NATURFAG 9
Tone Fredsvik Gregers Elin Kalleson
Silje Hesenget Rosness Stine Skarshaug
NATURFAG 9
Bokmål
Tone Fredsvik Gregers Elin Kalleson
Silje Hesenget Rosness Stine Skarshaug
Innhold
Det levende
1
Evolusjon 4
Alt liv er i slekt 5
Evolusjonsteorien blir til 10
Drivkraften i evolusjon – naturlig utvalg 16
Observasjoner og funn som støtter evolusjonsteorien 20
Sammendrag og begreper 28
Oppgaver 29
Aktiviteter 34
Stoffer og energi
2 Kjemi – stoffer og reaksjoner 36
Kjemiske stoffer og reaksjoner 37
Egenskaper til kjemiske forbindelser 41
Syrer og baser – kjemi på kjøkkenet 48
Kjemiske reaksjonslikninger 52
Sammendrag og begreper 56
Oppgaver 57
Aktiviteter 63
3 Energi og krefter holder verden i gang 70
Krefter overfører og omdanner energi 71
Arbeid 80
Sammendrag og begreper 86
Oppgaver 87
Aktiviteter 91
Kropp og helse
4 Nerve- og hormonsystemet 94
Kroppens kommunikasjonssystemer 95
Nervesystemet 98
Hormonsystemet 106
Sammendrag og begreper 113
Oppgaver 114
Aktiviteter 118
5 Kjønn og identitet – hvem er jeg? 122
Identitet 123
Hva påvirker identitet? 132
Gode kilder 137
Sammendrag og begreper 138
Oppgaver 139
Aktiviteter 142
6 Naturressurser 144
Fornybare og ikke-fornybare naturressurser 145
Bærekraftig bruk av naturressursene 152
Sammendrag og begreper 162
Oppgaver 163
Aktiviteter 168
Stoffer og energi
7 En elektrisk verden 170
Strøm, spenning og resistans 171
Elektriske kretser 180
Elektrisk energi i hverdagen 186
Sammendrag og begreper 191
Oppgaver 192
Aktiviteter 196
8 Informasjonsteknologi og elektronikk 200
Informasjonsteknologi 201
Elektronikk i informasjonsbehandling 207
Sammendrag og begreper 217
Oppgaver 218
Aktiviteter 222
Kropp og helse
9 Påvirkning av kroppens signalsystemer 226
Stoffer som påvirker signalsystemene 227
Sammendrag og begreper 240
Oppgaver 241
Aktiviteter 244
Begreper 246
Stikkord 251
Labvettregler 254
Periodesystemet 255
Jorda
Fotavtrykket vårt er blant avhengig av hvor mye av forbruksvarer, mye vi gjenbruker eller gjenvinner, hvor mye vi reiser med fly), og hvor mye spiser.
Om Solaris 8–10
Solaris 8–10 er delt inn i fire temaer:
Det levende
Stoffer og energi
Kropp og helse
Jorda
naturen inngår insekter i næringskjeder og er proteinrik mat for mange fisker og mindre – kanskje også for mennesker?
Å sette utfor i zipline kan gi adrenalinkick.
Denne inndelingen går igjen på alle tre trinn.
Når du jobber med temaene i Solaris 8–10, er målet at du skal lære om naturen og menneskets plass i den, naturfenomener og hvordan alt henger sammen. Du skal også lære om teknologi og programmering. For å nå målene, skal du blant annet bruke naturvitenskapelige arbeidsmåter.
Selv om vi sier at spenningen påvirker farten til elektronene, beveger de seg ikke spesielt raskt i kretsen. Hvert elektron beveger seg kanskje en millimeter per minutt. Så hvorfor blir det lys i lampa med en gang vi slår på bryteren for å koble inn spenningskilden?
I alle kapitlene finner du:
Når du har jobbet med dette kapitlet, skal du kunne
massen av stearin og oksygengass var lik den totale massen av karbondioksid og vann. Dette gjelder alle kjemiske reaksjoner. Massen til stoffene som reagerer, er lik massen til stoffene som dannes – den totale massen er bevart.
En liten del av jordas befolkning, som hovedsakelig bor i den vestlige og den nordlige delen av verden, har et stort økologisk fotavtrykk. Vi som bor i Norge, tilhører denne delen, og dersom alle skulle levd som oss, ville vi trengt mer enn tre jordkloder for å dekke forbruket av ressurser.
For å forklare dette er det vanlig å bruke en modell. Vi sammenlikner en elektrisk krets med et rør fylt med klinkekuler. Om du dytter en ny kule inn i røret, vil alle kulene dytte på hverandre, slik at det faller en kule ut av røret på motsatt side omtrent samtidig. Men du må dytte mange kuler inn i røret før den første du dyttet inn, faller ut. Hver kule beveger seg altså sakte, men dyttingen – energioverføringen – går raskt.
– beskrive nervesystemet og forklare hvordan nervesignaler overføres fra en celle til den neste
Når du har jobbet med dette kapitlet, skal du kunne – beskrive nervesystemet og forklare hvordan nervesignaler overføres fra en celle til den neste – beskrive funksjonen til noen hormoner og hvor de dannes – beskrive likheter og forskjeller mellom nerve- og hormonsystemet – gi eksempler på noen sykdommer i nerve- og hormonsystemet
– beskrive funksjonen til noen hormoner og hvor de dannes
Verdens beste land?
Modellen med klinkekuler i et rør kan brukes til å forklare hvorfor det elektriske
Læringsmålene forteller hva du skal kunne når du har jobbet med kapitlet.
Adrenalin kalles ofte for flykt- eller kjemp-hormonet og er et godt eksempel på at det er et tett samarbeid mellom hormonsystemet og nervesystemet. Når faren er over, stopper produksjonen av adrenalin på signal fra hypotalamus.
– beskrive likheter og forskjeller mellom nerve- og hormonsystemet
– gi eksempler på noen sykdommer i nerve- og hormonsystemet
Hvert år lager FN en oversikt over alle land i verden rangert etter hvor gode de er å bo i. I mange år var rangeringen bare basert på helse, levestandard, utdanningsnivå og økonomi, og Norge lå på toppen. I 2020 laget FN er ny oversikt, der landenes miljøavtrykk ble tatt med. På denne lista kom Norge på 16. plass.
Før du leser Tenk igjennom hva som skjer i kroppen til sprinteren rett før startskuddet. Hvilke sanser er i bruk? Hvordan gjør kroppen seg klar til å løpe?
Melatonin – jeg vil sove!
Alle opplever å bli trøtte, men har du tenkt over hvorfor du blir mest trøtt om kvelden? Sanseceller i øyet oppfatter at det er mindre lys, og sender nervesignaler til hypotalamus. Hypotalamus videresender nerveimpulsene til epifysen – en kjertel som produserer melatonin. Dette hormonet bidrar til at du blir trøtt og vil sove. Om morgenen når det begynner å bli lyst, avtar produksjonen av melatonin, og du vil etter hvert våkne. På denne måten styres søvnen av lys og mørke gjennom et samarbeid mellom nervesystemet og hormonsystemet.
Før du leser
Kroppens kommunikasjonssystem
Tenk etter . . .
Hva tror du er hensikten med å ta med miljøavtrykk når FN vurderer hvor godt et land er å bo i?
Tenk igjennom hva som skjer i kroppen til sprinteren rett før startskuddet. Hvilke sanser er i bruk? Hvordan gjør kroppen seg klar til å løpe?
Matproduksjon
elektrisk krets, selv om hvert elektron i kretsen beveger Å koble inn en spenningskilde i en krets er som å dytte en ny klinkekule inn i røret. Elektronene svarer til klinkekulene, og siden hele kretsen er full av elektroner, vil dyttingen fra spenningskilden bre seg gjennom hele kretsen med en gang. Elektronene dytter på hverandre så de begynner å bevege seg i samme retning omtrent samtidig. Dyttingen er et elektrisk signal – energioverføring – som beveger seg mye, mye raskere enn elektronene selv – faktisk nærmere lysets hastighet. Det gjør at det går strøm i hele kretsen med en gang du kobler inn spenningskilden – og du får lys i lampa.
