B Perustehtävät Jaa 07/B2. Luonnonvalinnan muodot Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen Kotiloiden kuoret ovat yleensä kiertyneet oikealle riippumatta siitä onko kyseessä maalla vai meressä elävä kotilolaji. Oikeakierteisyys tarkoittaa sitä, että pidettäessä kotiloa kädessä kärki ylöspäin, kuoren aukko on oikealla. Pienempi osa kotilolajeista on vasenkierteisiä. Oikeakierteisten kotilolajien joukossa voi olla vasenkierteisiä yksilöitä ja vasenkierteisillä kotilolajeilla esiintyy oikeakierteisyyttä. Ei ole tarkkaa tietoa siitä, mistä kierteisyyden suunta johtuu. On vaikea keksiä mitään yleispätevää syytä, miksi oikeakierteisyys antaisi paremman selviytymismahdollisuuden tai lisääntymisedun kuin vasenkierteisyys eri puolilla maailmaa eläville kotilolajeille. Onko kyse enemmänkin sattumasta kuin luonnonvalinnasta? Japanissa elää eräs kotilokäärme, joka on erikoistunut saalistamaan nimensä mukaan vain kotiloita. Kotilon kuoren murskaaminen ei käärmeeltä onnistu, joten käärmeellä on oltava jokin keino kotilon kuoren irrottamiseen pehmeästä ruumiista. Kotilokäärmeen leuat ovat erikoistuneet kotilon kuoren rakenteen (oikeakierteisyys) mukaan. Käärmeen alaleuan puoliskot ovat erikoistuneet evoluution kuluessa eri tehtäviin. Oikean puolen alaleuan hampaat ottavat pitävän otteen kotilosta ja vasemman puolen terähampainen leukaosa työntyy kuoren sisään ja vetää esiin kotilon syötäväksi kelpaavan ruumiin. Kun käärme yrittää saalistaa vasenkierteisen kotilon, kuori on käärmeen kannalta väärinpäin ja saalistus ei onnistu. Kotilokäärmeen takia luonnonvalinta on Japanissa suosinut vasenkierteisiä kotiloita ja näin ollen vasemmalle kiertyneiden kotiloiden määrä on runsastunut. Japanissa kotilokäärmeen ja kotiloiden välillä esiintyy evolutiivista kilpavarustelua eli koevoluutiota. a) Miksi aikaisemmin harvinainen kotilon kuoren ominaisuus, vasenkierteisyys, on alkanut runsastua? b) Mitä tapahtuu vähitellen kotilopopulaation geenikoostumukselle ja perinnölliselle muuntelulle? Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen 07/B3. Teollisuusmelanismi Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen Teollisuusalueilla tiedetään perhosten, esimerkiksi koivumittarien, muuttuneen vaaleista tummiksi. Tätä ilmiötä kutsutaan teollisuusmelanismiksi. Elinympäristö tummuu saasteiden takia, jolloin väriltään tummemmat yksilöt yleistyvät. Vaaleilla yksilöillä on huonompi suojaväri, joten ne joutuvat helpommin niitä saalistavien lintujen ravinnoksi. Ilmiö todettiin yli sata vuotta sitten alun perin Englannissa, mutta myös Suomessa sama ilmiö on havaittu korsiyökkösillä. Esimerkiksi Imatran seudulla on tutkittu korsiyökkösten teollisuusmelanismia. Imatralla on tutkittu hammas- ja varjokorsiykkösen teollisuusmelanismia kaksi kertaa kymmenen vuoden välein 1900-luvun lopulla. Tummien yksilöiden osuutta verrattiin kymmenen vuotta aiemmin Imatralla tehtyihin havaintoihin. Tutkimusaineisto koostui 8000 yökkösestä. Tulosten mukaan saastuneimmilla alueilla hammaskorsiyökkösten tumman pigmentin määrä on jopa kolminkertaistunut. Keskimäärin runsaat 40 % alueen hammaskorsiyökkösistä on tummia. Varjokorsiyökkösillä tummien värimuotojen osuus on yli 90 % ja se oli pysynyt samalla tasolla kuin viime vuosikymmenen lopulla. Molemmilla lajeilla löytyi vaaleampia yksilöitä alueilta, jotka sijaitsevat tuulten alapuolella Imatran seudun päästölähteisiin nähden. Tummilla värimuodoilla ja rikin kokonaislaskeumalla on vahva yhteys. Mitä suurempi on rikin laskeuma, sitä suurempi osa