Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

BIOS 1 eliömaailma

No description
by

Iikka Piiroinen

on 25 April 2016

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of BIOS 1 eliömaailma

BIOS 1 eliömaailma
Kaikille eliöille tunnusomaiset piirteet:
Järjestyneisyys
- atomi, molekyyli, makromolekyyli, soluelin, solu, solukko, elin, elimistö, yksilö, popupaatio, eliöyhteisö, ekosysteemi, biosfääri
Samanakaltaiset kemialliset ominaisuudet
Informaation sisältäminen ja hyödyntäminen
Lisääntyminen
Elämänkaari
Itsesäätelykyky
Aineenvaihdunta
Evoluutio
Elämän edellytyksiä:
nestemäinen vesi
- fysikaaliset ominaisuudet
- lämmöntasaaja (ominaislämpökapasiteettisuuri)
- hyvä liuotin (soluissa olosuhteet aineenvaihdunnalle)
- fotosynteesin raaka-aine
syntyy sokeria ja happea
- kuljettaja

Oikeanlainen säteily
- näkyvä valo 380-750nm
- infrapunasäteet 10^3nm-10^6nm

Kemialliset raaka-aineet
- vety, hiili, typpi, happi, fosfori jne

Kaasukehä + magneettikenttä
ELÄMÄN VAATIMUKSET:
1600
1700
1900
1800
1500
500 eKr
Fysiologia
Thomas Harvey
- verenkierto
Fransesco Redi
- elottomasta ei voi tulla elotonta
luokittelujärjestelmä
Carl von Linné
Theodor Schwamm
- kaikki eliöt koostuvat soluista
Louis Pasteur
- elottomasta ei voi syntyä edes mikrobeja
Charler Darwin
- evoluutioteorian perusteet
Gregor Mendel
- risteytyskokeet
de Vries
- mutaatiot
Thomas Morgan
- geenikartoituksen perusteet
James Watson ja Francis Crick
- DNA:n rakenne

Tutkimuksen alku
Anatomia
Vesalius ja Leanardo da Vinci ruumiinavaukset
Alkmaion
- silmän rakenne ja toiminta
- aivot aistimuksen keskus

Aristoteles
- eläinten tutkimus
Havainto, ongelma
Olemassa olevaan tietoon tutustuminen
Hypoteesin muodostus
Tutkimuksen suunnittelu ja toteutus
Tiedon keruu
Tiedon käsittely ja hypoteesin testaus
Johtopäätösten teko ja hypoteesin hyväksyminen tai hylkääminen
Tiedon julkaisu
tulokset eivät vastaa hypoteesia
Tutkimuksen rakenne
kun useat tutkijat ovat saaneet samasta tutkimuksesta samankaltaisia tuloksia, voidaan tutkimuksen perusteella muodostaa tieteellinen laki
Lakien avulla voidaan muodostaa teorioita
"tieteellinen arvaus"
-> pyrkii vastaamaan kysymyksiin ja selittämään havaintojen syyt
Perustutkimus -> soveltava tutkimus
Tutkimusalat
bakteriologia
virologia
taksonomia = eliöiden luokittelu
fysiologia = toiminnan tutkimus
genetiikka
molekyylibiologia
bioteknologia
ekologia
etologia=käyttäytyminen

Eliömaailman luokittelu
laji < suku < heimo < lahko < luokka < pääjakso/kaari < kunta
Samaan lajiin kuuluvat ne yksilöt, jotka pystyvät lisääntymään keskenään ja joiden jälkeläiset ovat lisääntymiskykyisiä
Ne lajit, joilla on runsaasti samankaltaisia ominaisuuksia kuuluvat samaan sukuun
jne
nimen 1. osa = suku; 2. osa = laji
luokittelu auttaa tutkimustuloksissa yleistyksien ja lakien muodostusta
taksonomia = eliöiden kuvaus, nimeäminen, luokittelu
systematiikka = eliöiden ryhmittely sukulaisuussuhteiden mukaan
Luokittelun keinot:
Anatomiset eli rakenteelliset yhtäläisyydet ja erot
- verrataan samaa perusrakennetta esim hampaita
- mitä enemmän samankaltaisuutta, sitä lähempää sukua

Käyttäytymisen vertailu
- vaistojen eli geenien ohjaamaa
- soidinmenot, reviirikäyt.