Kroppens kommunikasjonssystem
Reflekter
Når hydrogen reagerer med oksygen, blir det dannet vann. Massen av hydrogen og oksygen til sammen vil være lik massen av vannet som blir dannet i reaksjonen.
Før du leser er en oppgave eller aktivitet som setter i gang noen tankeprosesser knyttet til temaet.
Tenk etter… får deg til å tenke videre, eller knytte det du kan fra før opp mot det nye fagstoffet.
Alle dyr har ulike måter å kommunisere på. Vi mennesker kommuniserer med hverandre blant annet gjennom samtaler, tekster, bilder og figurer, men også gjennom kroppsspråk og blikk. For at vi skal oppfatte denne informasjonen og så reagere på en fornuftig måte, må de ulike cellene som kroppen består av, kommunisere med hverandre. Kommunikasjon handler om å sende og motta informasjon, og vi skal se nærmere på hva som skjer når kroppens celler kommuniserer og samarbeider.
Jordbruket bidrar med omtrent en tidel av de globale utslippene av drivhusgasser. Disse kommer fra gjødsling av jorda og fra husdyr. I tillegg bidrar jordbruksmaskiner og transport av den dyrkede maten også til utslipp. Jordbruket legger beslag på omtrent halvparten av det beboelige arealet på jorda og står for størstedelen av vannforbruket. Mat må vi selvfølgelig ha, men hva vi velger å spise, kan gjøre en forskjell.
På hvilken måte er klinkekulemodellen en god måte å beskrive det som skjer i en elektrisk krets? Ser du noen svakheter ved modellen? I så fall hvilke?
Alle dyr har ulike måter å kommunisere på. Vi mennesker kommuniserer med hverandre blant annet gjennom samtaler, tekster, bilder og figurer, men også gjennom kroppsspråk og blikk. For at vi skal oppfatte denne informasjonen og så reagere på en fornuftig måte, må de ulike cellene som kroppen består av, kommunisere med hverandre. Kommunikasjon handler om å sende og motta informasjon, og vi skal se nærmere på hva som skjer når kroppens celler kommuniserer og samarbeider.
Oppgaver og aktiviteter underveis får deg til å stoppe opp og jobbe med det du akkurat har lest.
Søvn og døgnrytme reguleres av hormonet melatonin.
Den viktige søvnen Når vi lærer noe nytt, endres synapsene i hjernen. Søvn er viktig for at disse endringene skal vedvare, slik at vi husker det vi lærer, lenge.
I en kjemisk reaksjon kan atomer verken oppstå eller forsvinne, bare kombineres på nye måter. Derfor har vi like mange atomer av hvert slag på hver side av reaksjonspila. Og fordi hvert atom har en bestemt masse, må også massen til stoffene som reagerer, være lik massen av stoffene som dannes i reaksjonen. Det er dette som menes med massebevaring i kjemiske reaksjoner.
resistans – motstand i kretsen Når det går strøm i en elektrisk krets, vil elektronene treffe på metallioner i ledningen. Dette hindrer bevegelsen til elektronene og dermed strømmen. Vi kaller denne motstanden for resistans.
tenk etter . . . Mange liker å lese på mobil eller nettbrett i senga før de sovner. Hvorfor er ikke det så smart?
Tekst på grønn bakgrunn er tilleggsinformasjon eller utdyping av noe som står i teksten.
Hva leste du nå?
1 Hva forteller en kjemisk formel?
Metallion Fritt elektron
2 Hvordan kan vi se om en reaksjonslikning er balansert?
3 Hva betyr det at massen bevares i en kjemisk reaksjon?
På veien gjennom kretsen støter elektronene hele tiden på hindringer, som gjør at de går saktere, og dermed blir strømstyrken lavere. De aller fleste materialer, også metaller, har en viss resistans
Hva leste du nå? hjelper deg med å se om du har fått med deg det viktigste.
820340xxxx_Solaris9_s170_199.indd 177 28/04/2021 09:55
Etter hvert kapittel er det flere oppgaver og forslag til aktiviteter. Disse kan du gjøre i klasserommet, ute eller på naturfagrommet. Målet med oppgavene og aktivitetene er at når du jobber med dem, skal du se sammenhenger, samtidig som du må bruke og vise at du forstår viktige begreper. Du får også øvd deg på å bruke fagspråket både muntlig og skriftlig.
Sprinterne gjør seg klar.
systemet 109
2 Kjemi – stoffer og reaKsjoner
Sprinterne gjør seg klar.
1 EVOLUSJON
Alle arter som lever i dag, har utviklet seg fra andre arter som levde tidligere – og går vi langt nok bakover i tid, har alle organismer et felles opphav. Studiet av hvordan alt liv på jorda er i slekt, og hvilke mekanismer som gjør at alt liv har vært – og fortsatt er – i endring, kalles evolusjonsbiologi.
Evolusjonsbiologi bygger på Charles Darwins teori fra 1859 om livets utvikling, evolusjonsteorien. Denne teorien legger fremdeles grunnlaget for å forstå både slektskap mellom arter og det store antallet arter på jorda – det biologiske mangfoldet.
Når du har jobbet med dette kapitlet, skal du kunne
– forklare hvordan vi kan vite at alt liv på jorda er i slekt og i endring
– beskrive hvordan Darwin og Wallace kom fram til evolusjonsteorien
– forklare hvordan naturlig utvalg gjør arter tilpasset det miljøet de lever i
– gjøre rede for hvordan ulike observasjoner og funn styrker evolusjonsteorien – og gi noen eksempler
Før du leser
Hva er kjennetegn på liv?
Alt liv er i slekt
Livet på jorda er fantastisk variert – fra ørsmå bakterier som kun lever noen få minutter, til gigantiske hvaler som lever i mer enn hundre år.
Det enorme mangfoldet av liv på jorda har likevel flere grunnleggende likheter. Alle organismer er bygd opp av en eller flere celler, og de har arvestoff (DNA) som bringer egenskapene deres videre fra generasjon til generasjon. De mange fellestrekkene for alt liv på jorda tyder på at alle arter er i slekt og har utviklet seg fra et felles utgangspunkt.
At alt liv er i slekt, ble foreslått av Charles Darwin på midten av 1800-tallet . Han tegnet en modell for å vise hvordan arter er i slekt og at de har en felles stamform.
Tidslinjen viser når ulike livsformer dukker opp. Tallene viser antall år bakover i tid og er basert på fossilfunn.
Vi skal se nærmere på denne utviklingen av livet på jorda som vi kaller evolusjon, og den naturvitenskapelige teorien som forklarer hvordan utviklingen skjer. Men først skal vi ta et blikk 3,5 milliarder år bakover i jordas historie.
De første organismene
De aller første organismene på jorda var encellede organismer uten cellekjerne. De levde i havet for omtrent 3,5 milliarder år siden og dominerte på jorda i nesten 2 milliarder år før det utviklet seg encellede organismer der arvestoffet var beskyttet i en cellekjerne.
Å være en encellet organisme kan ha noen fordeler, noe bakteriene og encellede dyr og alger er bevis på. Men flere celler som samarbeider, gir også mange fordeler. I en flercellet organisme kunne celler utvikle seg til å utføre ulike oppgaver i organismen, som bevegelse, sansing, fordøyelse og formering, og disse cellene dannet vev og organer. I havet ble det med tiden utallige flercellede livsformer i alle størrelser og fasonger, og noen organismer beveget seg etter hvert opp på land. På land varierte miljøet veldig. For eksempel var det store forskjeller i temperatur og fuktighet fra sted til sted, og artene som utviklet seg på land, tilpasset seg de ulike forholdene.
