Luonnontieteellinen tutkimus

Kontrolloitu koe


Tässä lyhyesti kontrolloidun kokeen vaiheet.
  1. Havainto, ongelma
  2. Olemassaolevaan tietoon tutustuminen
  3. Hypoteesin muodostus
  4. Tutkimuksen suunnittelu ja toteuttaminen
  5. Otos, koska kaikkia tapauksia yleensä mahdoton tutkia
  6. Koejärjestelyssä manipulaatio ja kontrolli, vain yksi asia muuttuu.
  7. Tiedon keruu ja käsittely, analysointi
  8. Johtopäätösten tekeminen, hypoteesi hyväksytään tai hylätään.
  9. Julkaiseminen
Luonnontieteelliset tutkimukset eivät aina ole kontrolloituja kokeita: Tehdään myös esimerkiksi kasvillisuuskartoituksia. Ei siis vertailla mitään, vaan tutkitaan minkälaista kasvillisuutta alueella on.

Harjoitellaan tutkimuksen suunnittelua

Otsonikadon vaikutus tuoreen kangasmetsän kasveihin.

  1. Ongelma: otsonikato voi olla ongelma eliöille. Kasvit ovat ekosysteemissä tuottajia, joten niihin kohdistuvat uhat ovat erityisen tärkeitä.
  2. Tutustutaan olemassa olevaan tietoon eli kpl 11. Mitä otsonikato tarkoittaa ja mistä se johtuu? Mitä se aiheuttaa?
  3. Aiheen rajaus: emme voi tutkia kaikkia tuoreen kangasmetsän kasveja. Miten valitsisit 5 lajia? Mieti tutkimukset tekemistä ja kasvien edustavuutta.
  4. Hypoteesin muodostus
  5. Otos
  6. Kontrolloitu koejärjestelmä. Miten saadaan manipulaatio (eli “otsonikato”) ja kontrolli?
  7. Mitä tietoa ja miten keräät?
Jos saat tämän nopeasti valmiiksi, harjoittele kokeeseen seuraavien kysymysten avulla:
Miten liittyvät toisiinsa:
1. Ilmastonmuutos ja happamoituminen
2. Happamoituminen ja ympäristömyrkyt
3. Otsonikato ja ilmastonmuutos
4. Ilmastonmuutos ja rehevöityminen

Tutkimussuunnitelma

1. Ongelma: otsonikato voi olla ongelma eliöille. Kasvit ovat ekosysteemissä tuottajia, joten niihin kohdistuvat uhat ovat erityisen tärkeitä.
2. Tutustutaan olemassa olevaan tietoon eli kpl 11. Mitä otsonikato tarkoittaa ja mistä se johtuu? Mitä se aiheuttaa?
  • otsonikato = yläilmakehän otsonin väheneminen. Otsoni = O3. Erityisen suuri "aukko" on etelänavan yläpuolella. Otsonikerros on toipumassa ja ennallaan mahdollisesti 30 vuoden kuluttua.
  • Alailmakehän otsoni on vaikutuksiltaa erilainen kuin yläilmakehän otsoni. Alailmakehässä otsoni on haitallinen.
  • Kylmälaitteiden ja ponnekaasujen CFC-yhdisteet ja sammutuslaitteiden halonit hajottavat otsonia yläilmakehässä. Nämä aineet on kielletty kaikissa teollisuusmaissa.
  • Yläilmakehän otsoni imee itseensä UV-säteilyä. Otsonin vähenemisen vuoksi erityisesti UV-B-säteilyn määrä on lisääntynyt. UV-B-säteily voi vaurioittaa soluja ja DNA:ta -> syöpäriski. Erityisen herkkiä vaurioille ovat kalanpoikaset. Tuottajien fotosynteesi voi heiketä ja sitä myötä kasvu heikkenee. Yhdessä populaatiossa tapahtuvat muutokset vaikuttavat helposti koko ekosysteemiin, koska ravintoketjussa lajit ovat riippuvaisia toisistaan.

3. Aiheen rajaus: emme voi tutkia kaikkia tuoreen kangasmetsän kasveja. Miten valitsisit 5 lajia? Mieti tutkimukset tekemistä ja kasvien edustavuutta.
  • Valitaan erilaisia kasveja (ellei haluta rajata tutkimusta esimerkiksi sammaliin tai puihin).
  • Esimerkiksi joku puu, sammal, ruohovartinen, varpukasvi.
  • Kuusi, kerrossammal, vanamo, mustikka, metsämaitikka.
  • Käytännön syistä lajilistaa voi joutua muuttamaan, valitaan esimerkiksi sellaisia lajeja, joista varmasti löytyy samalta tutkimusalalta: mustikka, kerrossamma, kuusi.
4. Hypoteesin muodostus
  • Lähtökohta oli, että otsonikato on ongelma. Tiedämme, että otsonikato aiheuttaa UV-B-säteilyn voimistumista.
  • Hypoteesi esim.: UV-B-säteilyn lisääntyminen rajoittaa tutkimukseen valittujen kasvien kasvua.
  • Toinen esimerkki: UV-B-säteilyn lisääntyminen aiheuttaa kasveissa antosyaanien lisääntymistä
5. Otos
  • Satunnaistettu otos, jos tutkimusaloja on tarpeeksi. Esimerkiksi 20 tutkimusalaa arpomalla ympäri Suomen.
  • Tai Etelä-Suomesta 3 tutkimusalaa, Pohjois-Pohjanmaan ja Kainuun maakunnista 3 alaa ja Lapista 3 alaa.
  • Usein käytännön syistä täytyy tyytyä esimerkiksi jonkin tutkimusaseman läheisyyteen. Sielläkin varsinaiset tutkimuskohteet (eli esim. 30 neliömetrin kokoista ruutua) valitaan satunnaisesti.
6. Kontrolloitu koejärjestelmä. Miten saadaan manipulaatio (eli “otsonikato”) ja kontrolli?
  • Jokaisella tutkimusalalla on koeastelma ja kontrolli, joita verrataan keskenään.
  • "Otsonikato" saadaan aikaan UV-lampuilla.
  • Kontrolliruudulla UV-lamppua ei ole tai siitä on blokattu filtterillä UV-B-säteily.
7. Mitä tietoa ja miten keräät?
  • Käydään mittaamassa kasvien kasvu koealoilla useiden vuosien ajan.
  • Otetaan lehtinäytteitä kasveista ja mitataan laboratoriossa antosyaanipitoisuudet.