Yksilönkehityksen tutkiminen
- kohtu vs muna
- muodonvaihdos yms

DNA:n rakenne
- solun proteiinit DNA:n ohjeitten mukaan

Aminohappojärjestys

Kromosomiluku ja niiden koko
Eliömaailman jako kuuteen kuntaan
ESITUMALLISET
: yksisoluisia, perintöaines solulimassa, solut pieniä, vähän erilaisia soluelimiä, lisääntyvät jakautumalla -> suvuton lisääntyminen, oma- ja toisenvaraisisa, happi vs ei happi olosuht.
Arkit
muistuttavat rakenteeltaan enemmän tumallisia kuin bakteereja
pystyvät elämään hyvin äärimmäisissä olosuhteissa
Bakteerit
syanobakteerit yhteyttävät
hajottajia <-> aineiden kiertokulku
typensitojabakteerit (symbioosi)
osa voi muutta lepoitiöiksi selviytyäkseen epäedullisista olosuhteista
Alkueliöt (protoktistit)
"muut kuin alkeiseliöt, kasvit, sienet tai eläimet"
yksi- ja monisoluisia
- monisoluisista levistä ei voi erottaa kasvin osia -> sekovartisia
- eroavat kasveista; soluseinän rakenne, ravinteiden ja veden kuljetus yht. väriaineet ja tuotteet
oma- ja toisenvaraisia
- toisenvaraisia: alkueläimet (monet taudinaiheuttajia), monisoluiset limasienet
viihtyvät kosteissa elinympäristöissä
Kasvit
sammalet, sanikkaiset
- sukupolvenvuorottelu -> vuorotellen suvuttomasti ja vuorotellen suvullisesti
yleensä omavaraisia
elintoimintoja säätelevät kasvihormonit
osat: juuri , varsi ja lehdet
Solukot: kasvu-, tuki-, johto-, pinta- ja perussolukko (yhteyttäminen, varastointi)
Virukset
pieniä
sisältävät geenejä, sekä samoja kemiallisia yhdisteitä
ei solurakennetta tai aineenvaihduntaa
useimmat tauteja
Sienet
soluseinä kitiiniä
varastoivat energian vstaavasti kuin eläinsolut
toisenvaraisia
mikrosienet: homeet, hiivat
sieni koostuu mikroskooppisista rihmoista -> sienirihmastosta
lisääntyvät suvuttomasti itiöiden välityksellä (syntyvät itiöemän lakin alla heltoissa/pilleissä) ja suvullisesti kahden eri sukupuolta olevan rihmaston kohdatessa niiden tumat yhdistyvät muodostaen itiöemän eli "sienen"
hajottajia, loisia tai symbioosissa
Jäkälä = sieni+levä symbioosissa
- levä: sokeri
- sieni: vesi ja ravinteet
- karut kasvupaikat ja ilmasto-olosuht.
- herkkiä saasteille
Eläimet
toisenvaraisia
ei soluseinää
rakenne+tehtävä samankaltaisia -> kudos
tuki-, hermo-, lihas-, pintakudos
hormonit ja hermosto
aistit antavat tietoa ymp.
suvullisesti
- joillakin lajeilla suvuttomia vaiheita
TUMALLISET
Ekosysteemit
Ekosysteemi = yhtenäisellä alueella samaan aikaan elävien eliöiden ja luonnon väliset vuorovaikutussuhteet
Elottoman luonnon ympäristötekijöistä riippuu, millainen ekosysteemi jollekin alueelle kehittyy
- kallio-, maaperä, lämpö, kosteus, sade, valaistus ja niiden vaihtelut
Lajidiversiteetti
Erilaisissa ympäristöissä elävien lajien määrä ja runsaus
Runsainta ja monilajisinta siellä missä parhaat olosuhteet
-> lajien määrä vähenee siirryttäessä kohti napa-alueita ja noustessa ylemmäs merenpinnan tasosta
Lajien sisäinen eli geneettinen diversiteetti
Yksiöiden ominaisuuksiin vaikuttavat perintötekijät
Rakenteeltaan, ominaisuuksiltaan ja käyttäytymiseltään erilaiset yksilöt -> muuntelu
Parantaa lajin sopeutumis- ja selviytymiskykyä
Evoluution edellytys
MONIMUOTOISUUDEN TASOT
= BIODIVERSITEETTI
populaatio = tietyllä alueella, tiettynä aikana elävä yksilöiden joukko, joilla on mahdollisuus saada keskenään jälkeläisiä
sisäinen muuntelu = yksilöt eroavat rakenteeltaan, elintoiminnoiltaan ja käyttäytymiseltään
-> evoluution edellytys
-> auttaa populaatioita sopeutumaan muuttuviin olosuhteisiin
Muovautumismuuntelu
Muovautumismuuntelu on ympäristön aiheuttamaa
-> ns. "hankitut ominaisuudet"
-> perimältään samanlaiset eliöt voivat kehittyä erilaisissa ympäristöissä hyvinkin erilaisiksi
kasvien kasvupaikkamuodot
- aukealla kasvava leveä ja lyhyt mänty vs tiheässä metsässä kasvava korkea ja vain latvuksessa neulasia/oksia
auttaa eliöitä sopeutumaan ja menestymään erilaisissa ympäristöissä
antaa lajille aikaa sopeutua muuttuneisiin olosuhteisiin perinnöllisesti ja vähentää sukupuuton riskiä
Perinnöllinen muuntelu
tuottaa populaatioon erilaisia yksilöitä

mutaatiot eli perintötekijöiden rakenteellinen muutos:
- geeni, kromosomin osa tai lukumäärä muuttuu
- geenimutaatio tärkein evoluution kannalta
- mutaatio "ituradalla"
- kun ominaisuuteen vaikuttava geeni muuttuu, voi ominaisuuden ilmeneminen muuttua
- Alleeli = saman geenin vaihtoehtoisia muotoja, joilla on kromosomissa sama lokus eli paikka
- tuo uusia ominaisuuksia populaatioon
- radioaktiivinen säteily ja kemikaalit voivat aiheuttaa myös somaattisia mutaatioita, joilla ei ole vaikutusta lisääntymiseen
-> muutokset ilmenevät vain yhdessä yksilössä
- suurin osa karsiutuu pois joko sattumalta tai niiden haitallisuuden vuoksi
- yleensä vain sopeutumista edistävät mutaatiot yleistyvät populaatioissa
- osa mutaatiosta ovat neutraaleja -> "varastoon"