Milliarder år
cellenemed cellekjerne Deførste encellede organismene BakteriermedOksygeninnholdetfotosyntese
Cellermed cellekjerne utviklersegtil soppceller, dyrecellerog planteceller
900millionerår: Deførste flercellede organismene
500millionerår: Deførste landlevende organismene
400millionerår:Insekterogdyrmedfire lemmer
utvikling av plante- og dyreceller
Noen av de første, encellede organismene på jorda utviklet evnen til å drive fotosyntese. Dermed kunne de utnytte energien i sollyset til å produsere glukose slik at de fikk energi til livsprosessene. Disse organismene klarte seg bra og formerte seg raskt, og siden det blir dannet oksygen i fotosyntesen, ble det etter hvert store mengder oksygen i atmosfæren. Noen organismer tålte ikke den høye konsentrasjonen av oksygen og døde ut, mens andre klarte å utnytte oksygenet til å bryte ned energirik glukose og frigjøre energi – de hadde en form for celleånding.
De første encellede organismene som hadde celleånding, hadde ikke cellekjerne. Noen av disse cellene invaderte celler med cellekjerne og var opphavet til strukturer som vi i dag kjenner som mitokondrier. Slik startet utviklingen av dyrecellene. Noen celler med mitokondrier inngikk etter hvert et samarbeid med encellede organismer som hadde fotosyntese. Disse utviklet seg så til det vi i dag kjenner som kloroplaster. Dermed kunne cellene både skaffe seg næring gjennom fotosyntesen og utnytte denne næringen i celleåndingen. Slik startet utviklingen av planteceller.
Bakterie med fotosyntese
Bakterie med celleånding
Celle med cellekjerne
Utviklingen av dyre- og planteceller i havet
slektstre – en modell
Utviklingen fra de første encellede organismene til dagens enorme mangfold av ulike arter har tatt milliarder av år, og både utdødde og nålevende arter er en del av livets historie. Den store variasjonen i arter på jorda er det vi kaller biologisk mangfold. Menneskene er kun én av mange millioner unike arter som lever på jorda i dag.
Plantecelle
De første bakteriene
Dyrecelle
Dette enkle slektstreet viser at artene A, B og C har utviklet seg fra en felles stamform. Artene A og B har utviklet seg videre fra en felles stamform og er nærmere i slekt med hverandre enn med art C.
For å få en oversikt over de mange ulike artene som har levd og lever i dag, og hvordan de er i slekt, trenger vi en modell. Den vanligste modellen likner et tre med stammer og greiner og kalles derfor et slektstre. Ytterst på tuppene av greinene befinner dagens liv seg. Beveger vi oss innover på greinene beveger vi oss bakover i tid. Når vi møter på en forgreining, viser dette at det har blitt dannet en ny art. Greiner nær hverandre er nærmere i slekt enn greiner langt fra hverandre. Stammen på treet viser at alle arter har en felles stamform.
Det er flere måter å framstille et slektstre på. Noen ser ut som virkelige trær, mens andre blir mer skjematisk framstilt. Sammenlikn dette slektstreet med modellen Darwin tegnet. Ser du noen likheter?
Felles stamform for A og B
Artsdannelse
Felles stamform for A, B og C
Artsdannelse
Bakover i tid
Primatene – menneskets slektninger
Art A
Art B
Art C
Slektstreet til noen av dagens primater. Den første forgreiningen vi møter når vi beveger oss innover vår egen grein, er en felles stamform som vi deler med de to sjimpanseartene.
Det moderne mennesket utviklet seg i Afrika for rundt 300 000 år siden og er en relativt ung art på jorda. Slektstreet nedenfor viser at vi mennesker tilhører primatene – en gruppe pattedyr som blant annet omfatter alle arter av aper.
Forskere har funnet ut at bare noen få prosent av menneskets DNA er forskjellig fra DNA-et til vår nærmeste slektning sjimpansen. Slektstreet viser dette ved at greinene sitter nær hverandre, og for 6–7 millioner år siden delte vi en felles stamform med sjimpansene.
Mennesket
Sjimpanse
Dvergsjimpanse
Felles stamform 6–7 millioner år bakover i tid
Gorilla Orangutang
Gibboner
Finn svar – slektstre
Se på slektstreet til noen av dagens primater og finn ut hvilke som er mest i slekt med hverandre. Hvem er mennesket mest og minst i slekt med?
Primatene har en rekke likhetstrekk. Øynene peker framover og gir et godt dybdesyn, de har to armer og to bein istedenfor fire bein som de fleste andre pattedyr, og de har hender og føtter istedenfor poter og negler istedenfor klør. I tillegg har alle primater mulighet til å gripe tak i trær og redskaper med hender og føtter. Men selv om mennesket har gripehender, har vi ikke evnen til å gripe med føttene på samme måte som de andre primatene, som lever store deler av livet i trærne.
I dag er det kun én menneskeart som lever på jorda – Homo sapiens. Andre arter – for eksempel Homo neanderthalensis – neandertalerne –døde ut for omtrent 30 000 år siden. Forskere antar at Homo sapiens utkonkurrerte neandertalerne, blant annet ved å utvikle redskaper, språk og et avansert sosialt liv.
Navn på arter
Alle arter har et todelt latinsk navn – det første for slekt, det andre for art. Det var Carl von Linné (1707–1778) som lagde systemet, og vi bruker det også i dag til å navngi nye arter som blir kjent. Linné ga det moderne mennesket navnet Homo sapiens som betyr «det vise mennesket».
De latinske navnene til bringebær (Rubus idaeus) og bjørnebær (Rubus fruticosus) viser at de tilhører samme slekt.
Homo sapiens og Homo neanderthalensis levde side om side i mer enn 150 000 år, og nylig fant forskere ut at dagens mennesker har arvestoff, DNA, som stammer fra neandertalerne. Det betyr at sapiens og neanderthalensis kunne få barn sammen.
Jean-Baptiste Lamarck (1744–1829)
Alt liv har altså et felles opphav. Men hvordan kan vi vite det? Hvordan er det mulig å finne svar på spørsmål om livets opprinnelse og utviklingen av det store biologiske mangfoldet når det har foregått over milliarder av år? Dette skal det handle om nå.
Hva leste du nå?
1 Når oppsto de første organismene på jorda?
2 Hva er en primat?
3 Hva mener vi med biologisk mangfold?
4 Hva er et slektstre?
Evolusjonsteorien blir til
Livet på jorda har altså utviklet seg fra enkle encellede organismer til flercellede, komplekse organismer som løvetann, havørn, torsk og oss mennesker. Det har riktignok tatt 3,5 milliarder år, men hvordan og hvorfor skjer denne langsomme, gradvise utviklingen? Og hvordan kan den ha ført til det enorme artsmangfoldet på jorda?
Endringer i artenes egenskaper og utvikling av nye arter over tid kaller vi evolusjon. Fagfeltet som i dag studerer evolusjon, blir kalt evolusjonsbiologi og omfatter studier av hvordan arter er i slekt og mekanismene bak livets utvikling. Evolusjonsbiologi bygger på en nesten 200 år gammel teori, nemlig evolusjonsteorien.
Det er spesielt den britiske naturforskeren Charles Darwin som har fått æren av å ha kommet fram til teorien om evolusjon. Darwins arbeid om livets utvikling var revolusjonerende på hans tid, og han presenterte sin teori i 1859 i boka «Artenes opprinnelse». Vi skal se nærmere på hvilke observasjoner Darwin gjorde, men det var særlig én annen naturforsker før Darwin som hadde liknende teorier, nemlig Jean-Baptiste Lamarck.
jean-Baptiste lamarck – kan det vi lærer, gå i arv?
I 1809 publiserte Lamarck sin teori om livets utvikling. Han antok at de egenskapene en organisme har tillært seg i løpet av livet, kan overføres til neste generasjon. Teorien hans kan forklares med et eksempel.
Ifølge Lamarcks teori hadde sjiraffene i utgangspunktet kort hals. Men sjiraffen måtte strekke halsen for å få tak i løvet høyt oppe i trærne, og slik ble halsen gradvis lengre. Evnen til å få litt lengre hals gikk i arv til neste generasjon, og når dette gjentok seg generasjon etter generasjon, endte sjiraffen opp med kjempelang hals. Lamarck mente altså at tillær te egenskaper gikk i arv til neste generasjon.
