Gyldendal Norsk Forlag AS, Printed in Norway by PDC Tangen, 2006

Transkript

1 Gyldendal Norsk Forlag AS, utgave, 1. opplag Læreboka er skrevet etter gjeldende læreplan for faget naturfag for de studieforberedende utdanningsprogrammene. Printed in Norway by PDC Tangen, 2006 ISBN 10: ISBN 13: Redaktør: Klaus Anders Karlson og Ellen Semb Bilderedaktør: Anita R. Seifert og Hege Blom Design: CMYKDESIGN Sats og layout: Brødr. Fossum AS Omslagsdesign: CMYKDESIGN Omslagsbilde: Science Photo Library. Farget elektronmikroskopbilde (SEM) av pollenkorn fra bjørk Illustratør: Anne Langdalen Bilder, illustrasjoner: Det må ikke kopieres fra denne boka i strid med åndsverkloven eller avtaler om kopiering inngått med KOPINOR, Interesseorgan for rettighetshavere til åndsverk. Kopiering i strid med lov eller avtale kan medføre erstatningsansvar og inndragning, og kan straffes med bøter eller fengsel. Alle henvendelser om forlagets utgivelser kan rettes til: Gyldendal Undervisning Postboks 6860 St. Olavs plass 0130 Oslo E-post: undervisning@gyldendal.no

2 Til deg som skal bruke læreverket Dette læreverket er skrevet etter læreplanen i naturfag for Vg1 i studieforberedende utdanningsprogram. Alt fagstoff og oppgaver er samlet i denne boka. Det er utviklet et eget nettsted til læreverket med utfyllende stoff, flere oppgaver og forslag til forsøk, feltarbeid og andre elevaktiviteter. Nettstedadressen er: I starten av hvert kapittel finner du en kort innledning og en oversikt over hva du skal jobbe med i dette kapitlet. Læreplanen står samlet bak i boka. Kompetansemålene i læreplanen under overskriften «Forskerspiren» dekkes av både innledningskapitlet og de andre kapitlene i boka. Kapitlene veksler mellom to typer tekst. Hovedteksten presenterer og forklarer det naturfaglige lærestoffet. «Blåteksten», tar opp ulike problemstillinger, eksempler og annet aktuelt stoff med tilknytning til innholdet i hovedteksten. De vekker nysgjerrighet og knytter faget til hverdagsopplevelser. Mange av momentene i læreplanen er tatt opp i «blåteksten». For å gjøre arbeidet med stoffet lettere har vi tatt med noe repetisjonsstoff fra grunnskolen der du kan ha bruk for det. Dette stoffet er markert i teksten som repetisjonsstoff og på grønn bakgrunn. Hvert kapittel avsluttes med et sammendrag. I hvert kapittel er det ulike typer oppgaver: Kontrolloppgavene er plassert der det er naturlig å stoppe opp og oppsummere hva du har fått med deg så langt i kapitlet. Bakerst finner du oppgaver som er tydelig merket med fargekode for vanskelighets-grad. Oppgaver med rødt nummer er vanskeligere enn de andre. Gruppe- og nettoppgaver stimulerer til både muntlig og skriftlig aktivitet. Til slutt finner du en «Utfordring». Det er en større oppgave som tester naturfaglig tekstforståelse. Arbeidet med naturfag vil gi deg grunnleggende kunnskaper som skal hjelpe deg til å forstå erfaringer du selv gjør, og informasjon du tar imot om kropp og helse, teknologi og naturvitenskap og om naturen omkring deg. De grunnleggende kunnskapene skal også sette deg i stand til å erobre ny kunnskap, enten det er i programfagene kjemi, fysikk og biologi, i andre skolefag eller i senere studier. Arbeidet med naturfag skal dessuten gi deg et kunnskapsgrunnlag for å vurdere informasjon, være med i diskusjoner og ta stilling til viktige samfunnsspørsmål. Det er vårt ønske at dette naturfagverket vil hjelpe deg i læringsarbeidet, og at det bidrar til å vekke interesse og glede mens du arbeider med faget. Trondheim og Stjørdal, januar 2006 Peter van Marion Hilde Hov Tone Thyrhaug Øyvind Trongmo

3 Innhold Naturvitenskap og naturfag 8 Naturfaglig kunnskap 8 Hvem skal ta valgene? 8 Undersøkelser 9 Hypotese 9 Observasjoner 9 Eksperimenter 10 Sikre observasjoner 10 Feil og usikkerhet 11 Å måle med samme mål 12 Modeller av virkeligheten 13 1 Økologi Mennesket endrer miljøet Naturmiljøet Populasjoner Økosystemer i endring 34 2 Bølger og stråling Bølger Lydbølger Elektromagnetiske bølger Lys Radio- og mikrobølger Infrarød stråling Ultrafiolett stråling Røntgenstråling og gammastråling Kunnskap om verdensrommet fra EM-stråling 84 3 Radioaktivitet Radioaktiv stråling Å måle radioaktivitet Stråledoser og biologiske effekter Radioaktiv stråling i medisinsk behandling Fisjon og fusjon 114

4 4 Ernæring og helse Næringsstoffer Kjemiske bindinger Organisk kjemi Mineraler Fordøyelse, transport og omsetning av næringsstoffer Kosmetiske produkter Energi fra kjemiske reaksjoner Redoksreaksjoner Forbrenning Elektronoverføringer Elektrokjemiske reaksjoner Energi og framtid Energi Energiformer Energilovene Energikilder og energibærere Energiomforming Energisituasjonen Energiløsninger for framtiden Bioteknologi Den genetiske koden Genetisk variasjon Egenskaper som går i arv Bioteknologi Bærekraftig utvikling De store utfordringene Mat- og vannressurser Helse- og miljøskadelige stoffer Klimaet Biologisk mangfold 344 Fasit 360 Stikkord 369 Læreplan 373