Rekombinaatio suvullisessa lisääntymisessä
1) Sukusolujen syntyessä on sattumanvaraista, mikä yhdistelmä vanhempien perintötekijöitä sukusoluun tulee -> jokainen sukusolu on erilainen
2) Sukusoluja syntyy runsaasti -> hedelmöittyvä sukusolu sattumaa
3) Lisääntymiskumppanin valinta


Lisääntymisstrategioita
1) vähän jälkeläsiä, hyvä huolenpito
2) paljon jälkeläisiä, vähän huolenpitoa
3) suvuton ja suvullinen vuorotellen
-> suuri määrä ja muuntelu
soidinmenot = tarkoitus varmistaa samaan lajiin kuuluminen
partenogeneesi = ilman hedelmöitystä tapahtuva lisääntyminen
Muuntelu suvuttomassa lisääntymisessä
yksilöiden väliset erot aiheutuvat muovautumismuuntelusta tai yksilössä tapahtuneissa mutaatioissa
jälkeläiset ovat perimältään emonsa kopioita eli klooneja
vaatii hyvää regeneraatiokykyä eli kykyä korvata menetetyt osat
Edut:
+ ei kulu aikaa tai energiaa sukusolujen tuottamiseen ja levittämiseen
+ lisääntyminen nopeaa
+ leviävät tehokkaasti suotuisassa ympäristössä
Haitat:
- koko populaatio voi tuhoutua nopeasti
- muuntelun ilmeneminen mutaatioiden kautta hidasta ja sitä syntyy vähän
Lisääntymistapoja:
- monistuminen (tuottaa sisällään useita kopioita, jotka vapautuu kerralla)(malaria)
- silmikointi (kuroutumalla, esim hiiva)
- itiöt (kasvit ja sienet)
- rönsyt, juurimukulat maavarret, juurivesat
MUUNTELU
LUONNONVALINTA OHJAA EVOLUUTIOTA
Populaation sisällä esiintyy kilpailua mm ravinnosta, lisääntymiskumppaneista ja reviiristä
Parhaiten sopeutuneiden yksilöiden ominaisuudet alkavat yleistyä ja huonommin sopeutuneiden karsiutua
-> luonnonvalinnan seurauksena geenien lukusuhteet muuttuvat
Valinta suosii niitä geenejä, jotka lisäävät yksilön
fitnessi
ä eli kelpoisuutta
-> kelpoisimmilla yksilöillä on paras kyky säilyä elossa lisääntymisikään ja tuottaa eniten lisääntymiskykyisiä jälkeläisiä
Hajottava valinta
hajottava valinta vaikuttaa paikoissa, joissa olosuhteet muuttuvat kahteen suuntaan
valinta suosii molempia ääripäitä ja lisää muuntelua
voi hajottaa populaation osiin ja jopa ajan kanssa synnyttää uusia lajeja
Tasapainottava valinta
ympäristöolojen pysyessä pitkään muuttumattomina valinta karsii keskimääräisestä poikkeavia yksilöitä
vähentää muuntelua
Suuntaava valinta
kun ympäristössä tapahtuu muutoksia keskivertoyksilöt eivät ole enää parhaiten sopeutuneita
valinta suosii jakauman toisen ääripään yksilöitä ja karsii toisen ääripään yksilöitä
geenikoostumus muuttuu ja uudet ominaisuudet yleistyvät
Teollisuusmelanismi
Asutuksen ja teollisuuden levitessä on havaittu tummien yksilöiden yleistyvän mm perhoset
Vaaleat jäkälät häviävät ja ympäristö tummuu saasteiden vaikutuksesta
Käyttäytymisvalinta
luonnonvalinta suosii rakenteeltaan, ominaisuuksiltaan ja
käyttäytymiseltään
kelpoisimpia
käyttäytyminen auttaa välttämään vaaroja, hankkimaan enemmän ravintoa ja lisääntymään tehokkaammin
hermosto ja hormonit
käyttäytymistä ohjaavat geenit antavat paremmat toimintavalmiudet
esim. lintujen talvimuutto
parhaita oppijoita ovat linnut ja nisäkkäät
Lajiutuminen
Mikroevoluutio = laji muuttuu
saman lajin yksilöt eristyvät toisistaan erillisiksi populaatioiksi
-> eri populaatioihin kohdistuu eri valintapaineet
-> populaatioiden perimä muuttuu erilaiseksi

Makroevoluutio = uusia lajeja
kun populaatiot eivät voi enää saada keskenään lisääntymiskykyisiä jälkeläisiä on syntynyt uusia lajeja
pitkäkestoinen tapahtuma


Isolaatio

Geenivirta = populaatioon tulevat ja siitä lähtevät yksilöt vaikuttavat sen geneettiseen koostumukseen kuljettamalla perintötekijöitä populaatioista toiseen
-> vähentää populaatioiden välisiä geneettisiä eroja