Tenk etter . . .
Det sies at nordmenn er født med ski på beina. Hva tror du ligger i det? Hvordan stemmer dette med Lamarcks teori? Forklar.
I dag vet vi at Lamarck hadde både litt rett og litt feil. Han hadde rett i at arter kan tilpasse seg et endret miljø, og dette kan føre til at det utvikles nye arter over tid. Men det er ikke riktig at egenskaper man har utviklet i løpet av livet, kan overføres til avkommet.
Charles Darwin – observasjonens mester
Flere av Darwins hypoteser tok utgangspunkt i Lamarcks ideer. Darwin kom likevel fram til at det måtte være andre mekanismer som var årsaken til at arter endrer seg – og nye oppstår – enn at egenskaper som man har tillært seg, går i arv.
Charles Darwin ble født i England i 1809, og som barn likte han å være ute i naturen og samle på alt han fant. Han bestemte seg først for å bli lege, men fant ut at han ikke var så glad i å se blod, og studerte teologi isteden. Like etter studiene ble han invitert med på en ekspedisjon med skipet HMS Beagle.
Charles Darwin (1809–1882). Som barn likte Darwin seg aller best sammen med planter og dyr i naturen. Her er han 31 år.
Evolusjonsteorien tok form under Darwins ekspedisjon med HMS Beagle.
En ekspedisjon verden rundt
HMS Beagle satte av gårde rett før nyttår i 1831, og det skulle gå nesten fem år før Darwin var tilbake i England.
Darwin var ivrig etter å samle inn arter av sjødyr, insekter og fugler som han beskrev nøye. Han observerte også hvordan landskapet og leveforholdene varierte i de ulike landene og stedene han besøkte, og
Kart
som viser Darwins reise med HMS Beagle
hvordan plante- og dyrelivet endret seg etter forholdene fra kyst til skog og fjell.
Flere steder fant han fossiler, kjempestore beinrester og hodeskaller fra dyr som ikke lenger eksisterte. Det fikk ham til å stille spørsmål ved hva som hadde forårsaket at noen arter døde ut. At artene hadde endret seg, tydet på en utvikling. Dette satte datidens rådende forestilling om at alt liv var skapt av en gud, på prøve. Darwin reflekterte over hvordan de utdødde artene kunne være i slekt med nålevende arter, og det førte til en hypotese om at livet stadig er i endring, og at ingen livsformer er som de alltid har vært.
Evolusjonsteorien tar form
Darwin bearbeidet dataene sine da han kom hjem fra ekspedisjonen med HMS Beagle, og brukte mange år på å gruppere og systematisere alle tekstene han hadde skrevet og alt han hadde tatt med seg av planter, dyr og fossiler.
Sentralt i Darwins arbeid var kunnskapen om at avl på husdyr og matplanter kunne føre til arter med endrede egenskaper. Gjennom målrettet avl, såkalt kunstig utvalg, kan vi velge de individene som har de egenskapene vi ønsker – som høyere melkeproduksjon hos kyr eller planter som tåler tørke bedre – og avle videre på disse individene. Egenskapene går i arv og videreføres til neste generasjon.
Darwin mente at når vi mennesker kunne avle på bestemte egenskaper hos både dyr og planter, måtte naturen kunne gjøre det samme. Etter hvert begynte han å danne seg et bilde av hvordan livet på jorda kan ha utviklet seg.
Alle hunder stammer fra ulven, men gjennom målrettet avl på bestemte egenskaper har vi i dag omtrent 400 hunderaser med ulikt utseende og ulike egenskaper.
Individ, art og populasjon
Et individ er én enkelt organisme. To individer tilhører samme art dersom de kan pare seg med hverandre og få avkom som igjen kan få avkom. En populasjon er en samling individer av samme art innenfor et begrenset geografisk område.
Han forsto følgende: For at et individ skal kunne overleve et sted, må det ha tilstrekkelig tilgang på ressurser som vann, mat og gjemmesteder. Siden det ofte ikke er nok ressurser til alle individene i en populasjon, vil det bli konkurranse om ressursene. De individene som kan utnytte ressursene best, vil overleve og få avkom. Men hva bestemmer hvem som vinner fram i konkurransen om de knappe ressursene?
Darwin hadde observert at det var variasjon i egenskaper blant individene i en populasjon, og at disse egenskapene ble overført fra foreldre til avkom – de var arvelige. Individer med egenskaper som gjør dem gode til å konkurrere om de begrensede ressursene, vil ha en fordel og dermed større sannsynlighet for å overleve og få avkom. Avkommene vil arve de gunstige egenskapene til foreldrene og dermed være godt rustet i kampen om de knappe ressursene, og selv kunne bli foreldre.
Darwin innså at det er en utvelgelse i naturen av de individene som best klarer å utnytte tilgjengelige ressurser, altså de som har de egenskapene som er best tilpasset miljøet. Dette blir kalt utvelgelse ved naturlig utvalg. En kontinuerlig utvelgelse av de best tilpassede individene fører til en utvikling av arten – evolusjon. Dersom slik utvelgelse får foregå over mange nok generasjoner, vil endringene i artens egenskaper kunne bli så store at den har blitt en ny art.
Darwin forsto at det sterke presset på en art om å tilpasse seg til omgivelsene, er den viktigste mekanismen som driver evolusjonen – altså livets utvikling.
Et brev til Darwin
En annen engelsk naturforsker, Alfred Russel Wallace, var i likhet med Darwin veldig opptatt av å forstå hvordan livet utvikler seg. Også Wallace var ute på ekspedisjon og drev feltarbeid. Han var særlig opptatt av hvordan plante- og dyrelivet endret seg over store geografiske områder, og forsto at arter måtte utvikle seg ved en utvelgelse av de organismene som til enhver tid var best tilpasset – altså ved naturlig utvalg.
Wallace kjente til Darwins ekspedisjon med HMS Beagle, og i 1858 sendte han et brev til Darwin der han beskrev sin teori om evolusjon ved naturlig utvalg. Det fikk fart på Darwin som nå hadde brukt mer enn 20 år på å samle bevis for sin teori. Og i 1859 fikk Darwin endelig publisert alle sine ideer i det vi i dag anser som et av naturvitenskapens viktigste verk – nemlig boka «Artenes opprinnelse».
Darwin er den av de to som har fått aller mest oppmerksomhet og ære for evolusjonsteorien. Årsaken til det er det enorme datamaterialet og grundige arbeidet han hadde lagt ned i forhold til Wallace. Darwin og Wallace regnes i dag likevel som de to forskerne som foreslo evolusjon ved naturlig utvalg.
Arbeidene til Darwin og Wallace viste altså at arter kan utvikle seg over tid, og at de har et felles opphav. Dette utfordret den gamle tankegangen om at artene var skapt av en guddommelig kraft, og førte til heftig debatt. Siden den gang har vi fått mye ny kunnskap som støtter og utfyller evolusjonsteorien, og den regnes nå som en av de viktigste naturvitenskapelige teoriene vi har. Darwins evolusjonsteori danner i dag grunnlaget for evolusjonsbiologi som fagfelt.
Tenk etter . . .
Charles Darwin sa: «Det er ikke de sterkeste eller de mest intelligente som vil overleve,men de som er best i stand til å takle forandringer.» Hva tror du han mente med dette?
Hva leste du nå?
1 Hva er evolusjonsbiologi?
2 Hvilket bidrag hadde Lamarck til evolusjonsteorien?
3 Hva er kunstig utvalg?
4 Hvorfor er det en fordel å være god til å konkurrere om tilgjengelige ressurser?
5 Hva var årsaken til at Darwin plutselig fikk hastverk med å publisere «Artenes opprinnelse»?
Alfred Russel Wallace (1823–1913) skrev brev til Darwin og foreslo evolusjon ved naturlig utvalg.