5 Naturvitenskap og naturfag Naturfaglig kunnskap Vi vet av erfaring at melken holder seg lenger når vi setter den i kjøleskapet. Vi vet at vi kan bli smittet når noen som er forkjølt, hoster eller nyser mot oss. Vi vet også at en flaske brus som står ute i mange kuldegrader, kan fryse i stykker. Dette er eksempler på kunnskap vi har skaffet oss gjennom erfaringer og opplevelser. Men mange vil ikke nøye seg med dette, de vil vite mer. «Hvorfor er det slik? Hvordan kan det forklares?» Mennesker har alltid undret seg over det de kunne observere rundt seg. Undringen er en viktig drivkraft i vår søken etter kunnskap. Uten menneskets undring og nysgjerrighet hadde den naturvitenskapelige kunnskapen vi har i dag, ikke kunnet vokse fram. Men undring og nysgjerrighet er ikke den eneste drivkraften i menneskets søken etter naturvitenskapelig kunnskap. Kunnskap om hva som skjer i melk og andre matvarer som blir bedervet, har satt oss i stand til å velge de beste transport- og oppbevaringsmåtene. Kunnskap om forkjølelsesviruset har gjort det mulig å forstå hvordan vi kan unngå å bli smittet. Jakten på kunnskap om forkjølelsesviruset og andre virus har satt oss i stand til å bekjempe mange sykdommer der virus er årsaken. Naturvitenskapelig kunnskap er med andre ord nyttig for oss. Hvem skal ta valgene? Vi må stadig velge, både i vår egen hverdag og som samfunnsmedlemmer. Hva skal vi spise for å holde oss friske? Skal vi bygge gasskraftverk i Norge? Hvor skal vi legge den nye veien, og hvor skal det være tillatt å bygge hytter? Vi kan la andre velge for oss. Eller vi kan være med og velge selv. Hvis vi vil velge selv, trenger vi mer kunnskap enn den vi kan skaffe oss gjennom erfaringer og opplevelser. Vi må ha kunnskap som setter oss i stand til å vurdere følgene av de valgene vi gjør. Det mangler sjelden gode råd fra mange hold, enten det gjelder hvilken mat som er sunnest, om vi bør satse på gasskraft, eller hvilken veitrasé som skader miljøet minst. For å kunne gjøre de beste valgene trenger vi kunnskap. Uten grunnleggende kunnskap i naturfag må vi overlate mange valg til andre.

6 naturvitenskap og naturfag Undersøkelser Undersøkelser er grunnlaget for all naturvitenskapelig tenkning. Vi kan for eksempel undersøke hvordan temperaturen virker inn på yteevnen til batterier, og vi kan undersøke hvordan kjøttmeisen finner mat om vinteren. Vi kan også undersøke hva som gjør at vannlopper vi har i et akvarium, først formerer seg og blir mange, men så plutselig går ned i antall. Hypotese Vi starter med å tenke ut mulige hypoteser, eller antakelser vi har. Et eksempel på en hypotese kan være at kjøttmeisen gjemmer mat på faste steder, og at den henter maten fra disse gjemmestedene om vinteren. Et annet eksempel på en hypotese er at vannloppene i akvariet blir færre fordi maten tar slutt. Vi tester hypotesene ved hjelp av observasjoner. Dersom observasjonene våre stemmer med antakelsen vår, hypotesen, styrker det hypotesen. Dersom observasjonene ikke stemmer med hypotesen, kan det bety at hypotesen ikke er riktig og må forkastes. Observasjoner I undersøkelsene vi gjør, er det viktig at vi sørger for systematiske observasjoner. Vi kan for eksempel videofilme en kjøttmeis mens den leter etter mat, og registrere nøyaktig hvor den finner mat. Vi kan observere hvordan antallet vannlopper endrer seg ved å ta vannprøver og ved å telle antallet individer i prøvene. Vi kan måle ved hjelp av instrumenter og samle data om næringsinnholdet, oksygeninnholdet og andre fysiske forhold i akvariet. Å samle data er altså det samme som å gjøre observasjoner. Observasjonene eller dataene vi samler, må systematiseres. Framstillinger i tabeller og diagrammer gjør det ofte lettere å se sammenhenger i datamaterialet.

7 10 naturvitenskap og naturfag Eksperimenter Ofte må vi gjennomføre eksperimenter for å kunne gjøre de observasjonene vi trenger. Vi utfører eksperimenter for å skaffe oss observasjoner under forhold som vi selv bestemmer og kontrollerer. Vi tenker oss et eksperiment der vi skal undersøke hvilken betydning næringstilgangen har for vannloppene. Vi velger å bruke fire akvarier, med like mange vannlopper i hvert av dem. Næringsmengden i akvariene er forskjellig. Vi samler data (observerer) og finner ut hvordan individantallet utvikler seg i akvarier med ulike næringsmengder. Det er næringsmengden som er parameteren i eksperimentet vårt. Vi må være sikre på at de forskjellene vi observerer, skyldes at vi varierer denne parameteren, og ikke noe annet. Derfor er det viktig at de andre forholdene i akvariet, som temperatur og lysforhold, er helt like. Vi må også sørge for at avfallsstoffene ikke hoper seg opp i akvariene. Vi varierer altså én parameter, næringsmengde, mellom ulike akvarier, mens de andre forholdene holdes likt hele tiden. Vi kan også utføre et eksperiment for å se på effekten av for eksempel oksygeninnholdet på antallet vannlopper i akvariet. Da velger vi oksygeninnholdet som parameter. Nå er det oksygeninnholdet vi varierer mellom akvariene, de andre forholdene holdes helt likt i alle akvarier. Sikre observasjoner Det kan være vanskelig å telle alle vannlopper i akvariet. Det ville ta lang tid, og hvordan måtte det i så fall foregå i praksis? For å finne ut hvor mange vannlopper det er i akvariet, tar vi en vannprøve på for eksempel 100 milliliter. Vi teller antallet individer i prøven. Hvis akvariet er på 100 liter, kan vi gange antallet vi telte i vår prøve, med Da får vi et Vi finner antallet vannlopper i et akvarium ved å telle antallet individer i en vannprøve av en kjent størrelse.

8 naturvitenskap og naturfag 11 omtrentlig tall på mengden av vannlopper i akvariet. Men er vi sikre på at det antallet vi har kommet fram til ved å gange med 1000, ligger nær opp til det virkelige antallet vannlopper i akvariet? Hva om vannloppene i akvariet «klumper seg»? Da fikk vi kanskje med oss for mange eller for få vannlopper i prøven vår. Vi må altså først forsikre oss om at prøven vi tar, er en representativ prøve. For å være sikker på at tilfeldighetene ikke spiller oss et puss, kan vi ta flere vannprøver. Når vi tar gjennomsnittet fra flere prøver, kan vi redusere risikoen for at vi ved en tilfeldighet har fått et for lavt eller for høyt antall. Feil og usikkerhet Når vi gjør observasjoner, kan det oppstå feil. Det kan være en tilfeldig feil, for eksempel fordi vi teller feil eller leser av en feil verdi på et måleinstrument. Ved feil bruk av et måleinstrument kan vi få feilverdier. Når et instrument vi bruker, ikke er riktig avstilt, får vi en feil i alle de målingene vi gjør. Vi snakker da om en systematisk feil. Mange ganger vet vi at vi gjør feil. Når vi vet at det er snakk om små feil som ikke vil få betydning for det endelige resultatet, kan vi se bort fra dem. I enhver undersøkelse bør det være med en vurdering av mulige feilkilder og av den betydningen de kan ha for resultatet. Usikkerhet i målinger er ikke det samme som feil. Det vil alltid være en usikkerhet i alle målinger vi gjør, selv om det ikke er feil. La oss anta at vi vil gjøre nøyaktige målinger av temperaturen i en væske i en kolbe. Vi bruker et digitalt termometer som gir oss måleverdier med to desimaler, altså to siffer etter komma. Fem målinger gir følgende resultat i grader celsius: Måling nr Målt temperatur i o C 11,26 11,20 11,22 11,21 11,25 Vi regner ut middelverdien: (11, , , , ,25): 5 = 11,228 Vi runder av til 11,23. Hvor stor er usikkerheten i denne verdien? Et mål for usikkerheten er hvor stort avvik det er mellom middelverdien og de verdiene som ligger lengst fra middelverdien. Forskjellen mellom den største verdien og den minste verdien vi har målt, er 11,26 11,20 = 0,06. Halvparten er 0,03. Når vi oppgir måleverdien vår, kan vi oppgi dette som et mål for usikkerheten: Den målte verdien er 11,23 ± 0,03