Lisääntymiseste lopettaa geenivirran:
1)Maantieteellinen isolaatio (elävät eri alueilla)
- Ihminen (moottoritiet yms)
- jäätiköt, meret, aavikot
2)Erilaiset elinympäristöt (esim. suo ja metsä)
3)Lisääntymisajat eri vuoden- ja vuorokaudenaikoina
4)Soidinkäyttäytyminen liian erilainen
5)Sukuelinten tai kukkien rakenne-ero estävät parittelun
6)Sukusolut eivät yhdisty
7)Hedelmöittynyt tsygootti/alkio ei kehity normaalisti
8)Risteymä on steriili tai niiden jälkeläisten lisääntymiskyky on heikko

Riittävän monen sukupolven jälkeen populaatiot ovat muuttuneet geneettisesti -> rakenteelliset, käyttäytymiseen ja ympäristövaatimukselliset erot liian suuret lisääntymiselle -> uusia lajeja
Endeeminen laji = vain suppealla, yleensä eristyneellä alueella esiintyvä kotoperäinen laji
Madagaskar, Australia, Uusi-Seelanti, Havaiji, Galapagos
Pussieläimet, tunturisopuli
Sattuma lajiutumisessa
= geneettinen ajautuminen

vaikuttaa erityisesti pienissä populaatioissa
luonnonmullistukset voivat tuhota sattumalta suuren osan populaatiosta
jäljelle jääneet yksilöt muodostavat alun uusille sukupolville
-> niiden geeniyhdistelmät eivät välttämättä ole parhaat
-> kehitys pysähtyy tai hidastuu
pienikin populaatio voi muodostaa alun uudelle lajille
esim lapio- vs hankasarviset hirvet Suomessa

pullonkaulailmiö
= populaation yksilömäärä kutistuu tilapäisesti muutamaan yksilöön
perustajavaikutus
= uudelle alueelle siirtyvä populaatio saa alkunsa muutamasta yksilöstä
-> suomalaisten kansantaudit ja veriryhmäjakauma

joskus uusi kasvilaji voi syntyä nopeasti risteytymällä lähisukulaisen kanssa ja jälkeläisistä tulee lisääntymiskykyisiä (kromosomiston moninkertaistuminen kasveilla)
Sopeutumislevittäytyminen
sopeuma = muutos eliön rakenteessa tai toiminnassa, joka antaa sille paremman mahdollisuuden tulla toimeen ympäristössään
sopeutumislevittäytyminen edellyttää usein uuden elintavan tai -ympäristön valtauksen mahdollistavan
avainsopeutuman
kehittymistä antaen lajille valintaedun
usein suuri ilmaston tai ympäristönmuutos aiheuttaa edeltävien lajien sukupuuttoon kuolemisen tai lajin siirtymisen uudelle alueelle tai ekologiseen lokeroon
-> vähän kilpailua ja paljon ekologisia lokeroita
-> erikoistuminen eri olosuhteisiin -> nopea lajiutuminen
esim. lintujen lentokyky
Darwin
Evoluution todisteet
Paleontologia = tutkii muinaissta eliömaailmaa fossiilien avulla

Fossiili = yli 10 000 v vanha jäännös eliöstä
valelma, painautuma, kivettymä (orgaaniset aineet ovat korvautuneet mineraaleilla), meripihkan tai ikiroudan/jäätikön sisällä
kaikista eliöistä ei ole jäänyt fossiileja
- luonnonvoimat ovat tuhonneet ne
- esim sienet ja muut pehmeät eliöt fossiilisoituvat harvoin











Muita todisteita:
anatomiset rakenteet ja alkiokehitys
- surkastumat = tehtävänsä menettäneet elimet tai niiden osat
DNA:n rakenne ja aminohappojärjestys
- jos eliöryhmissä syntyy vakionopeudella mutaatioita, voidaan niistä tehdä
molekyylikello
, jonka avulla voidaan selvittää, missä vaiheessa mikin ryhmä tai laji on alkanut kehittyä omaan suuntaansa
- geenistön ja DNA:n vertailulla voidaan muodostaa tarkkoja sukupuita
samankaltaiset solun biokemialliset reaktiot
Johtofossiili
eliö, joka on esiintynyt runsaana tiettynä aikana eri puolilla maailmaa
fossiilin suhteellinen ikä saadaan selville vertaamalla sitä johtofossiiliin esiintymiseen kerrostumissa
esim. ammoniittilajit

Elävä fossiili
eliö, joka on selvinnyt nykypäivään asti
eliön rakennetta tutkimalla saadaan tietoa sen muinaisten sukulaisten rakenteesta
esim. siili (15 milj. v), varsieväkala, neidonhiuspuu

Fossiilisarja
sarja eri-ikäisiä fossiileja samasta eliöstä
rakenteiden muuttumista tutkimalla saadaan selville yhden lajin tai eliöryhmän kehityksestä ajan kuluessa
esim. hevosen fossiilisarja; ihmisen fossiilit
- liikkumistavan muutos
- aivojen kasvu
- ravinto

Välimuotofossiili
eliössä tai -ryhmässä näkyy samanaikaisesti uusia ja vanhoja rakennepiirteitä
liskolintu
- hampaisto ja häntä matelijamaisia
- höyhenpeite ja varpaiden asento lintumaisia
nisäkäslisko
- suomupeitteinen iho matelijamaisia
- tukirangan rakenne nisäkäsmäinen
varsieväkala
Ympäristön vaikutus elinmahdollisuuksiin
Ekologia
= tiede, joka tutkii eliöiden suhdetta ympäristöönsä
ekologian tavoitteet:
- selvittää, mistä muutokset populaatioissa (lajin ekologia) ja niiden välillä (ekosysteemiekologia) aiheutuvat ja mitä seurauksia, niillä on
- ymmärtää aineiden kiertokulku luonnossa
- ylläpitää eliöiden elinmahdollisuuksia
tutkimuksen tasot: yksilö -> populaatio -> eliöyhteisö -> ekosysteemi -> biosfääri
Abioottiset tekijät:
maahan, veteen ja ilmaan liittyvät fysikaalis-kemialliset elinympäristön ominaisuudet
esim. lämpötila, sademäärä, maaperän kosteus, happamuus ja ravinteiden määrä, sekä niiden vaihtelut
tuli, tuuli, myrsky, aallokko ja jää
kasvukauden pituus Suomessa
- talvi: kylmyys, pimeys, ravinnon puute
-> selviytymiskeinoja: lehtien pudotus, neulaset, sipulit,varvut, silmut,siemenet
- kesä: poikasten ehdittävä varttua ennen talvea
ravinne
= kivennäisaine, joita kulkeutuu maahan hajottajaeliöiden hajottaessa eloperäistä ainetta tai liukenee kallioperästä, tärkeimpiä nitraatit, fosfaatit ja kalium
Ekolokero
= eliön toiminnallinen asema ja tehtävä ekosysteemissä

Ympäristöresurssi
= ympäristön ominaisuudet, joita eliöt voivat hyödyntää
ravinto, pesäpaikat, valo, vesi, ravinteisuus
kukin eliö on sopeutunut hyödyntämään resursseja omalla tavallaan
kilpailu resursseista

Sietoisuus- eli toleranssikäyrä
kellokäyrä
kapea-alaisella lajilla kapea, laaja-alaisella leveä
optimi keskellä
-> parhaat mahdolliset ympäristöolot, jossa lisääntyminen, kehitys ja kasvu tehokkainta
sietokyvyn minimi ja maksimi
-> mitä lähemmäs laitoja mennään sitä heikommin eliö selviytyy
-> reunalla kuolema
bioindikaattori
= ilmentäjälaji, jonka sietoalue suppea ja selvärajainen
minimitekijä
= fys. tai kem. ympäristötekijä, joka voimakkaimmin rajoittaa eliön menestymistä

Levinneisyys
eliöt pyrkivät yksilömäärän kasvaessa laajentamaan levinneisyysaluettaan
-> suurin osa populaation eliöistä menehtyy vieraissa oloissa
kattaa vain alueet, joiden olosuhteet täyttävät lajin elinpaikkavaatimukset
levinneisyys ei välttämättä ole niin laaja, kuin se voisi olla
-> maantieteelliset esteet, kilpaileva laji, peto tai loinen

1) levinneisyysraja = vaivaispuut, varvut, pensaat
2) puuraja = saavuttaa puun mitat, suotuisat paikat
3) metsänraja = yhtenäiset metsiköt, uusiutuminen hidasta
4) talousmetsänraja = säännöllisesti uusiutuva
Populaatio
= samaan aikaan, samalla alueella elävät saman lajin yksilöt (voivat lisääntyä keskenään)

Populaation ominaisuuksien selvittäminen
suora laskenta
- isot eläimet
"pyynti-merkintä-uudelleenpyynti"
- liian paljon laskettavaksi
- piilossa
saadaan selville mm populaation tiheys, jonka määräävät ympäristöresurssit

Ominaisuuksia:
yksilöjakauma:
- ryhmät
- säännöllinen
- satunnainen
koko ja tiheys
- syntyvyys, kuolevuus
- tulo- ja lähtömuutto
sukupuolijakauma
- lisääntymisstrategia ( kuinka paljon jälkeläisiä selviää lisääntymisikään asti)
- eloonjäämiskuvaaja
ikärakenne
- ikäpyramidi (mitä leveämpi tyvi, sen tod. näk. populaatio kasvaa)
Ympäristön vastus
, eli populaation kasvua hillitsevät tekijät, asettavat rajan populaation kasvulle
elinympäristön ollessa edullinen, populaatio voi kasvaa hyvinkin nopeasti
-> exponentiaalinen kasvu (J-käyrä)
vastus kasvaa populaation kasvaessa ja kasvu pysähtyy
ympäristön kantokyvyn
tullessa vastaan
- kilpailu ympäristöresursseista kasvaa
- ravinnon rajallisuus, sairaudet, pedot, stressi, elintila ja loiset hidastavat kasvua ja lopulta populaation koko hakeutuu ympäristön kantokyvyn määräämälle tasolle
- populaation koko voi hetkellisesti ylittää ympäristön kantokyvyn
-> logistinen kasvu (S-käyrä)


Reviirikäyttäytyminen
estää populaation kasvun liian tiheäksi
kilpailu tiukkenevista ympäristöresursseista kuluttaa energiaa ja yksilöt pyrkivät välttämään sitä
-> reviirikäyttäytyminen vähentää kilpailua
-> heikoimmat yksilöt jäävät ilman reviiriä
-> yksilö voi löytää uusia suotuisia elinympäristöjä
osalla lajeista kilpailu ilmenee taisteluina, joissa yksilöt puolustavat elinpiiriään
- usein kamppailu käydään erilaisten rituaalien avulla, jolloin energiaa kuluu vähemmän
- yksilöt voivat rituaalin päätteeksi osoittaa alistumista ja väistymistä
auttaa ympäristöresurssien riittämisessä populaatiolle ja samalla laji levittäytyy uusille alueille