«On the Origin of Species» – «Artenes opprinnelse» –kom i seks ulike utgaver.
Drivkraften i evolusjon – naturlig utvalg
Evolusjon handler om at alle arter på jorda har utviklet seg fra andre arter som har levd tidligere, og at alle arter fortsatt er i utvikling. Den viktigste mekanismen som gjør at arter tilpasser seg endringer i levemiljøet sitt, er naturlig utvalg – det vil si en utvelgelse av de individene som til enhver tid er best tilpasset omgivelsene.
Individer i en populasjon med marihøner vil variere både i farge og prikkemønster. Dersom egenskapene er arvelige og de har betydning for marihønenes evne til å overleve og få avkom, vil naturlig utvalg påvirke utviklingen av marihønene.
Når en art endrer seg uten at det blir en ny art, kaller vi det mikroevolusjon.
Når en art endrer seg så mye at det blir en ny art, kaller vi det makroevolusjon.
Naturlig utvalg forutsetter at individene i en populasjon er litt ulike, slik at noen er bedre tilpasset leveforholdene enn andre. Disse individene vil ha fordeler i konkurransen med andre som ikke har de sammen egenskapene, og dermed større sjanse for å overleve og få avkom. Når dette gjentas i generasjoner, kan det føre til at typiske egenskaper for en art endrer seg. Noen ganger endrer arten seg uten at det blir en ny art, men gitt nok tid kan egenskapene forandre seg så mye fra de opprinnelige at det blir en ny art.
Leveforholdene i et område påvirkes av både de biotiske faktorene, som tilgang på mat eller evnen til å gjemme seg eller kamuflere seg, og de abiotiske faktorene, som lys, vann og temperatur.
Bjørkemålerne i England
Et klassisk eksempel på naturlig utvalg er fra England på 1800-tallet. Sommerfuglarten bjørkemåler finnes i flere nyanser fra helt lys til helt mørk. Fargen på vingene er arvelig, som betyr at avkom mest sannsynlig har samme farge på vingene som det foreldrene har. De lyse bjørkemålerne var godt gjemt på de lyse delene av bjørkestammene, mens de mørke kamuflerte seg mot de mørke partiene på stammene.
Utover 1800-tallet vokste Englands kullindustri, og forurensningen i byene økte. Bjørkestammene ble etter hvert mørke av kullstøv. Dette førte til at de mørke bjørkemålerne klarte seg bedre enn de lyse, fordi de var bedre kamuflert. De lyse bjørkemålerne ble lettere oppdaget av fugler som jaktet på dem, slik at færre lyse overlevde. Rundt 1900 var
det nesten ingen hvite bjørkemålere igjen. Tilpasning til miljøforandringene førte ikke til utvikling av en ny sommerfuglart, men bare til endring i fargen. Det ble mindre variasjon.
Tenk etter . . .
På 1900-tallet ble industrien i England mindre forurensende,og bjørkestammene fikk etter hvert tilbake sitt naturlige utseende med hvite og mørke partier.Hva tror du hendte med de få hvite bjørkemålerne som var igjen?
skilpaddene på Galápagos
Galápagos er en vulkansk øygruppe i Stillehavet nesten 1000 km vest for Ecuador. Navnet stammer fra det spanske ordet galápago som betyr skilpadde. Alle øyene har ulike arter av elefantskilpadde, som blant annet kjennetegnes ved ulike ryggskjold. Hvordan skilpaddene en gang kom til øyene, er usikkert, men en hypotese er at individer av en bestemt skilpaddeart ble drevet mot øygruppen fra Sør-Amerika med Perustrømmen.
Blant bjørkemålerne er det stor variasjon – noen er lyse, og andre er mørkere, og de kan kamuflere seg på ulike steder på bjørkestammen.
Perustrømmen går langs vestkysten av Sør-Amerika og er et eget økosystem.
Skilpadder med kort hals og lav bue på ryggskjoldet lever på øya Santa Cruz, mens skilpadder med lang hals og høy bue på ryggskjoldet lever på øya Pinta. Totalt er det 11–12 ulike elefantskilpaddearter på de sju Galápagosøyene.
Siden klima og leveforhold var forskjellig på de ulike øyene, utviklet skilpaddene ulike tilpasninger. På øyer med mye gress og andre planter på bakken utviklet artene kort nakke og korte bein og et klokkeformet ryggskjold. Disse tilpasningene gir god beskyttelse mens individene spiser maten på bakken. På øyer med tørrere klima er det mindre gress og planter på bakken, men mer trær og busker som gjør at maten er høyere opp. Skilpaddene på disse øyene har utviklet lengre nakke, lengre bein og et sadelformet ryggskjold for å kunne strekke seg opp mot maten. De ulike artene av skilpadder vi finner på Galápagos i dag, er et resultat av naturlig utvalg over tusenvis av generasjoner.
«Darwins finker» på Galápagos
På Galápagos finnes det en guppe på 14 fuglearter som kalles «Dar wins finker», som alle har ulik fasong på nebbet. Darwin samlet inn flere av artene, men det var den engelske fugleforskeren John Gould (1804–1881) som faktisk forsto at fuglene tilhørte ulike arter ved å studere nebbet deres.
Fuglene som Darwin studerte på Galápagos, er blitt kalt «Darwins finker», men er egentlig spurvefugler.
Små nebb er tilpasset små frø, mens store og kraftige nebb er tilpasset store og harde frø. Siden det vokser planter med ulik type frø på de forskjellige øyene, har de ulike fugleartene over tid tilpasset seg miljøet på de ulike øyene og utviklet seg til unike arter. «Darwins finker» er blitt ett av de mest kjente eksemplene på at evolusjon skjer ved naturlig utvalg.
Evolusjon trenger ikke ta lang tid. Et amerikansk ektepar, Peter og Rosemary Grant, studerte «Darwins finker» fra 1973 til 2013. De ulike fugleartene levde av ulike typer frø, men etter tørkeperioder kunne det bli alvorlig mangel på visse typer frø. Ekteparet observerte fugler med nebb som etter bare ett år hadde blitt bedre tilpasset de frøtypene som var tilgjengelige. Med dette viste de at evolusjon kan skje i ekspressfart og ikke nødvendigvis ta millioner av år slik vi ofte tenker når vi snakker om evolusjon.
Diskuter
Studer nebbet på de åtte fugleartene på figuren, og diskuter forslagene til hvordan de ulike artene får i seg mat, med en medelev. Kople forslagene med hver sin fugleart. Tror du noen av artene kan spise den samme maten? Begrunn svaret.
Forslag til hvordan fuglene på figuren får i seg mat:
– spiser frø
– river i stykker byttet
– hakker i bark
– klipper over gress og andre planter
– spidder fisk
– spiser konglefrø
– spiser insekter
– søker etter mat i jord og mudder
Hva leste du nå?
1 Hva menes med naturlig utvalg?
2 Nevn et eksempel der naturlig utvalg har ført til dannelsen av nye arter.
3 Nevn et eksempel der naturlig utvalg har ført til tilpasning av en art.
4 Nevn et eksempel på at evolusjon kan skje i ekspressfart.
Korsnebb
Sanger
Forskere leter etter fossiler i Gran Dolina – et stort arkeologisk område i Spania.
Observasjoner og funn som støtter evolusjonsteorien
Evolusjon handler om at alt liv på jorda er i endring og i slekt. På sin tid var Darwins evolusjonsteori kontroversiell, men i dag finnes det mange observasjoner og funn som støtter teorien. De siste 160 årene har forskning på evolusjon riktignok både utviklet og justert Darwins teori. Vi skal se litt på hva slags vitenskapelige observasjoner og funn som evolusjonsbiologene støtter seg til.
Fossiler
Fossiler er rester etter tidligere livsformer på jorda. Om livet ikke var i endring, ville fossiler vært like de artene som finnes på jorda i dag, men det er de ikke. Fossiler beviser at livet på jorda var veldig annerledes i tidligere tider enn de artene som eksisterer nå.