9 12 naturvitenskap og naturfag Hvor stor usikkerhet vi kan akseptere, er avhengig av hva vi måler, og med hvilken hensikt. Måler vi avstanden fra jorda til månen og finner at usikkerheten dreier seg om noen centimeter, regner vi denne usikkerheten som svært liten. Men får vi en usikkerhet på flere centimeter når vi måler lengden av et bord, er usikkerheten altfor stor til at vi kan akseptere den. Får vi et måleresultat som avviker mye fra de andre, kan det tyde på at vi har gjort en feil. Da bør vi kontrollere ved å gjøre flere målinger. Å måle med samme mål Tidligere var det vanlig å oppgi lengde eller avstand i fot. Det er fortsatt vanlig å bruke denne lengdeenheten for båter og for flyhøyde i luftfarten. Opprinnelig svarte en fot til lengden av foten til en voksen mann. En fot ble delt inn i tolv tommer. Men fotlengden varierer som kjent, og derfor ble målenheten fot satt til 31,375 cm. I Storbritannia og USA ble det imidlertid bestemt at en fot skulle være 30,48 cm. I en verden med stadig økende kontakt var dette uholdbart. Derfor ble meter (m) innført som internasjonal enhet for lengde. Tilsvarende er det innført internasjonale målenheter for tid, masse og temperatur. Størrelse Internasjonal enhet Forkortelse lengde meter m masse kilogram kg tid sekund s temperatur kelvin K

10 naturvitenskap og naturfag 13 Modeller av virkeligheten Når vi studerer naturen, oppdager vi hvor sammensatt ting kan være, og hvor vanskelig det er å forstå alt. Vil vi danne oss et bilde av den sammensatte virkeligheten, kan en modell være til hjelp. Modeller er alltid en forenkling av virkeligheten. Vi utelater detaljer som vi ikke trenger eller ikke er sikre på. Modeller har derfor begrensninger. Mange av figurene og beskrivelsene i denne boka er modeller av virkeligheten. Digitale simuleringer av naturfaglige fenomener bruker også modeller. En skjematisk modell av et atom Oppgaver Vi tenker oss at klassen har fått i oppdrag å avgjøre hvor lang en alen skal være. Ordet alen betyr opprinnelig underarm. Alen var navnet på lengden fra albuen til langfingerspissen. Hvordan vil dere gå fram? Hva er den minste temperaturforskjellen du klarer å registrere ved å stikke hånden ned i vann med ulike temperaturer? Har temperaturen på vannet noe å si for temperaturforskjellen du klarer å registrere? Hvordan ville du legge opp en undersøkelse som kan gi svar på disse spørsmålene? Vi tenker oss at fire elevgrupper skal forsøke å finne ut hvor mange vannlopper det er i et akvarium. Akvariet er på 200 liter. Tabellen viser hvordan gruppene gikk fram, og hvilke resultater de fant. Kommenter arbeidet til hver av gruppene. Gruppe Antall prøver Framgangsmåte Prøvestørrelse Antall individer i prøven(e) Beregning av antall individer i akvariet I Prøver fra ulike steder i akvariet ml 40, 72, 47 ( ) : 3 = = II Prøver fra ulike steder i akvariet ml 31, 28, 18, 40, 22 ( ) : 5 = 27,8 27, = III Prøver fra overflaten ml 35, 41, 30, 40, 38 ( ) : 5 = 36,8 36, = IV Prøver fra ulike steder i akvariet ml 34, 20, 29, 41, 17 ( ) : 5 = 28,2 28,2 200 = 5640

11 14 kapittel 1

12 1 Økologi økologi Mennesket endrer miljøet 1.2 Naturmiljøet 1.3 Populasjoner 1.4 Økosystemer i endring Økologi er læren om samspillet og sammenhengene i naturen. Økologi handler også om mennesket, om den rollen mennesket har i naturmiljøet, og hvordan mennesket virker inn på dette miljøet. Dette kapitlet tar for seg den delen av økologien som studerer hvordan bestander av dyr og planter utvikler seg. Videre handler det om hvordan naturen kan endre seg over tid. Eksempler på spørsmål vi skal finne svar på, er: Hvordan utvikler bestander av planter og dyr seg når de får vokse uten begrensninger? Hva er det som gjør at bestander ikke kan vokse i det uendelige? Hva er årsaken til lemenår? Vil folketallet på jorda slutte å øke i framtiden? Hva er økologiske suksesjoner?

13 16 kapittel 1 Naturlige svingninger Naturen omkring oss endrer seg hele tiden. Det har den alltid gjort. Enkelte år oppleves myggplagen i fjellet som verre enn noensinne. Andre år er det lite mygg å se. Jegere kan fortelle om gode og dårlige rypeår. Lofotfiskerne har lenge visst at mengden av torsk varierer fra år til år, og at torsken enkelte år gyter nærmere land enn andre år. At det er variasjoner fra år til år, oppfatter de fleste som naturlig. Men når vi kan se en tendens, for eksempel at det år etter år er stadig mindre stortorsk i fangstene, fyller det oss med en viss bekymring. Er det noe som er galt? Eller er det bare en del av en naturlig svingning som strekker seg over en lengre periode? Problemet er hvordan vi skal kunne skille mellom naturlige variasjoner og endringer som vi kanskje selv kan være årsaken til. Det er fortsatt mye vi ikke vet om de naturlige endringene i naturen. Forskere i mange land arbeider for å få ny kunnskap om sammenhengene, og om både de naturlige endringene i naturen og de endringene som vi selv er årsak til.