Suuret
kannanvaihtelut eli muutokset populaation tiheydessä
ovat tyypillisiä monille eläinlajeille ympäristön muuttuessa
kannat voivat kasvaa nopeasti jopa tuhatkertaisiksi ja sitten romahtaa
joskus populaation nopea kasvu aiheuttaa suuria
vaelluksia
esim ruoan loppuessa
- ylitiheäksi paisunut kanta harvenee, laji voi löytää uusia suotuisia elinalueita ja eri alueiden populaatioiden perintötekijät pääsevät sekoittumaan
esim. sopulit, myyrät, osa lintulajeista
Populaatiot
Eliöyhteisö


Lajien välinen kilpailu
syntyy kahden tai useamman lajin käyttäessä yhteistä ympäristöresurssia (esim. ravinto)
kilpailukykyisemmän lajin populaatiot ovat elinvoimaisempia ja lisääntyvät tehokkaammin

Mitä enemmän lajien ekolokerot muistuttavat toisiaan, sitä enemmän lajit kilpailevat ollessaan samalla alueella
-
syrjäyttävä kilpailu
= kahden lajin ekolokerot ovat hyvin samankaltaiset
-> heikompi laji joutuu väistymään, siirtymään toiselle alueelle tai etsimään toista ravintoa ekolokeronsa puitteissa
- esim. kanadanmajava vs euroopanmajava
-> osalla lajeista on joustava ekolokero ja ne voivat muuttaa kilpailutilanteessa esim ravintoaan vähentääkseen kilpailua
- esim. hömötiainen vs töyhtö- ja talitiainen

Evoluution aikana kilpailu voi johtaa pysyviin sopeutumiin ja rakenteellisiin muutoksiin
- osa kasveista erittää haitallisia aineita tai myrkkyjä, jotka estävät toisten lajien kasvua ja pienentävät niiden riskiä joutua ravinnoksi
- esim. nokan malli voi muuttua erikoistuneen ravinnon mukaan
Laidunnus
= kasvi ei kuole

Peto
= tappaa ravinnokseen saalieläimiä
pedon ja saaliin välillä vallitsee riippuvuussuhde, jos peto on "ravintospesialisti"
-> aiheuttaa jaksottaisia kannanvaihteluita
yleispetojen kannat eivät vaihtele yhtä paljon

Loinen
elää toisen lajin kustannuksella
isäntä ei kuole ainakaan heti
-> loinen ehtii lisääntyä
elää pinnalla tai sisällä
esim. bakteerit, alkueläimet, sienet, madot, hyönteiset

Symbioosi
= lajit elävät kiinteässä vuorovaikutuksessa
mutualismi
= molemmat hyötyvät
- ehdoton mutualismi = jommankumman tai molempien elinehto (eml. jäkälä, ruoansulatuksen bakteerit)
- ehdollinen mutualismi = voivat elää itsenäisestikin
mm kasvit ja pölyttäjät
pöytävierassuhde
- isäntälajin kannalta harmiton
- laji elää isännän siivellä, saa suojaa tai käyttää yli jäänyttä ravintoa
- eml. lokit, hiiret, haaskansyöjät
Hajottajat
raatoja syövät nisäkkäät, linnut, selkärangattomat, madot, pieneliöt, bakteerit, sienet
hajottajien ansiosta ravinteet palaavat epäorgaanisessa muodossa tuottajien käyttöön
Koevoluutio eli rinnakkaisevoluutio
yhdessä lajissa tapahtuva muutos vaikuttaa toisiin lajeihin
kilpavarustelu
- valinta: ravinnoksi joutuvat useimmiten huonoimmilla ominaisuusyhdistelmillä varatut yksilöt (sairaat, huono suojaväri)
-> kanta sopeutuu fitnessiltään parempien yksilöiden jäädessä henkiin
- pedoista tehokkaampia saalistajia
-> saaliseläimille ominaisuuksia, jotka vähentävät saaliiksijoutumisen riskiä
- pahalta maistuvat, myrkylliset aineet, piikit vs. kyky hajottaa myrkkyjä
- värikkäät mehevät hedelmät

voi johtaa pitkälle erikoistuneisiin rakenteisiin ja riippuvuussuhteisiin
- eml. drontti ja siemenet
- eml. orkideat
Ekosysteemi = eliöyhteisö + eloton luonto
täynnä vuorovaikutuksia elollisen ja elottoman luonnon välillä
Eliöiden syödessä toisiaan muodostuu
ravintoketjuja
ja niistä edelleen monimutkaisiakin
ravintoverkkoja
- nuoli kertoo ravinteiden ja energian siirtymisen
Monimuotoiset ekosysteemit ovat vakaampia kuin yksinkertaiset, koska niissä yhden lajin poistuminen ei välttämättä romahduta kyseisen lajin varassa elävien lajien määrää niiden voidessa korvata sen toisella

autotrofi = omavarainen
muodostavat epäorgaanisista yhdisteistä orgaanisia
heterotrofi = toisenvarainen
saavat energiansa syömällä orgaanista ainesta eli
biomassaa
-
kivennäisaineet
palaavat tuottajien käyttöön hajottajien hajottaessa ulosteita ja kuolleita eliöitä eli detritusta
- energia poistuu ekosysteemistä
Aineiden kierto ekosysteemeissä
eniten hiiltä, vetyä, happea, typpeä, fosforia, rikkiä, natriumia, kaliumia, klooria ja magnesiumia
suurin osa biomassasta koostuu vedestä ja hiiliyhdisteistä
1) tuottajat tuottavat orgaanista ainetta
2) kuluttajat muuttavat orgaanista ainetta
3) hajottajat muuttavat takaisin epäorgaaniseksi
ravinteet voivat kiertää ekosysteemissä loputtomasti tai siirtyä muualle
- avoin kierto: pelto -> ravinteita poistuu runsaasti
- suljettu: ravinteet eivät poistu ekosyst.
Energia virtaa ekosysteemin läpi
tärkein energianlähde aurinko -> fotosynteesi
kemosynteesi

ravintoketjun jokaisessa lenkissä osa energiasta muuttaa muotoa ja osa poistuu lämpönä

Ekologinen tehokkuus
= hyötysuhde, jolla eliöt tuottavat biomassaa syömästään ravinnosta
"kuinka suuri osa syödystä energiasta siirtyy seuraavan kuluttajaportaan käytettäväksi"
poistuva energia = ohivirtaus
-> kuluttajia yleensä vain 2 tai 3
jatkotuotanto
kuluttajien tuottamaa biomassaa
ekologinen tehokkuus n. 10%




perustuotanto
tuottajien muodostama biomassa
bruttoperustuotanto
= kasvin aineenvaihdunta + tuottama biomassa
nettoperustuotanto
= kasvin tuottama biomassa
- osa energiasta heijastuu, osa muuttuu lämmöksi, osa läpäisee lehdet
- 40-85% bruttopt.
Ravinto- eli trofiatasot
kasvinsyöjä
pedot
huippupedot
kasvit
Sukkessio
ekosysteemin muuttumista
johtuu kasvualustan biologisista tai geofysikaalisista muutoksista tai lajiston muuttaessa oloja
-soistuminen, paloaukean metsittyminen, merenpohjan kohoaminen ja kuivuminen
kasviyhdyskunnat muuttuvat
-> eläimistö sopeutuu ja muuttuu mukana
Ekosysteemi
Ihminen ja luonto
Ihminen tuhoaa elinympäristöjä
Ihminen sata kertaa yleisempi kuin yksikään nisäkäs aiemmin
täysin häiriöttömiä ekosysteemejä ei ole enää oikeastaan missään -> saasteet
ihminen hävittää tai yksinkertaistaa kokonaisia ekosysteemejä kasvavan väestön, rakentamisen, sekä maa- ja metsätalouden käyttöön
- uhanalaisimpia ovat
trooppiset sademetsät
- metsän raivaaminen maatalouskäyttöön voi kuivilla ja vuoristoisilla alueilla johtaa voimakkaaseen
eroosio
on
- erityisesti kehitysmaissa kantokyvyn ylityksiä väestönkasvun vuoksi
- kosteikot (pirstoutuminen ja kuivatus), tulvivat jokisuistot, koralliriutat (saastuminen, kuluminen, ilmastonmuutos)
Suomessa uhanalaisia ympäristöjä vanhat metsät, lettosuot ja rehevät lehdot, sekä perinnebiotoopit
sukupuuttoaallon nopeus 10 000 -kertainen
Ihminen siirtää lajeja
tarkoituksella ja huomaamattomasti
tulokaslajit usein hyvin sopeutuneita uuteen ympäristöön
-> yhtyneet kilpailemaan paikallisten lajien kanssa
-> aiheuttavat vakavia häiriöitä ekosysteemeihin, sillä ne
syrjäyttävät
paikallisia lajeja luontaisten vihollisten, loisten ja petojen puuttuessa uudelta alueelta
tulokaslajit tuhonneet monia endeemisiä lajeja etenkin valtamerten saarilta
Suomessa mm. minkki, piisami, kanadanmajava, täplärapu, fasaani
Pieneneviä populaatioita uhkaa perinnöllinen rappeutuminen
ekosysteemit pienenevät laikuiksi ihmisen toiminnan seurauksena
laikun koon pienentyessä, sen lajimäärä supistuu ja populaatiot pienenevät
- jos laikut eristyvät toisistaan, geenivirta populaatioiden välillä katkeaa
->
sukusiitos
uhkana
-> jos lajin kanta alle sata, perimä yksipuolistuu, johtaa helposti sukupuuttoon
-> yksipuolistuvat populaatiot tuhoutuvat helpommin elinympäristön muuttuessa
on tärkeää huolehtia, sekä erillisten populaatioiden, että lajin sisäisesen muuntelun säilymisestä
Monimuotoisuuden ylläpitäminen on tärkeää
ekosysteemit ylläpitävät maapallon biologisia, geologisia ja kemiallisia kiertoja
-> ilmakehän koostumus, aineiden kierto, maannoksen muodostus
monilajinen ekosysteemi on vakaa ja tuottava
Avainlaji
= laji, josta monet muut lajit ovat riippuvaisia
- eml. haapa
luonnosta saatava ravinto, lääkeaineet, virkistyminen jne
Kestävä kehitys
= ihmiskunnan tarpeet pyritään tyydyttämään siten, että tulevilla sukupolvilla olisi yhtäläiset mahdollisuudet siihen
mitokondriot maternaalinen
Y-kromosomit paternaalinen
anatominen rakenne
liikkumisasento -> selkäranka kallonpohjaan -> polvinivelen ja lantion rakenne
hampaat -> ravinnonkäyttö, elinikä
lantio -> liikkumisasento + jälk aivojen koko
luiden harjanteet lihasten voimakkuus
ELIÖMAAILMAN KEHITYS
12-15mrd Maailmankaikkeuden synty
4.6 mrd Maapallon synty
aluksi hehkuvan kuuma
jäähtyi -> kiinteä kivikuori ja kaasukehä
- epäorgaanisia kaasuja: hiilidioksidi, hiilimonoksidi, typpi, metaani, ammoniakki, vety, vesihöyry -> osa vedeksi
-> sateet irrottivat mineraaleja ja täyttivät
altaat -> valtameret