Vi vet ikke eksakt hvor mange arter som lever på jorda i dag. Det som er sikkert, er at dette bare er en liten andel av alle de artene som har eksistert siden livets opprinnelse.
Det er funnet fossiler av omtrent 300 000 utdødde arter. Ut fra disse har forskere dannet seg et bilde av hvordan livet på jorda så ut for millioner av år siden, og hvordan det har endret seg fram til i dag. Noen eksempler er dinosaurer som levde 233–66 millioner år før vår tid, og mammuten som døde ut ved slutten av siste istid, og som er i slekt med dagens elefanter. Sabeltanntiger og irsk kjempehjort forsvant også for omtrent 10 000 år siden da mange av de store planteeterne døde ut.
Datering av fossiler
Tenk etter . . .
Det har vært flere masseutryddelser opp gjennom historien på grunn av endringer i miljøet på jorda.Hva tror du er årsakene til at mange arter forsvinner i dag?
Fossiler er rester av planter eller dyr som har blitt bevart i avsetningsbergarter. Fossilene er derfor like gamle som bergartene de ligger begravd i. De yngste bergartene ligger øverst og de eldste nederst. Slik kan vi finne ut hvilke fossiler som er eldst og yngst i forhold til hverandre.
Det er også mulig i en del tilfeller å bestemme den absolutte alderen på en bergart og dermed på fossilet. En metode er å måle forholdet mellom mengden av noen spesielle uran- og blyatomer i mineralkorn. Dette forholdet endrer seg med tiden, og når man vet hvor fort det skjer, kan forskerne finne ut hvor lenge det er siden mineralet ble dannet.
Fossiler forteller oss at det livet vi observerer på jorda i dag, ikke er sånn livet alltid har sett ut. Dette tyder på at det har foregått en evolusjon. Elefanten er en nær slektning av den utdødde mammuten.
Archaeopteryx uttales arkeopteryks.
overgangsformer
Da Darwin ga ut «Artenes opprinnelse», var det funnet langt færre fossiler enn det vi kjenner til i dag. Rekka av fossiler er fortsatt ufullstendig, men i dag har vi mange flere fossiler som er bindeledd, eller overgangsformer, mellom tidligere utdødde arter og dagens arter.
Dagens fugler stammer fra dinosaurene. Det vet vi fordi det på 1860-tallet ble funnet et fossil av et nesten komplett skjelett av noe som liknet både en dinosaur og en fugl. Dyret fikk navnet Archaeopteryx og er en overgangsform mellom dinosaurer og fugler. Funnet av fossilet styrket Darwins teori om at livet er i utvikling. I dag er det funnet flere fossiler av Archaeopteryx som anses å være verdens mest kjente utdødde dyr.
Basert på fossilet av Archaeopteryx til venstre har forskere kommet fram til at denne overgangsformen mellom dinosaur og fugl kan ha sett ut som modellen til høyre.
Fossiler kan fortelle oss mye om livet på jorda i tidligere tider. Ida var rundt sju år, og hun hadde fremdeles melketenner. Den venstre armen hennes var brukket. Forskerne tror at Ida druknet. Slekts- og artsnavnet til Ida er Darwinius masillae
Et annet eksempel er det verdensberømte fossilet Ida – et 47 millioner år gammelt fossil av et apeliknende dyr. Forskere mener hun kan være en overgangsform til flere av dagens aper. Dersom det stemmer, kan det fortelle oss mye om hvordan våre forfedre levde for millioner av år siden.
Rester etter våre forfedre
Mennesket har en rekke trekk som langt tilbake i tid hadde en funksjon, men som ikke har det lenger. Halebeinet er et eksempel. Det har i dag ikke funksjon som hale, men er et tegn på at vi har utviklet oss fra dyr som hadde hale. I dag er halebeinet isteden et festepunkt for muskler rundt endetarmen. Visdomstennene som var nyttige for våre planteetende forfedre, er et annet eksempel. Disse er i dag bare til trøbbel for mange og må ofte trekkes. Blåhvalene har lunger og rester etter bakbein fra sine forfedre som levde på land.
Men hvorfor har mennesket fremdeles ekstra tenner og rester etter hale, og hvorfor har blåhvalen lunger når den lever hele sitt liv i vann?
Fosterutvikling hos ulike arter.
Tidlig i fosterutviklingen
Midtveis i fosterutviklingen
spalter
For hvalen kan det jo virke krevende at den må opp til overflaten for å trekke pusten mange ganger om dagen, når fisk har løst et liv i vann med gjeller. Men det å utvikle gjeller når utgangspunktet er lunger, er svært vanskelig, og så lenge hvalen har klart å overleve og få avkom, har dette vært en god nok løsning i de 50 millioner årene hvalen har eksistert. Så lenge restene etter forfedrene ikke har noen betydning for overlevelse og evne til å få avkom, så er det altså heller ikke noe press på å fjerne dem. Dette viser at evolusjonen ikke er perfekt, men akkurat god nok til å sikre artenes evne til å overleve og få avkom.
Fosterutvikling
Allerede på 1830-tallet observerte naturforskere at alle dyr med ryggrad likner hverandre tidlig i fosterlivet. Da har både frosk, fisk og mennesket hale og anlegg til gjeller. Hos både frosk og mennesket tilbakedannes disse trekkene, mens de utvikles videre hos fisk.
Anlegg til forlemmer
Anlegg til baklemmer
slutten av fosterutviklingen
Reflekter
Figuren viser fosterutvikling hos ulike arter. Reflekter over likhetene mellom artene. Hva forteller dette deg?
Mot
Gjelle-
Gjellespalter
Hale
Hale Gjeller
FiskSalamanderSkilpadde Kylling Menneske
v i likner hverandre
Sammenlikner vi skjelettstrukturen hos mennesker og andre dyr, finner vi likheter. Armen din består av tre knokler – én i overarmen og to i underarmen – det samme gjelder for forbeina til katten, finnene til hvalen og vingene til flaggermusa. Selv om bruken er helt forskjellig, er oppbygningen ganske lik og vitner om at vi har utviklet oss fra en felles stamform.
Humerus
Radius
Ulna
Biogeografi
Vitenskapen om utbredelsen av ulike planter og dyr på jorda kalles biogeografi og er knyttet til jordas platebevegelser. Da kontinentene for omkring 200 millioner år siden lå samlet i superkontinentet Pangea, hadde mange arter mulighet til å spre seg over store områder. Da Pangea sprakk opp, var ikke lenger landjorda en del av et superkontinent. Artene som befant seg på de nye, isolerte delene av landjorda, utviklet seg over tid til å bli forskjellig fra hverandre.
Når vi studerer et kart over fordelingen av dyr og planter på jorda, finner vi at ulike grupper av arter dominerer på hver sine kontinenter og landmasser. I Australia, som er et av de mest isolerte kontinentene, finner vi for eksempel mange unike arter som pungdyr og koala. Elefantskilpaddene på Galápagos er et annet eksempel på arter som kun finnes ett sted. Noen arter finnes på flere kontinenter, for eksempel ulv, reinsdyr, moskus, elg og hjort, som vi finner både i NordAmerika og de nordlige områdene av Europa og Asia. Dette skyldes at
De tre knoklene i armen kalles humerus, radius og ulna og finnes i flere ulike dyrearter – inkludert mennesket.
Menneske Gepard
Hval
Flaggermus
Koalaene finnes kun i Australia. De er i dag utrydningstruet fordi skogen de lever i, hogges eller brennes for å få landområder til jordbruk eller byutvikling.
kontinentene har vært forbundet, ikke bare under Pangea, men også da store ismasser dannet forbindelse mellom kontinenter – som under siste istid.
Det kan også være store forskjeller i plante- og dyrelivet innenfor et kontinent, for eksempel på det eurasiske kontinentet der både Europa og Asia ligger. Det er både fordi klimaet varierer fra kaldt til varmt og fra tørt til fuktig, og fordi geografiske barrierer som de høye Himalayafjellene og den tørre Gobiørkenen hindrer arter i å spre seg. Dermed utvikler artene seg innenfor avgrensede områder, der de er tilpasset de lokale forholdene slik evolusjonseorien tilsier.
