,4, kiinalaisen 3,7. Mistä erot johtuvat?
  2. Laske oma ekologinen jalanjälkesi: http://www.footprintcalculator.org/ (englanniksi)
  3. YO-tehtävä, syksy 2017 (mukailtu):

Kompostointi on suositeltava tapa kotitalouden jätteitä, jos erillistä biojätteen käsittelyä ei ole. Jätteiden kompostointi onnistuu parhaiten siihen tarkoitetussa kompostorissa. Ota selvää kompostoinnin periaatteista ja vastaa seuraaviin kysymyksiin:

  1. Millaisia jätteitä voi kompostoida? Anna esimerkkejä.
  2. Mihin kompostin toiminta perustuu?
  3. Mitä hyötyä kompostoinnista on kotitalouksille?

(Mallivastaukset:

  1. Maissa, joissa elintaso on korkealla, kulutetaan luonnonvaroja enemmän kuin matalan elintason maissa. Mitä enemmän kulutetaan, sen suurempi on myös ekologinen jalanjälki. Suomessa ja Yhdysvalloissa muun muassa syödään enemmän lihaa, autoillaan enemmän, asutaan isommissa asunnoissa ja käytetään paljon energiaa. Vastaavasti Kiinassa ja Intiassa kulutustaso on alhaisempi. Kiina kuitenkin on keskiluokkaistumassa ja samalla luonnonvarojen kulutus on Kiinassakin kasvanut.
  2. Yksilöllinen vastaus
  3. Yo-tehtävä:
  1. Kompostiin sopii kaikki maatuva eli orgaaninen jäte, kuten ruoantähteet, kananmunankuoret, puutarhajäte, vähäiset määrät pehmopaperia. Kompostiin tarvitaan myös kosteutta sitovaa materiaalia, kuten haketta.
  2. Kompostin toiminta perustuu siihen, että mikrobit ja pieneliöt hajottavat orgaanista ainetta hapellisissa olosuhteissa. Hajotustoiminnan seuraksena syntyy multaa ja samalla vapautuu ravinteita, kuten fosforia ja typpeä kasvien käytettäväksi. Hajotustoiminta on vilkkainta lämpimässä, kosteassa ja aerobisessa eli hapekkaassa  ympäristössä.
  3. Kompostointi hyödyttää kotitalouksia:
  • vähentämällä sekajätteen määrää
  • tuottamalla multaa kasveille
  • vähentämällä lannoitteiden tarvetta viljelyssä
  • säästämällä jätehuollon kustannuksia
  • auttaa hillitsemään ilmastonmuutosta (orgaanisen aineen hajoaminen hapettomissa olosuhteissa muodostaa metaania, joka on voimakas kasvihuonekaasu)