ELÄMÄN SYNTY
1) Kemiallinen evoluutio = epäorgaaniset aineet orgaanisiksi voimakkaan UV-säteilyn, salamoinnin, meteoriittipommituksen ja tulivuorenpurkausten energian avulla
-> syntyy nukleiinihappoja ja aminohappoja
2) Rakennusaineet liittyivät yhteen muodostaen makromolekyylejä
3) Makromolekyylit kerääntyivät kalvon sisälle ja muodostivat pisaroita eli kolloideja -> syntyi alkusoluja, joiden perimässä aiheutui paljon mutaatioita ulkoisten olosuhteiden vuoksi
3.5 mrd arkit ja bakteerit
PREKAMBRI = ELÄMÄN ESIHISTORIALLINEN AIKA
Eivät kilpailleet keskenään erilaisten elinvaatimusten vuoksi
UV-säteilyn määrä suuri -> mutaatiot
alkeellinen geeniainesten vaihto
kemosynteesi + toisenvaraiset
3 mrd fotosynteesi
kemosynteesi = energiaa epäorgaanisia aineita hapettamalla
- sulfidit -> sulfaatti -> rikki
- Fe II -> Fe III
- ammonium -> nitriitti -> nitraatti
kilpailuetu
happea -> liukenee meriin -> sitoutuu yhdisteisiin
2 mrd happi kaasukehään
reagoi epäorgaanisten myrkyllisten aineiden kanssa
-> esim metaani ja ammoniakki hävisivät
-> otsonikerros -> UV- määrä hiljalleen vähenemään
eliöille happi myrkkyä
-> valintatekijä
-> ensimmäinen sukupuuttoaalto
-> alkeellinen soluhengitys
1.5 mrd eukaryootit kehittyvät
ensimmäiset yksisoluiset eliöt
UV- säteilyn määrä vähentynyt
endosymbioosi
- pehmytseinäiset bakteerit sulautuivat yhteen -> DNA:n määrä kasvoi -> tumakotelo
- söi pieniä kovaseinäisiä bakteerisoluja
-> soluelimet esim mitokondriot + viherhiukkaset (lisääntyvät itsenäisesti + omat geenit + ribosomit)
solurykelmiä, joiden välillä alkeellista työnjakoa
1 mrd monisoluiset viherlevät
solurykelmän solujen työnjako kehittyy niin pitkälle etteivät ne enää selviydy ilman toisiaan
koko, tehokkuus kasvaa
sukupuolet + suvullinen lisääntyminen
-700 milj
PALEOTSOOINEN MAAILMANKAUSI
Kambrikausi
kambrikauden räjähdys 550 milj
Ordoviki sp
Siluuri
Devoni sp
Kivihiili
Permi sp
MESOTSOOINEN maailmankausi
Trias sp
Jura
Liitu sp
KENOTSOOINEN maailmankausi
65-1.8 Tertiääri
1.8- Kvartääri
Jääkausi -> massasukupuutto
selkäjänteiset
-> koko kasvoi
-> toiminnot monipuolisemmiksi
-> liikkuminen tehostui tukirangan vuoksi
rustokalat 450
-> ei uimarakkoa
-> iholla hammasuomut
-> hyvä hajuaisti
-> sisäinen hedelmöitys -> munat/elävät
luukalat 440
-> uimarakko
-> ulkoinen hedelmöitys
-> suomut
merenpinta nousi jäiden sulaessa
sammalet
otsonikerros vahva
sanikkaiset 400
paljon maakasveja -> CO2 väheni -> lämpötila tippui
matelijat 250
maalla liikkuminen raajat tukiranka
iho kuivuutta
verenkierto ja hengitys tehokkaita
muna -> alkiokalvo, kuori kestää kuivuutta ja kolhuilta
kuivuus
sammakkoeläimet 360
sukupuutto suurin
trias jura meteori -> ilmastonmuutos sukupuutto
200 nisäkkäät
tasalämpöisyys tehokas aineenvaihdunta
yleensä karvapeite
elävät poikaset imetys maidolla
älykkyys
sis hedelmöitys ja parittelukäyttäytyminen
hirmuliskot
linnut 150
koppisiemeniset 130

paljassiemeniset
nisäkkäät linnut ja koppisiemeniset valtaavat tilaa
ihminm
Full transcript