Finn svar
Se på kartet og lokaliser følgende arter: pingviner, elefanter, krokodiller og spekkhoggere. Hvor finner du dem, og hvilke tilpasninger har disse dyra til sine leveområder?
Noen dyr finnes kun på ett kontinent eller i ett område. Hvorfor er det slik, tror du?
Hva leste du nå?
1 Forklar hvordan fossiler kan si noe om utdødde arter.
2 Hvordan kan rester fra våre forfedre si noe om hvem vi stammer fra?
3 Hvordan kan skjelettstruktur si noe om hvem vi stammer fra?
4 Hvordan kan biogeografi si noe om hvor ulike arter har utviklet seg?
Evolusjonsbiologien i dag
Darwins evolusjonsteori og evolusjonsbiologi som fagfelt hjelper oss med å forklare det enorme biologiske mangfoldet på jorda og hvordan alt liv er i slekt. Selv om andre før Darwin hadde tanker om at livet på jorda endret seg over tid, var det Darwin som først forsto den viktigste mekanismen for hvordan arter endrer seg, nemlig gjennom naturlig utvalg.
De senere årene har forskerne fått flere nye metoder og teknikker for å undersøke slektskap mellom arter. Blant annet kan de i dag studere og analysere DNA. Ved å se etter likheter og forskjeller i artenes DNA kan forskerne finne ut hvordan arter er i slekt med hverandre på en helt annen måte enn det som var mulig bare for noen tiår siden.
Dette har ført til ny kunnskap om allerede kjente arter som har fått nye navn eller blitt flyttet til nye eller andre slekter. Kartlegging av arters DNA har også ført til oppdagelsen av nye arter. Faktisk har DNAanalysene gjort det mulig å lage en enda mer detaljert utgave av livets tre. Likevel regner forskerne med at kanskje bare 30 prosent av alle artene på jorda er kjent.
Et stort internasjonalt forskningsprosjekt har som mål å kartlegge DNA-et til alle nålevende arter av planter, dyr, sopp og alger – altså alle organismer som er bygd opp av celler med cellekjerne. Målet med prosjektet er å få kjennskap til og kunnskap om alle jordas arter. Kunnskap om arter som er i ferd med å dø ut, er viktig for å kunne ta vare på økosystemene og det biologiske mangfoldet på jorda.
Et slektstre som viser det store biologiske mangfoldet på jorda i dag. Metazoa er dyrerikt og Archaeplastida er planteriket.
sAMMENDRAG
Evolusjon handler om at alle arter har utviklet seg fra arter som har levd tidligere, og at livet alltid har vært, og fremdeles er, i endring. Kunnskap om evolusjon hjelper oss med å forstå det enorme biologiske mangfoldet av arter som lever på jorda i dag. Fagfeltet som studerer evolusjon, kalles evolusjonsbiologi og bygger på Charles Darwins teori om livets utvikling –evolusjonsteorien. I boka «Artenes opprinnelse» fra 1859 foreslo Darwin naturlig utvalg som en mekanisme for hvordan evolusjon foregår.
Naturlig utvalg ansees i dag som den aller viktigste mekanismen for evolusjon og forutsetter at individene i en populasjon er litt ulike. Noen individer er bedre tilpasset leveforholdene enn andre og vil ha fordeler i konkurranse med andre. Disse har større sjanse for å overleve og få avkom. Når dette gjentas i generasjoner, kan det føre til at typiske egenskaper for en art endrer seg. Noen ganger er endringene små uten at det dannes nye arter. Andre ganger er endringene større, og nye arter utvikles. De nye artene er i slekt.
En rekke observasjoner og funn har styrket og utviklet Darwins teori. Fossiler gir oss kunnskap både om forhistoriske arter og om overgangsformer. Menneskets halebein forteller oss at vi stammer fra dyr med hale. At dyr med ryggrad likner hverandre tidlig i fosterlivet, og at mange dyr har liknende skjelettstruktur, forteller oss også at vi har et felles opphav.
Gjennom millioner av år har kontinentene på jorda vært på vandring. Livet på jorda har endret og tilpasset seg de ulike leveområdene i vann og på land, og tilpasninger nettopp gjennom naturlig utvalg og evolusjon gir opphav til det enorme biologiske mangfoldet på jorda.
BEGREPER
art avl biogeografi biologisk mangfold evolusjon
evolusjonsbiologi evolusjonsteorien individ kunstig utvalg naturlig utvalg populasjon primat slektstre
oPPGAvER
Alt liv er i slekt
1 Finn svar – liv
a Hva menes med at alt liv er i slekt?
b Nevn minst to grunnleggende fellestrekk ved alle levede organismer.
2 Finn ut mer – de første landplantene
Bruk internett og søk på «de første landplantene».
a Når oppsto de første plantene på land?
b Hva slags planter var dette?
3 Finn ut mer – de første landdyra
Bruk internett og søk på «de første landdyra».
a Når oppsto de første dyra på land?
b Hva slags dyr var dette?
4 Påstander
Hvilke påstander er riktige, og hvilke er feil? Der du mener påstanden er feil, må du begrunne hvorfor. Skriv den så om slik at det blir en riktig påstand.
Påstand RiktigFeil
Det er både likheter og forskjeller mellom et menneske og en Tyrannosaurus Rex.
De fleste arter som lever i dag, levde også da livet på jorda oppsto.
Mange arter har dødd ut i løpet av livets historie på jorda.
Inntil nylig skjedde utryddelse av arter svært sjelden.
Vi finner DNA i alle levende organismer.
I et slektstre vil alle nålevende arter befinne seg ytterst på greinene.
5 Finn svar – slektstre
a Forklar hva et slektstre er, og hvordan vi bruker det til å forske på slektskap mellom arter.
b Hva er en stamform?
Art A
Art B
Art C
Art D
Art E
Art F
Art G
Art H
Art I
Nåtid
Millioner år bakover i tid
c Bruk slektstreet til å avgjøre om påstandene nedenfor er riktig eller feil:
Påstand RiktigFeil
Art A er mer i slekt med art B og C enn med art D.
Alle artene har en felles stamform som levde for mer enn 7 millioner år siden.
Art G er mer i slekt med art E og F enn med art H og I.
Artene D–I har en felles stamform som levde for 4–5 millioner år siden.
I dette slektstreet har det oppstått nye arter åtte ganger de siste 7 millioner år.
I dette slektstreet skjedde de siste artsdannelsene for omtrent 3 millioner år siden.
Art E og art G har ulike stamformer som levde for 3 til 4 millioner år siden.
Art E og art G har en felles stamform som levde for 4 til 5 millioner år siden.
Stamformene som ledet til utviklingen av art B og art H, skilte lag for omtrent 6 millioner år siden.
Evolusjonsteorien blir til
6 Finn svar – Lamarck
a Skriv en kort tekst der du forklarer hvordan Jean-Baptiste Lamarck mente at egenskaper gikk i arv. Tips: Se på figuren med sjiraffer i teksten om Lamarck.
b Hvorfor sier vi at Lamarck hadde litt rett og litt feil?
7 Finn svar – fossiler
På hvilken måte kunne fossiler fortelle Darwin at livet er i endring?
8 Finn svar – kunstig utvalg
a Hva menes med kunstig utvalg? Nevn noen eksempler.
b På hvilken måte kunne kunstig utvalg sette Darwin på sporet av at arter i naturen kan tilpasse seg omgivelsene?
9 Finn svar – Darwin
Darwin forsto at tilgang på ressurser som mat og vann var avgjørende for at et individ skulle kunne overleve og få avkom.
a Hva er det som bestemmer hvem som vinner fram i konkurransen om ressursene?
b Forklar hvordan dette kunne gi Darwin ideen om naturlig utvalg.