yökköspopulaatiosta on tummia yksilöitä. a) Mitä tarkoitetaan melanismilla? b) Miten muuntelu ilmenee koivumittarien ja korsiyökkösten värissä? c) Mihin luonnonvalinta tässä esimerkissä kohdistuu? d) Ympäristön tummumisen yhtenä syynä on se, että puiden rungoilta häviää vaaleat jäkälät. Miksi jäkälät katoavat teollisuusalueilta? e) Miksi teollisuusalueilla perhosten tummat värimuodot yleistyvät vaaleiden kustannuksella? f) Miten on selitettävissä, että saastuneilla alueilla koko perhospopulaatio koostuu vähitellen tummista värimuodoista? g) Mistä valintatyypistä teollisuusmelanismi on esimerkki? h) Saastekuormitus (rikkipitoisuus) on laskenut Imatran seudulla 1990-luvulta alkaen. Mitä arvelet tapahtuvat tummien korsiyökkösten osuudelle tulevaisuudessa? Perustele. Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen 07/B4. Valintapaine Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen Seuraava esimerkki osoittaa, että luonnonvalinta voi vaikuttaa nopeastikin populaation yksilöiden ominaisuuksiin. Joissakin tapauksissa luonnonvalinnan vaikutuksia voidaan seurata jopa geenitasolla. Yhden esimerkin ripeästä luonnonvalinnasta tarjoaa miljoonakala. Se on pieni akvaariokalana tunnettu Etelä- ja Väli-Amerikasta peräisin oleva parvikala, jonka koirailla on yleensä suuri ja värikäs pyrstö. Koiraat eivät kuitenkaan ole kaikkialla yhtä näyttävän näköisiä. Trinidadin saarella on populaatioita, joiden koiraiden väritys on päinvastoin hyvin vaatimaton. Huomiota herättämättömiä koiraita esiintyy runsaimmin vesissä, joissa on paljon petokaloja. Tästä tutkijat päättelivät, että nämä populaatiot ovat sopeutuneet elinympäristöön ”luopumalla” kirkkaasta värityksestä, joka houkuttelee pedot koiraiden kimppuun. Teoriaa testattiin siirtämällä petokaloja alueille, missä miljoonakalakoirailla oli poikkeuksellisen näyttävä pyrstö. Muutaman sukupolven päästä koiraiden ulkoasu oli vaatimaton. Näyttävät koiraat olivat joutuneet petojen syötäviksi, ja sukua olivat päässeet jatkamaan vain huomiota herättämättömät yksilöt. a) Miksi miljoonakalakoirailla on yleensä värikäs pyrstöevä? b) Miksi joissakin elinympäristöissä elävät koiraat ”menettivät” huomiota herättävän ulkonäkönsä (eli luonnonvalinta karsii komean pyrstön tuottavia geenien muotoja)? c) Mitkä valintapaineet siis vaikuttavat miljoonakalakoiraiden väritykseen? Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen 07/B5. Havaijin sirkat Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen Kuten luvussa kerrotaan, Havaijilla erään sirkkalajin koiraat houkuttelivat naaraista sirittämällä. Saarelle levisi 1800-luvulla uusi tulokaslaji; eräs loiskärpänen. Loiskärpänen laski munansa sirkkakoiraisiin, jotka kärpänen paikallisti kuuloaistinsa avulla. Kuoriuduttuaan loiskärpäsen toukat söivät sirkkakoiraan. Loiskärpäset vähensivät sirkkapopulaatiota rajusti. Lopulta sirittävistä koiraista ei enää tehty kuulohavaintoja. Kuitenkin myöhemmin 1990-luvulla huomattiin, että sirkkakoiraita oli saarella runsaasti. Ne vaan eivät enää sirittäneet. Miten selität tämän? (Ps. lisätietoa löydät internetistä tutkijan nimellä ja kenttäsirkan englanninkielisellä nimellä: "Zuk" ja "cricket"). a) Minkälaiset koiraat olivat alun perin saarella kelpoisimpia? b) Mikä bioottisen ympäristötekijän muutos heikensi sirittävien sirkkakoiraiden kelpoisuutta? Miksi näin kävi? c) Minkälaiset sirkkakoiraat olivat tässä muuttuneessa ympäristössä kelpoisimpia? Miksi? d) Miten ja miksi populaatio muuttui koiraiden suhteen? Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen
07/B2. Luonnonvalinnan muodot Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen Kotiloiden kuoret ovat yleensä kiertyneet oikealle riippumatta siitä onko kyseessä maalla vai meressä elävä kotilolaji. Oikeakierteisyys tarkoittaa sitä, että pidettäessä kotiloa kädessä kärki ylöspäin, kuoren aukko on oikealla. Pienempi osa kotilolajeista on vasenkierteisiä. Oikeakierteisten kotilolajien joukossa voi olla vasenkierteisiä yksilöitä ja vasenkierteisillä kotilolajeilla esiintyy oikeakierteisyyttä. Ei ole tarkkaa tietoa siitä, mistä kierteisyyden suunta johtuu. On vaikea keksiä mitään yleispätevää syytä, miksi oikeakierteisyys antaisi paremman selviytymismahdollisuuden tai lisääntymisedun kuin vasenkierteisyys eri puolilla maailmaa eläville kotilolajeille. Onko kyse enemmänkin sattumasta kuin luonnonvalinnasta? Japanissa elää eräs kotilokäärme, joka on erikoistunut saalistamaan nimensä mukaan vain kotiloita. Kotilon kuoren murskaaminen ei käärmeeltä onnistu, joten käärmeellä on oltava jokin keino kotilon kuoren irrottamiseen pehmeästä ruumiista. Kotilokäärmeen leuat ovat erikoistuneet kotilon kuoren rakenteen (oikeakierteisyys) mukaan. Käärmeen alaleuan puoliskot ovat erikoistuneet evoluution kuluessa eri tehtäviin. Oikean puolen alaleuan hampaat ottavat pitävän otteen kotilosta ja vasemman puolen terähampainen leukaosa työntyy kuoren sisään ja vetää esiin kotilon syötäväksi kelpaavan ruumiin. Kun käärme yrittää saalistaa vasenkierteisen kotilon, kuori on käärmeen kannalta väärinpäin ja saalistus ei onnistu. Kotilokäärmeen takia luonnonvalinta on Japanissa suosinut vasenkierteisiä kotiloita ja näin ollen vasemmalle kiertyneiden kotiloiden määrä on runsastunut. Japanissa kotilokäärmeen ja kotiloiden välillä esiintyy evolutiivista kilpavarustelua eli koevoluutiota. a) Miksi aikaisemmin harvinainen kotilon kuoren ominaisuus, vasenkierteisyys, on alkanut runsastua? b) Mitä tapahtuu vähitellen kotilopopulaation geenikoostumukselle ja perinnölliselle muuntelulle? Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen
07/B3. Teollisuusmelanismi Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen Teollisuusalueilla tiedetään perhosten, esimerkiksi koivumittarien, muuttuneen vaaleista tummiksi. Tätä ilmiötä kutsutaan teollisuusmelanismiksi. Elinympäristö tummuu saasteiden takia, jolloin väriltään tummemmat yksilöt yleistyvät. Vaaleilla yksilöillä on huonompi suojaväri, joten ne joutuvat helpommin niitä saalistavien lintujen ravinnoksi. Ilmiö todettiin yli sata vuotta sitten alun perin Englannissa, mutta myös Suomessa sama ilmiö on havaittu korsiyökkösillä. Esimerkiksi Imatran seudulla on tutkittu korsiyökkösten teollisuusmelanismia. Imatralla on tutkittu hammas- ja varjokorsiykkösen teollisuusmelanismia kaksi kertaa kymmenen vuoden välein 1900-luvun lopulla. Tummien yksilöiden osuutta verrattiin kymmenen vuotta aiemmin Imatralla tehtyihin havaintoihin. Tutkimusaineisto koostui 8000 yökkösestä. Tulosten mukaan saastuneimmilla alueilla hammaskorsiyökkösten tumman pigmentin määrä on jopa kolminkertaistunut. Keskimäärin runsaat 40 % alueen hammaskorsiyökkösistä on tummia. Varjokorsiyökkösillä tummien värimuotojen osuus on yli 90 % ja se oli pysynyt samalla tasolla kuin viime vuosikymmenen lopulla. Molemmilla lajeilla löytyi vaaleampia yksilöitä alueilta, jotka sijaitsevat tuulten alapuolella Imatran seudun päästölähteisiin nähden. Tummilla värimuodoilla ja rikin kokonaislaskeumalla on vahva yhteys. Mitä suurempi on rikin laskeuma, sitä suurempi osa yökköspopulaatiosta