14 økologi Mennesket endrer miljøet Så lenge mennesker har levd på jorda, har de påvirket miljøet rundt seg. Mennesket har grunnlagt byer, dyrket opp jordbruksarealer og bygd ut systemer for transport av mennesker og varer til alle verdenshjørner. Menneskets evne til å bruke og å omforme miljøet rundt seg for å skape gode livsmiljøer for seg selv har ført til store endringer av det opprinnelige miljøet. Mennesket høster av naturressursene, erstatter naturlige miljøer med kunstige miljøer og slipper ut avfallsstoffer i vann, jord og luft. Antallet mennesker på jorda stiger stadig, og «presset» på miljøet fortsetter å øke. Drivkraften er å gi mennesker gode livsvilkår, men i mange tilfeller er kostnadene høye. Kostnadene er at viktige ressurser brukes opp, at avfallsstoffer forurenser jord, vann og luft, og at stadig mer av det naturlige miljøet blir ødelagt. Selv om mennesker skaper sine egne livsmiljøer, er mennesker avhengig av naturmiljøet rundt seg med mangfoldet av planter, dyr og andre organismer. Mange spør seg om vi kan fortsette å påvirke miljøet rundt oss i samme takt, og om vi tar nok hensyn til senere generasjoners behov. Det er i dag bred enighet om at menneskets påvirkning av miljøet må være bærekraftig. Det vil si at påvirkningen av miljøet ikke skal være større enn det som tåles i et lengre tidsperspektiv. Vi må ikke komme i den situasjonen at ressursene er brukt opp, og at så mye av naturmiljøet er ødelagt at vi også har ødelagt for kommende generasjoner. Mennesket endrer sitt eget og andre organismers livsmiljø.

15 18 kapittel 1 Overvåkning gjennom lange tidsserier Strandnotundersøkelse tidlig på 1900-tallet og i Siden 1990 har Norsk institutt for naturforskning årlig samlet data om naturtilstanden i utvalgte områder i Norge. De syv områdene som er valgt ut, er spredt over hele landet. De fleste er vernede områder og er ikke utsatt for endringer i arealbruk. De organismene som overvåkes spesielt, er lav og alger på trær, moser, markvegetasjon, smågnagere, spurvefugl, rype, jaktfalk og kongeørn. I overvåkningsprogrammet inngår også målinger av miljøgifter i rovfuglegg. Hensikten med overvåkningsprogrammet er å få mer kunnskap om de naturlige variasjonene i naturen. På denne måten vil vi lettere kunne oppdage endringer som kan skyldes menneskelig aktivitet. Jo lenger en tidsserie varer, desto mer kunnskap kan den gi oss om naturlige endringer. En av de beste tidsseriene vi har, er de årlige undersøkelsene som er gjort av fisk og annet liv i havet på mer enn 100 lokaliteter langs Skagerakkysten. Undersøkelsene har blitt utført hvert år siden 1919 på nøyaktig samme måte. En bruker en strandnot for å fange alt som finnes over et bunnareal på nærmere 700 m 2. Hvert år tas prøvene på nøyaktig samme sted og med samme redskap. I årenes løp har en måttet skifte ut nota flere ganger, men nye nøter ble hver gang laget nøyaktig etter de gamle målene. Denne tidsserien har blant annet vist at det er kortsiktige svingninger i mengden småtorsk som vokser opp langs Skagerakkysten. De kortsiktige svingningene opptrer med 2 til 2,5 års mellomrom og skyldes trolig kannibalisme og konkurranse om mat mellom en årsklasse og den ett år eldre årsklassen. Den yngste årsklassen taper mot dem som er ett år eldre, og det er derfor sjelden to sterke årsklasser i påfølgende år. Ett år senere vil det være en ny årsklasse som er yngst. Disse vil greie seg bra fordi årsklassen over dem ble redusert året før. 1.2 Naturmiljøet Økologi er læren om samspillet og sammenhengene i naturen. Mennesket er en del av naturen, og økologi handler også om mennesket, om den rollen mennesket har i naturmiljøet, og om hvordan det virker inn på dette miljøet. Organismer er tilpasset det miljøet de lever i.

16 økologi 19 De lever i samspill med hverandre og det miljøet de er en del av. Sammenhengene i naturen kan være kompliserte. Økologien er den delen av naturvitenskapen som forsøker å gi kunnskap om sammenhengene og de naturlige og menneskeskapte forandringene som skjer i naturmiljøet. Tilpasninger Rypa har gråbrun fjærdrakt om sommeren, mens den er nesten helt hvit om vinteren. Det er en tilpasning til miljøet rypa lever i. Soldogg er en plante som vokser på næringsfattige myrer. Den har et dårlig utviklet rotsystem. Likevel klarer soldogg å skaffe seg de nødvendige næringsstoffene. Den lever av insekter som setter seg fast på de klebrige kjertelhårene på bladet. Kjertelhårene skiller ut enzymer som gjør at de bløte delene av insektet blir fortært. Soldoggens fangst av insekter er en tilpasning til det næringsfattige miljøet den lever i. Soldogg er en kjøttetende plante. Mimikry Rype i sommerdrakt og i vinterdrakt. Vi vet at veps kan stikke, og det er nok til at vi er på vakt når en veps kommer i nærheten. Men kanskje har du noen ganger også latt deg skremme unødvendig. Noen blomsterfluer ligner mye på veps. De lever av nektar de suger ut av blomster, og kan ikke stikke. De kan lett skilles fra vepsen på at de kan stå helt stille i lufta, nokså lenge. Vepsen greier ikke stå helt stille i lufta. Ved at blomsterfluene etterligner veps, lurer de ikke bare oss, men også insektetende fugler. De fleste fuglene holder seg unna vepsen, og blomsterfluene drar god nytte av at de blir forvekslet med veps. Også hos enkelte andre ikke-stikkende insekter kan vi se det gule og svarte

17 20 kapittel 1 Blomsterflua på bildet til høyre etterligner vepsens gule og svarte striper. Det kan lure både insektetende fugler og oss. stripemønsteret. De gule og svarte stripene til vepsen ser ut til å fungere som et «faretegn» i naturen, noe som også andre insekter bruker som et vern mot å bli spist opp. Når dyr utvikler ytre kjennetegn som fungerer som etterlignere av andre dyr, kaller vi det mimikry, av det greske ordet for «herme». Samspill og sammenhenger Organismer kan virke inn på sitt eget livsmiljø og også på livsmiljøet til andre organismer. Planterøtter sprenger løs berggrunnen slik at det dannes jord. Trærne som vokser opp i en skog, gir ly for vinden, og etter hvert som skogen vokser til, hindrer den tette skogen sollyset i å nå ned til skogbunnen. Når mange dyr beiter i et område i lang tid, fører det til slitasje på plantedekket, og jordsmonnet kan bli vasket vekk med regnvannet. Gjennom sin bruk av naturen har mennesket ofte endret sitt eget og andre organismers livsmiljø. Organismer påvirker også hverandre. Dyr spiser planter eller andre dyr og kan selv bli spist. Noen organismer forårsaker sykdommer hos andre. Organismer påvirker også hverandre når de konkurrerer om føde eller plass. Dovrefjell er et av de siste fjellområdene hvor det lever både villrein, jerv, fjellrev og rovfugler som kongeørn, jaktfalk og fjellvåk. Jerven spiser blant annet rein. Fordi de eldste og svakeste reinene er et lettere bytte for jerven enn de unge og friske reinene, er jerven med på å opprettholde en sunn villreinstamme. Jerven gjemmer gjerne noe av byttet den tar. Matlageret til jerven er en viktig næringskilde for fjellreven. Jerven kan også ta sau, og det har ført til konflikter. Noen mener at vi derfor må redusere bestanden av jerv i området. Hvordan vil det på sikt kunne virke inn på villreinstammen? Hvordan vil det gå med fjellreven om jervebestanden reduseres? Både jerv og fjellrev er truede

18 økologi 21 Fjellrev dyrearter, og Norge har gjennom internasjonale avtaler forpliktet seg til å verne om truede planter og dyr. Arter og populasjoner I Norge finnes det både fjellrype og lirype. Fjellrype er vanligst i høytliggende fjellområder, mens lirype er mer vanlig i lavereliggende områder. Fjellrype og lirype ser noe forskjellig ut, og de foretrekker forskjellige miljøer. Der fjellrype og lirype finnes i samme område, vil de normalt ikke få avkom med hverandre. Fjellrype og lirype er derfor forskjellige arter. Alle fjellryper innenfor et bestemt område utgjør områdets bestand eller populasjon av fjellryper. Art: Alle individer som naturlig kan få avkom med hverandre. Populasjon: Alle individer av en art i et bestemt område. En populasjon kalles også en bestand eller stamme. Raser av samme art Hund og katt er ulike arter. Eple og appelsin er også ulike arter. Forskjellige arter kan ikke få fruktbart avkom med hverandre. Innenfor hundearten er det blitt avlet fram mange raser, som schæfer, bokser og cocker spaniel. Hunderasene kan få fruktbart avkom med hverandre. Av epler og appelsiner finnes det også ulike raser. Det er vanligst å bruke betegnelsen «sort» når det gjelder planter, vi snakker for eksempel om eplesortene Gravensten og James Grieve. Noen ganger kan de enkelte sortene eller rasene bli svært ulike. Visste du for eksempel at blomkål, brokkoli og vanlig hodekål alle er sorter eller raser av én og samme art?

19 22 kapittel 1 «Raser» er et begrep som vi i hovedsak bruker om de ulike sortene og variantene som finnes av kulturplanter og husdyr. Ulikhetene mellom rasene av husdyr og kulturvekster er et resultat først og fremst av bevisst avlsarbeid, med krysninger og utvelgelse av bestemte individer. Samfunn og økosystem Fjellrypa holder gjerne til i nærheten av vierkratt og lyng. Der finnes det også andre planter, fugler, insekter og andre dyr. Populasjonene av disse artene utgjør til sammen et samfunn. Ofte skiller vi mellom plantesamfunn og dyresamfunn. Artene i samfunnene lever i samspill med hverandre og miljøet omkring. Alle plante- og dyresamfunnene i et område, sammen med det miljøet de lever i, er et økosystem. Eksempler på det er et fjellområde, en innsjø eller et havområde. Samfunn: Alle populasjoner av planter og dyr som normalt lever sammen i et område. Økosystemet i fjellet. Økosystem: Alle plante- og dyresamfunn i et område, sammen med det miljøet de lever i.

20 økologi 23 Avsnitt 1.1 og 1.2: 1 Nevn noen arter som kan ha store svingninger i antall individer fra år til år. 2 Gi eksempler på tilpasninger i naturen. 3 Gi eksempler på samspill mellom arter. 4 Hvordan vil det på sikt virke inn på villreinbestanden på Dovrefjell dersom vi reduserer bestanden av jerv i området? 5 Hvordan vil det gå med fjellrevbestanden på Dovrefjell dersom bestanden av jerv i området reduseres? 6 Fjellrype og lirype er to forskjellige arter. Hva vil det si, og hvor trives disse artene best? 7 Hva er forskjellen på et samfunn og et økosystem? kontrolloppgaver 1.3 Populasjoner Populasjonsvekst I et forsøk ble noen få vannlopper sluppet opp i et akvarium. Det var rikelig med næring for vannloppene i akvariet. Etter 30 dager hadde antallet vannlopper økt til ca Vannloppepopulasjonen fortsatte å vokse. Etter 45 dager var det ca individer. Men deretter sluttet populasjonen brått å vokse, og antallet vannlopper begynte å avta igjen. Faktorer som regulerer populasjonsvekst Alle organismer etterlater seg mer avkom enn hva som trengs for at antallet individer skal forbli det samme. Derfor vokser populasjoner så lenge det ikke er noe som hindrer veksten. I akvarieforsøket med vannlopper var det mangel på næring som stoppet videre vekst. Hadde det vært fisk i akvariet, ville vannloppepopulasjonen trolig ikke kunnet vokse seg så stor som den gjorde. Matmangel og naturlige fiender er eksempler på faktorer som regulerer veksten i en populasjon. Andre eksempler på faktorer som gjør det, er plassmangel og opphoping av avfallsstoffer. Ingen populasjoner kan vokse uendelig. Er det flere kråker nå enn før? Når nettene blir lange og kulda setter inn, samler kråkene seg i store flokker. De største samlingene finner vi vinterstid, midt på dagen, ved

21 24 kapittel 1 Vinterstid opptrer kråker i flokker. søppelfyllinger og i fjæra. Om kvelden samles de på faste plasser for felles overnatting i tette flokker i skogholt og tregrupper i byer og tettsteder. De store, støyende kråkeflokkene vinterstid kan lett få oss til å tro at det har blitt mange flere kråker. Men har det egentlig det? Undersøkelser har vist at hekkebestander av kråke er meget stabile fra år til år. De verste fiendene et kråkepar har, er andre kråker. Hvis bestanden er tett, plyndrer kråker reirene til hverandre, og få unger kommer på vingene. Med mindre tette bestander er det mindre plyndring, og bestanden øker igjen. For å kunne hekke må hvert kråkepar ha et hekketerritorium. Det er hard kamp om territoriene, og mange kråker får ikke hekke i det hele tatt. Disse danner flokker. Så snart et territorium blir ledig, rykker paret med høyest rang inn. For mange kråker er vinteren en flaskehals. De kommer seg ikke gjennom vinteren hvis de ikke greier å finne nok mat. Kråkene er altetende og klarer å nyttiggjøre seg mye av avfallet vårt. Vi produserer riktignok mer avfall enn før, men avfallsbehandlingen har blitt forbedret og er mer sentralisert. Med mer effektiv innhøsting av korn og pløying av åkrene om høsten er det mindre spillkorn til kråker og andre fugler. Det er derfor ikke sikkert at det er mer mat tilgjengelig for kråkene nå enn tidligere. Når vi har inntrykk av at det er mange flere kråker nå enn før, er det kanskje mest fordi det skjer en sentralisering hos kråkene, akkurat som hos oss.

22 økologi 25 Tetthetsavhengige faktorer Når faktorer som begrenser veksten i en populasjon, får større virkning jo større tettheten er, snakker vi om tetthetsavhengige faktorer. Konkurranse. Jo større tetthet det er i en populasjon, desto større blir konkurransen om næring, yngleplasser, gjemmesteder og andre begrensede ressurser. I plantesamfunn konkurrerer plantene ikke bare med andre arter, men også med individer av samme art om voksesteder. Avfall. Gjærceller kan under gode forhold dele seg hver tredje time. Antallet gjærceller øker fort, men plutselig er det stopp. Da har konsentrasjonen av etanol (alkohol), et avfallsstoff fra gjærcellene, blitt så høy at gjærcellene dør. Det er lett å tenke seg at opphoping av avfallsstoffer kan være en tetthetsavhengig vekstbegrensning også for mennesker. Stress. Eksperimenter med rotter har vist at høy individtetthet kan føre til blant annet endret utskillelse av hormoner. Stresstilstanden hos rotter resulterte i flere spontanaborter og atferdsendringer. I naturlige lemenpopulasjoner er det også observert at høy tetthet kan føre til atferdsendringer som påvirker forplantningen. I tette bestander av fisk i oppdrettsanlegg kan fisken få nedsatt motstand mot infeksjonssykdommer, nedsatt appetitt, redusert vekst og økt aggresjon. Sykdommer. Økt forekomst av sykdommer ved stor tetthet kan være en følge av stress. Men med stor tetthet er det også større risiko for at smittsomme sykdommer blir overført mellom individer. Effekten av byllepestepidemiene (svartedauden) på befolkningsveksten i Europa. Ikke-tetthetsavhengige faktorer Noen av de faktorene som regulerer utviklingen av en bestand eller populasjon, kan virke uavhengig av hvor stor tettheten er. For å kunne dele seg må gjærceller ha en viss temperatur. Når temperaturen er for lav, vil antallet gjærceller ikke øke. Det spiller ingen rolle hvor mange gjærceller det er fra før. I kalde vintre kan mange individer i en populasjon dø, og andelen som dør, er den samme enten tettheten er stor eller liten. Giftstoffer kan ramme populasjoner uavhengig av populasjonstettheten. Hvorfor blir melken sur? Melken vi kjøper, er aldri helt fri for bakterier, men de er så få at det ikke betyr noe. Lar vi melkekartongen stå åpen, vil flere bakterier fra lufta komme inn i melken. Det er særlig en gruppe bakterier som trives godt i melken: melkesyrebakterier. Det finnes mange typer av dem, noen blir tilsatt til melk for å lage for eksempel yoghurt, rømme og surmelk. Melkesyrebakterier lager alle sammen melkesyre, og i tillegg gir hver type melkesyrebakterie melken en karakteristisk smak. I motsetning til

23 26 kapittel 1 bakteriene i yoghurt gir de melkesyrebakteriene vi har i melkekartongen, ingen god smak. For å gjøre melk sur må bakteriene være mange. De er få til å begynne med, men de har gode forhold i melken. De deler seg fort og blir mange. Det vil også skje i melk som står i kjøleskapet, men det skjer mye langsommere. Delingshastigheten til bakteriene er avhengig av temperaturen; ved lav temperatur går det langsommere. Når mat skal oppbevares, gjelder det altså å gjøre forholdene så dårlige som mulig for de bakteriene som kan ødelegge maten. Noe mat blir saltet, og andre matvarer blir sukret for å øke holdbarheten. Høye salt- eller sukkerkonsentrasjoner skaper svært dårlige levemiljøer for mikroorganismer. Så dårlige forhold kan hindre eller i beste fall forsinke veksten av bakterier eller muggsopp. Ved 18 C i fryseren klarer de fleste bakterier og muggsopper ikke å dele seg. Forsuringen av vassdrag førte til et hardt «press» på mange ørretpopulasjoner, og mange steder ble populasjonene utryddet eller sterkt redusert. I noen få elver fant forskere at ørreten var i ferd med å tilpasse seg til det sure miljøet. I disse populasjonene var det etter hvert stadig flere individer som klarte seg. Naturlig utvalg av de individene som klarer seg best I populasjonene er det variasjon mellom individene. Det vil være individer som klarer seg bedre enn andre under forhold som normalt begrenser veksten av populasjonen. Individer som er flinkere enn andre til å gjemme seg, blir ikke så lett tatt av naturlige fiender. Individer som er flinkere til å utnytte ulike næringskilder, vil ikke så lett bukke under når det er hard konkurranse om mat. Disse individene kan etterlate seg flere avkom enn de andre. Gjennom naturlig utvalg får de genetiske egenskapene til individer som greier seg bedre enn andre, større utbredelse i populasjonen. Over tid vil populasjonen langsomt tilpasse seg slik at virkningen av de begrensende faktorene blir svakere. Det er altså et «kappløp» mellom de begrensende faktorene og populasjonen. Det er dette kappløpet som driver evolusjonen fram.

24 økologi 27 Økologisk bæreevne Det er en naturlig grense for størrelsen av en populasjon eller bestand i et bestemt område. Det kaller vi områdets økologiske bæreevne. Når det er flere individer enn det området tåler, overskrides bæreevnen. Da kan det bli matmangel eller plassmangel. Opphoping av avfallsstoffer kan skape problemer, og i tette bestander øker faren for sykdomsutbrudd. Overskridelsen av bæreevnen gjør at bestandstørrelsen avtar. En populasjon kan svinge noe fra år til år, men over lengre tid kan ingen bestand være større enn det områdets bæreevne tillater. Figuren viser hvordan en populasjon vokser opp mot bæreevnen. Den økologiske bæreevnen for et område er den øvre grensen for antall individer av en art som kan leve i området over lengre tid. Når populasjonen næmer seg områdets bæreevne, avtar veksten. Naturlige fiender bidrar ofte til å begrense bestander. Men dersom det mangler naturlige fiender, kan områdets bæreevne lett overskrides. Det er i dag færre rovfugler og rovpattedyr i naturen enn før. Tidligere spilte rovdyr en viktig rolle i reguleringen av bestandene av villrein. Gjennom jakten har mennesket overtatt rovdyrenes rolle. Men trass i jakt har villreinstammene på Hardangervidda og Dovrefjell flere ganger vokst til over den økologiske bæreevnen. En regner med at Hardangerviddas bæreevne for rein er omkring dyr. Tidlig i 1980-årene var antall villrein på Hardangervidda nesten Overbeiting og tråkk av altfor mange dyr førte til store skader på laven, som er reinens viktigste vinternæring. Dermed oppstod det matmangel, og mange rein sultet i hjel. Når en populasjon nærmer seg eller overskrider områdets bæreevne, endres ofte forholdet mellom tilvekst og dødelighet. Dødeligheten øker, og samtidig produseres det som regel færre avkom. Veksten reduseres eller stanser opp. I noen tilfeller ser vi dramatiske sammenbrudd av en populasjon. Et områdes bæreevne kan forandre seg (se figuren på neste side). Organismer kan selv være årsak til at bæreevnen reduseres. Overbeiting kan forårsake skader på vegetasjonen, og områdets bæreevne kan være redusert i mange år framover. Forholdet mellom antallet individer som dør, og antallet som blir født og vokser opp, bestemmer om en populasjon vokser eller avtar, og hvor fort det skjer. Noen reinsdyr ble satt ut på en liten øy. Reinen hadde ingen naturlige fiender på øya. Reinsdyrbestanden vokste i nesten 30 år. Da var vegetasjonen beitet ned, og i løpet av det neste tiåret ble bestanden redusert til null.

25 28 kapittel 1 Et områdes bæreevne kan forandre seg. Hvor mange fisker? Merking av fisk er en viktig metode i fiskeribiologiske undersøkelser. Fisk som blir fanget, blir veid, målt og sluppet ut igjen etter at de har fått festet på seg et merke som identifiserer hvert enkelt individ. Ved gjenfangst måler og veier en fisken på nytt. Dette gir verdifulle opplysninger om hvordan fisken vokser. Gjenfangstene kan dessuten gi opplysninger om fiskens vandringer. Merking og gjenfangst kan også brukes til å beregne størrelsen av en fiskebestand. La oss anta at en fiskebåt fanger 200 torsk. Samtlige blir merket og sluppet ut igjen på fangststedet. Etter en tid kan en gå ut fra at de merkede individene har fordelt seg jevnt blant den umerkede torsken. Nå gjør båten en ny fangst med akkurat samme metode som sist. La oss anta at det er 300 torsk i den nye fangsten, og fire av disse er merket. Forutsatt at den merkede fisken fordelte seg jevnt i bestanden, kan vi nå beregne størrelsen på bestanden. De merkede fiskene utgjorde 4/300 av den siste fangsten. Da må all torsken som ble merket, utgjøre 4/300 av den totale bestanden. Når 200 torsk utgjør 4/300, er det lett å regne ut hvor mange fisker det er i hele bestanden: x = hele bestanden 4 av x = x = x = x = x =

26 økologi 29 Merking av fisk. Bestanden er altså på ca torsk. Denne metoden er selvfølgelig ikke helt nøyaktig. Det kan for eksempel tenkes at en del av den merkede fisken får skader og dør når den slippes ut. Det vil føre til at bestanden blir beregnet til å være større enn den er i virkeligheten. I en fiskebestand er det naturlig avgang og ny rekruttering. Hvis det går lang tid mellom utslipp og gjenfangst, må en ta med dette i beregningen. Sykliske bestandssvingninger Normalt er dødeligheten blant avkommet stor hos dyr som produserer et stort antall avkom, for eksempel mus og lemen. Under gode forhold overlever en større del av avkommet. Det fører til en eksplosiv bestandsøkning. Vi snakker da om «smågnagerår». Regelmessige svingninger i bestandene, eller sykliske bestandssvingninger, finnes også hos noen insektarter, ryper og skogsfugl. Sykliske bestandssvingninger er vanlige hos dyr med mange avkom.

27 30 kapittel 1 Sykliske bestandssvingninger forekommer hos blant andre ryper, noen insekter og smågnagere, for eksempel lemen. I det sørlige Norge er det en topp i lemenbestanden hvert tredje år, lenger nord hvert fjerde eller hvert femte år. I årene mellom toppene i smågnagerbestandene er det stor forplantning og stor overlevelse av avkommet. Bestanden vokser. Med økningen i bestanden øker konkurransen om mat. Stress og aggressiviteten mellom individene øker. Forplantningen blir dårligere, og færre av avkommet overlever. Forskere tror at dersom forholdene er dårlige når hunndyrene er gravide, får avkommet både dårligere overlevelsesevne og dårligere forplantningsevne. Når smågnagerbestanden er på topp, er det gode forhold for rovfugler og andre dyr som lever av smågnagere, og de øker i antall. Flere av smågnagerne blir spist. Mange dør også av sult og sykdom. Bestanden avtar like dramatisk som den vokste. Selv om antallet individer i smågnagerpopulasjonene svinger voldsomt med noen års mellomrom, holder populasjonene seg stort sett konstante når en ser det over flere år. Antibeitestoffer Når en plante blir utsatt for beiting, skades plantevevet. Det skadede vevet produserer signalstoffer, som gjør at planten begynner å produsere antibeitestoff. Hos beitedyrene fører antibeitestoffet til dårligere fordøyelse og at mindre næring blir tatt opp fra tarmen. Jo hardere beiting det er, desto mer antibeitestoff produserer plantene. Det er ikke først og fremst hvor store deler av planten som blir spist, men hvor ofte det skjer, som bestemmer hvor mye antibeitestoff planten produserer.

28 økologi 31 Modell som viser hvordan en antar at varierende mengde antibeitestoff i vegetasjonen og andre faktorer kan forårsake sykliske bestandssvingninger hos smågnagere. Jordas befolkning Da menneskene begynte å utvikle jordbruket for ca år siden, var det om lag 6 millioner mennesker på jorda. Ved begynnelsen av vår tidsregning var antallet steget til 300 millioner. I dag er det mer enn 6 milliarder mennesker. Siden 1960 har folketallet fordoblet seg. Kurven som viser befolkningsutviklingen, stiger bratt til værs. Mange spør seg når den vil flate ut. Det er ikke vanskelig å forstå at vi mange steder allerede har overskredet bæreevnen. Men det er vanskelig å vite hvor stor bæreevnen for hele jorda er. Hvor mange mennesker er det plass til? Hvor mange mennesker er det mat til? Hvordan folketallet har utviklet seg de siste 2000 årene.

29 32 kapittel 1 En forsiktig prognose fra FN viser at den årlige økningen av verdens befolkning vil bli stadig mindre. Det kan være det første tegnet på at befolkningskurven vil flate seg ut. Kilde: United Nations Population Division I dag er det mange millioner som sulter. Men sulten i verden skyldes mer en skjev fordeling av matressursene på jorda enn at det ikke kan produseres nok mat. Forbedrede landbruksmetoder har satt menneskene i stand til å produsere mat til mange flere enn før. Med en mer rettferdig fordeling av matressursene ville det vært mat til alle. På den andre siden har vi redusert betydningen av de faktorene som i naturlige populasjoner virker vekstregulerende det er lavere dødelighet takket være bedret hygiene, medisinske nyvinninger og bedre ernæring. Det er særlig lavere barnedødelighet som bidrar til at folketallet fortsetter å vokse så fort. Økningen av folketallet er i gjennomsnitt 1,3 % per år. Dette er den laveste gjennomsnittlige veksthastigheten siden den andre verdenskrigen. Men selv om veksthastigheten ikke lenger ser ut til å øke, vil befolkningen i verden fortsatt øke med millioner mennesker årlig. Den største veksten vil være i land som allerede har stor befolkningstetthet. Derfor er det et mål å redusere veksthastigheten i disse landene ytterligere. Det mest realistiske er å forsøke å redusere fødselstallet.

30 økologi 33 Fødselstall og dødstall i noen land i 1995 og i Kilde: United Nations Population Division. Avsnitt 1.3: 1 Nevn noen faktorer som regulerer veksten i en populasjon. 2 Gi eksempler på tetthetsavhengige faktorer som begrenser veksten i populasjoner. 3 Gi eksempler på ikke-tetthetsavhengige faktorer som regulerer utviklingen av populasjoner. 4 Hva kan gjøres for å begrense veksten av mikroorganismer som ødelegger maten? 5 Hvordan kan naturlig utvalg over tid påvirke en populasjon? 6 Hva skjer dersom en bestand blir større enn områdets bæreevne? 7 Hva ble konsekvensene da villreinstammen på Hardangervidda i 1983 vokste over den økologiske bæreevnen? 8 Gi et eksempel på at bæreevnen for et område kan endres. 9 Hva mener vi med sykliske bestandssvingninger? 10 Hvilke andre dyr påvirkes av svingninger i smågnagerbestanden, og hvordan påvirkes de? 11 Hvordan virker antibeitestoffer på beitedyrene? 12 Hvordan har vi mennesker redusert betydningen av de faktorene som virker vekstregulerende i naturlige populasjoner? kontrolloppgaver

31 34 kapittel Økosystemer i endring Organismesamfunn og økosystemer kan endre seg. Noen endringer kan skje i løpet av forholdsvis korte tidsperioder, andre foregår over lang tid. De raske endringene kan være uregelmessige og tilfeldige, de kan for eksempel komme av at værforholdene varierer fra år til år. Endringene kan også være regelmessige. Regelmessige bestandssvingninger i populasjoner virker inn på organismesamfunnene. I år med mange smågnagere i fjellet beites mer av vegetasjonen ned. I slike år er det gode næringsforhold for mange rovfugler. Enkelte rovfugl-bestander kan øke merkbart etter et smågnagerår og avtar igjen etter år med færre smågnagere. De raske svingningene fører ikke til at organismesamfunnene og økosystemene endrer seg varig. Økologiske suksesjoner Endringer i organismesamfunn og økosystemer som skjer over lengre tid, og som fører til varige endringer, kaller vi økologiske suksesjoner. Et eksempel er de mange grunne, næringsrike innsjøene som gradvis gror igjen, og som om noen hundre eller tusen år vil være helt eller delvis forvandlet til myrområder. Et annet eksempel er de endringene som skjer når jordbruksland blir liggende ubrukt og den naturlige vegetasjonen gradvis rykker inn. Et tredje eksempel er de endringene som skjer etter at en skogsflate blir hogd ned, og skogen etter mange år gror opp igjen. Økologiske suksesjoner skiller seg fra mer tilfeldige endringer ved at utviklingen foregår over lang tid, og at den skjer i en bestemt retning. Næringsrike innsjøer gror igjen og blir til myrområder. Økologiske suksesjoner er gradvise endringer i organismesamfunn eller økosystemer. Endringene foregår over lang tid og skjer i en bestemt retning.

32 økologi 35 Det er organismenes egen aktivitet som er drivkraften i en økologisk suksesjon. Suksesjoner kan være utløst av en ytre faktor, men ikke alle suksesjoner har en utløsende faktor. Vi skiller mellom to hovedtyper: Organismenes egen aktivitet alene er årsaken til de endringene som skjer i en økologisk suksesjon. Et eksempel er gjengroing av en innsjø. En ytre faktor utløser en økologisk suksesjon. Eksempler er suksesjoner etter skoghogst eller etter en skogbrann. Gjengroing av en innsjø Gjengroing av en innsjø er en økologisk suksesjon der organismenes egen aktivitet alene er drivkraften til endringene. Aktivitetene til organismene fører til at de endrer sitt eget miljø. Plantene som holder til i vannkanten og ute i de grunneste delene av innsjøen, vokser og brer seg utover i innsjøen. Når de dør, brytes ikke alt plantematerialet ned. Gradvis bygger det seg opp et lag med delvis nedbrutte planterester. Etter lang tid vil det i grunne deler av innsjøer ha bygd seg opp så mye organisk materiale at de første sump- og myrplantene kan rykke utover. Så lenge plantenes produksjon er større enn det som blir brutt ned, vil sjøen bli gradvis grunnere, og strandsonen vil forflytte seg utover i innsjøen. Til slutt vil hele innsjøen være gjengrodd, og et myrsamfunn tar over. Også myrsamfunnet vil endre seg litt etter litt fordi plantenes produksjon er større enn det som blir brutt ned. Myra bygger seg gradvis opp i høyden. Når det har bygd seg opp så mye organisk materiale at planterøttene er over grunnvannsspeilet, kan de vanlige landplantene gradvis ta over. De ulike plantene i og rundt en innsjø har ulike miljøkrav, og rundt vannkanten vokser plantene i karakteristiske belter. Når en innsjø gror igjen, rykker plantene gradvis utover, i store trekk i den rekkefølgen som figuren viser.

33 36 kapittel 1 I et myrsamfunn er plantenes produksjon større enn nedbrytingen. Vi kan si at plantene «graver sin egen grav» ved at de endrer miljøforholdene slik at andre planter kan ta over. Suksesjon etter skoghogst Når en barskog hogges ned, er det en dramatisk endring av miljøet for de organsimene som lever der. Mange klarer seg ikke og bukker under. Dersom en hogstflate får ligge uforstyrret, kan suksesjonen som følger, deles inn i disse suksesjonstrinnene: Hogstflaten. Når trærne er borte, når mye mer lys fram til bunnen. Blåbær og tyttebær er eksempler på planter som drar fordel av lyset, og de vokser frodig de første årene etter hogsten. Selv om tømmeret er fjernet, er stubber og store mengder kvister, bark og barnåler igjen. Det er mye dødt organisk materiale, og mengden av nedbrytere er derfor stor. Nedbryternes aktivitet fører til at mengden av næringsstoffer i jorda øker. Etter 3 5 år domineres hogstflaten av hurtigvoksende, næringskrevende planter som bringebær og geitrams. De skygger for bærlyngen som gradvis taper terreng. Løvkratt. Etter år har løvkratt med bjørk, rogn, osp og selje tatt over hogstflaten. Elg og rådyr beiter gjerne på de unge løvtrærne. De unge løvtrærne bruker mye av næringen, og en del av næringen er blitt vasket ut. De næringskrevende plantene som bringebær og geitrams klarer seg ikke lenger. Løv- og blandingsskog. Løvtrærne som vokser opp, gir etter hvert mer skygge. Lyskrevende planter forsvinner. I denne fasen kan de første bartrærne, furu eller gran, gjøre sitt inntog. Løvskogen utvikler seg gradvis til blandingsskog. Barskog. Utviklingen av furuskog eller granskog er den siste fasen i