10 Finn svar – Wallace
a Forklar hvordan Alfred Russel Wallace bidro til evolusjonsteorien.
b Hvorfor er det likevel Darwin som har fått det meste av æren for utviklingen av evolusjonsteorien?
Drivkraften i evolusjon – naturlig utvalg
11 Påstander
a Avgjør om påstandene om naturlig utvalg er riktig eller feil.
b Velg deretter en påstand som du mener er feil, og forklar hvorfor den er feil.
Påstand RiktigFeil
Ved naturlig utvalg er det individet som forsøker å tilpasse seg endringer i miljøet.
Naturlig utvalg sørger for at individene får det de trenger.
Naturlig utvalg tar utgangspunkt i variasjon blant individer, og de individene som er best tilpasset, vil ha størst sjanse for å overleve og få avkom.
Naturlig utvalg kan føre både til tilpasninger hos en art og utvikling av nye arter.
Naturlig utvalg fører kun til utvikling av nye arter.
12 Finn svar – «Darwins finker»
Hva var årsaken til at populasjoner med ulik nebbstruktur utviklet seg til unike arter på de ulike Galápagosøyene? Velg riktig svar og forklar hvorfor det er riktig.
a Alle finker er så å si identiske, og det er ikke så mange ulike arter som man tror.
b Ulik mat er tilgjengelig på ulike øyer, og derfor utviklet finkene på hver øy gradvis det nebbet de trengte i løpet av sin levetid.
c Finkene var i utgangspunktet litt forskjellige, og de med egenskaper som passet best til å få i seg den tilgjengelige maten på øya der de levde, fikk flest avkom.
d Finkene utviklet ulike nebbtyper i løpet av sin levetid fordi de trengte dem for å få tak i den maten de hadde tilgjengelig.
13 Finn svar – firfisler på Kanariøyene
På Kanariøyene finnes det flere firfislearter. Hva vil skje i en populasjon hvis mattilgangen blir begrenset på grunn av tørke? Velg riktig svar og forklar hvorfor det er riktig.
a Firfislene samarbeider for å finne mat og deler det de finner.
b Firfislene kjemper om maten, og de sterkeste firfislene dreper de svakere.
c Firfislene har litt ulike egenskaper slik at noen individer kan spise andre mattyper.
d Det oppstår variasjon i firfislenes egenskaper slik at noen blir bedre til å kjempe om matressursene.
14 Diskuter – klimaendringer
Naturen rundt oss endrer seg. Klimaendringene fører til økte temperaturer og surere hav. I noen områder fører klimaendringene til mer nedbør og flom, mens det i andre områder blir mer tørke.
a Hvordan kan naturlig utvalg og evolusjon bidra til at arter kan tilpasse seg klimaendringene?
b Er det sannsynlig at evolusjon kan bidra til at arter tilpasser seg klimaendringene? Begrunn svaret ditt.
15 Finn ut mer – tilpasninger
a Hva mener vi med at en art er tilpasset et miljø?
b Isbjørn og brunbjørn har ulike tilpasninger. Forklar hvilken av de to artene som er best tilpasset et liv i Arktis, og hvorfor. Ta med abiotiske og biotiske faktorer i forklaringen din.
c Hvilke tilpasninger finnes hos brunbjørnen for at den skal kunne overleve vinteren med mye snø?
d Forklar hvordan tilpasningene hos brunbjørnen er et resultat av naturlig utvalg.
observasjoner og funn som støtter evolusjonsteorien
16 Finn svar – observasjoner
a Hvilke observasjoner og funn har vi i dag som støtter evolusjonsteorien? b Hva bruker forskerne i dag når de skal kartlegge nye arter?
17 Finn ut mer – fossiler
Glyptodont og kjempedovendyr er to utdødde dyrearter. Finn ut hvordan forskere mener at de så ut.
Begge artene er stamformer til arter som lever i dag. Hvilke? Finn ut mer om de to nålevende artene og hvilke tilpasninger de har.
18 Finn ut mer – Ida
Ida er et fossil av et apeliknende dyr som tilhører primatene og levde for 47 millioner år siden. Bruk internett til å finne ut mer om hvordan Ida levde.
19 Finn ut mer – rester fra forfedre
Hvorfor får vi gåsehud når vi fryser?
20 Diskuter – evolusjon av mennesket
Vil mennesket kunne utvikle seg videre til nye menneskearter?
Hvorfor / hvorfor ikke?
AKTIVITETER
1 T ilpasninger i nærmiljøet
I denne aktiviteten skal dere utforske tilpasninger hos arter dere finner i nærmiljøet. Velg gjerne ulike lokaliteter – for eksempel steder som er enten skyggefulle, solrike, fuktige eller tørre.
Framgangsmåte
1 Gå sammen i grupper på 2–3 elever.
2 Finn en lokalitet dere vil utforske.
3 Hvilke abiotiske og biotiske faktorer er mest framtredende i området dere har valgt?
4 Se dere rundt og observer planter og dyr i området.
5 Skriv ned det dere observerer, ta bilder med mobilen eller ta med materiale tilbake til klasserommet.
Spørsmål til resultat og drøfting
– Hvilke tilpasninger har artene dere fant, til den lokaliteten dere utforsket?
– Sammenlikn resultatene deres med de andre gruppene i klassen.
– Var det noen likheter eller forskjeller mellom de ulike lokalitetene som ble valgt?
– Gi en forklaring på observasjonene deres.
2 Kunstig utvalg og avl
I denne aktiviteten skal dere utforske hvilke egenskaper dere må velge og avle videre på dersom dere har planten Brassica oleracea og ønsker en av disse grønnsakene: brokkoli, kålrabi, hodekål, rosenkål, grønnkål.
Framgangsmåte
1 Gå sammen i grupper på 2–3 elever.
2 Velg en av grønnsakene ovenfor.
3 Bruk internett og andre kilder for å lære mer om Brassica oleracea og hvilke egenskaper dere trenger å avle på for å komme fram til deres grønnsak.
Spørsmål til resultat og drøfting
– Hvilke egenskaper må dere avle på?
– Hvor lang tid tror dere må til for å utvikle deres grønnsak fra Brassica oleracea?
– Er det mulig å avle på andre egenskaper og få en helt ny grønnsak?
I så fall hvordan?
– Presenter funnene deres muntlig for resten av klassen. Sammenlikn det dere finner, med det de andre gruppene fant.
3 lag en plakat om tilpasninger
I denne aktiviteten skal dere utforske tilpasninger hos ulike arter og framstille resultatene på en plakat.
Du trenger – Internett
– Penn og papir
Framgangsmåte
1 Gå sammen i grupper på 3–4 elever.
2 Velg minst tre arter fra denne lista: steinkobbe, soldogg, pinnsvin, linerle, dompap, saguaro kaktus, gran, hare, fjærerur, fjellrev, hvitveis, blomsterbie og dauvnesle.
3 Lag en plakat om de tre artene dere har valgt.
a Beskriv artene – og finn gjerne bilder av dem.
b Skriv ned hvilke tilpasninger hver av artene har til sitt levested.
c Har noen av artene spesielle tilpasninger til årstider?
4 Heng opp plakaten i klasserommet.
Naturfag for 8.–10. trinn
Solaris 8–10 gir elevene mulighet til å oppdage og forstå hvordan naturfagene angår dem i hverdagen, gjennom
•engasjerende aktiviteter og forsøk, både ute og inne
•de gode forklaringene og åpne spørsmål til refleksjon
•å se naturfagene i en større sammenheng
Læremiddelet er fleksibelt å bruke og har en tydelig progresjon mellom trinnene. Oppgaver og aktiviteter med ulike innfallsvinkler skaper rom for kritisk tenkning, dybdelæring og di erensiering.
Lærerveiledningen gir tips, faglig støtte og flere forslag til enkle aktiviteter i det utvidede klasserommet.
Solaris 9 består av:
•Lærebok
• Solaris 8–10 Aschehoug Univers
•Digital lærerveiledning
•Digitalbok
På Aunivers.no finner du Aschehougs digitale læremidler.