on tummia yksilöitä. a) Mitä tarkoitetaan melanismilla? b) Miten muuntelu ilmenee koivumittarien ja korsiyökkösten värissä? c) Mihin luonnonvalinta tässä esimerkissä kohdistuu? d) Ympäristön tummumisen yhtenä syynä on se, että puiden rungoilta häviää vaaleat jäkälät. Miksi jäkälät katoavat teollisuusalueilta? e) Miksi teollisuusalueilla perhosten tummat värimuodot yleistyvät vaaleiden kustannuksella? f) Miten on selitettävissä, että saastuneilla alueilla koko perhospopulaatio koostuu vähitellen tummista värimuodoista? g) Mistä valintatyypistä teollisuusmelanismi on esimerkki? h) Saastekuormitus (rikkipitoisuus) on laskenut Imatran seudulla 1990-luvulta alkaen. Mitä arvelet tapahtuvat tummien korsiyökkösten osuudelle tulevaisuudessa? Perustele. Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen
07/B4. Valintapaine Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen Seuraava esimerkki osoittaa, että luonnonvalinta voi vaikuttaa nopeastikin populaation yksilöiden ominaisuuksiin. Joissakin tapauksissa luonnonvalinnan vaikutuksia voidaan seurata jopa geenitasolla. Yhden esimerkin ripeästä luonnonvalinnasta tarjoaa miljoonakala. Se on pieni akvaariokalana tunnettu Etelä- ja Väli-Amerikasta peräisin oleva parvikala, jonka koirailla on yleensä suuri ja värikäs pyrstö. Koiraat eivät kuitenkaan ole kaikkialla yhtä näyttävän näköisiä. Trinidadin saarella on populaatioita, joiden koiraiden väritys on päinvastoin hyvin vaatimaton. Huomiota herättämättömiä koiraita esiintyy runsaimmin vesissä, joissa on paljon petokaloja. Tästä tutkijat päättelivät, että nämä populaatiot ovat sopeutuneet elinympäristöön ”luopumalla” kirkkaasta värityksestä, joka houkuttelee pedot koiraiden kimppuun. Teoriaa testattiin siirtämällä petokaloja alueille, missä miljoonakalakoirailla oli poikkeuksellisen näyttävä pyrstö. Muutaman sukupolven päästä koiraiden ulkoasu oli vaatimaton. Näyttävät koiraat olivat joutuneet petojen syötäviksi, ja sukua olivat päässeet jatkamaan vain huomiota herättämättömät yksilöt. a) Miksi miljoonakalakoirailla on yleensä värikäs pyrstöevä? b) Miksi joissakin elinympäristöissä elävät koiraat ”menettivät” huomiota herättävän ulkonäkönsä (eli luonnonvalinta karsii komean pyrstön tuottavia geenien muotoja)? c) Mitkä valintapaineet siis vaikuttavat miljoonakalakoiraiden väritykseen? Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen
07/B5. Havaijin sirkat Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen Kuten luvussa kerrotaan, Havaijilla erään sirkkalajin koiraat houkuttelivat naaraista sirittämällä. Saarelle levisi 1800-luvulla uusi tulokaslaji; eräs loiskärpänen. Loiskärpänen laski munansa sirkkakoiraisiin, jotka kärpänen paikallisti kuuloaistinsa avulla. Kuoriuduttuaan loiskärpäsen toukat söivät sirkkakoiraan. Loiskärpäset vähensivät sirkkapopulaatiota rajusti. Lopulta sirittävistä koiraista ei enää tehty kuulohavaintoja. Kuitenkin myöhemmin 1990-luvulla huomattiin, että sirkkakoiraita oli saarella runsaasti. Ne vaan eivät enää sirittäneet. Miten selität tämän? (Ps. lisätietoa löydät internetistä tutkijan nimellä ja kenttäsirkan englanninkielisellä nimellä: "Zuk" ja "cricket"). a) Minkälaiset koiraat olivat alun perin saarella kelpoisimpia? b) Mikä bioottisen ympäristötekijän muutos heikensi sirittävien sirkkakoiraiden kelpoisuutta? Miksi näin kävi? c) Minkälaiset sirkkakoiraat olivat tässä muuttuneessa ympäristössä kelpoisimpia? Miksi? d) Miten ja miksi populaatio muuttui koiraiden suhteen? Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen
