Tehtävien vastaukset

Ohjeet opettajalle

  • Tehtävien vastaukset on tuotu kirjaan: Opettaja: muuta Julkisuus-asetusta "Julkisuus on määritelty erikseen vain tälle sivulle" -tasolle, jos haluat pitää vastaukset kurssin alussa piilossa!

Luvut 1-6

Luku 1

B1.

a) Miksi 1800-luvulla ihmisten oli vaikea ymmärtää käsien pesemisen ja tulehdusten välinen yhteys? Mikrobeja ei ollut mikään nähnyt eikä niistä siten tiedetty mitään.
b) Mikä tärkeä lääketieteellinen läpimurto on Listerin ansiota? Miten Listerin aikanaan tekemiä oivalluksia hyödynnetään nykypäivänä? Leikkauksien yhteydessä kuolleiden potilaiden määrä väheni. Mikrobien tuhoaminen eri tavoin.
c) Louis Pasteur on yksi kuuluisista biologian historian merkkihenkilöistä. Mikä oivallus teki hänestä kuuluisan? Pastörointi, http://fi.wikipedia.org/wiki/Past%C3%B6rointi

C1.
Biomimetiikka on tieteenala, jossa tutkitaan luonnon ilmiöitä ja jalostetaan niistä ihmisiä hyödyttäviä sovellutuksia. Esimerkiksi lentokoneiden aerodynaamisten ominaisuuksien kehittämiseksi on tutkittu lintujen siipien ja sulkien rakennetta. Tarranauhan keksiminen on yksi tunnettu esimerkki. Vuonna 1948 sveitsiläinen insinööri poisti takiaisia koiransa turkista. Hän huomasi samalla, kuinka takiaisen koukut olivat tarrautuneet koiran turkkiin. Myös kissansilmäheijastimet on kehitelty tutkimalla kissojen silmien valohiukkasia heijastavia soluja. Takiaisen (seittitakiainen, Arctium tomentosum) mykerö tarttuu helposti eläinten turkkiin. Yhtenä esimerkkinä biomimetiikasta on trooppisen boxfish-kalan muodon matkiminen erään Mercedes-Benzin automerkin muotoilussa. Selvitä miksi auton teollisessa muotoilussa on haluttu käyttää kalan muotoa mallina.Mercedes-Benz bionic car -automallin muotoilussa on otettu mallia ns. boxfish-kalasta (losserokala). 

V. Mercedes Benzin tuotekehittelyssä oivallettiin, että kalan mallia jäljittelemällä saadaan niukalla materiaalilla tilava ja turvallinen runko, joka on samalla aerodynaaminen. Auton aerodynaamiset ominaisuudet vähentävät puolestaaan energian kulutusta. Aiheesta enemmän: http://www.gizmag.com/go/4133/

C2. Hämähäkin seitti on vetolujuudeltaan viisi kertaa vahvempaa kuin teräs ja parhaaseen ihmisen tekemään synteettiseen kuituun verrattuna kolminkertainen. Saksalaistutkijat ovat onnistuneet selvittämään miten hämähäkki pystyy tekemään nestemäisessä muodossa olevasta seittimateriaalista erittäin nopeasti lankaa. a) Katso video: Kuinka seitti syntyy? https://oppiminen.yle.fi/artikkeli?id=6386.
b) Minkälaisia ominaisuuksia seittilangalla on? Miten sen valmistamistaitoa voisi ihminen hyödyntää? V: Valmistetaan ohuita esineitä ja vaatteita, joilla on suuri vetolujuus ja sitkeys. Hämähäkin seitti on vetolujuudeltaan viisi kertaa vahvempaa kuin teräs ja parhaaseen ihmisen tekemään synteettiseen kuituun verrattuna kolminkertainen.

C3.
a) Anna esimerkkejä, miten näitä Nobel-palkintoon johtaneita tutkimustuloksia on hyödynnetty käytännössä. V: Kantasoluhoitoja voidaan käyttää sairauksien hoidossa.
b) Nämä esimerkit ovat lääketieteen alan Nobel-palkintoja. Miten kuitenkin biologinen tieto on luonut pohjaa näille lääketieteen keksinnöille? V: Muun muassa bioteknologia ja lääketiede hyödyntävät perinnöllisyystieteestä saatuja soluihin ja niiden perintöainekseen liittyviä tietoja. Lääketieteessä tarvitaan perustieteitä muun muassa biologiaa, biokemiaa ja perinnöllisyystiedettä. Voidaankin todeta, että tutkimus on monitieteellistä.
c) Jatka lääketieteen Nobel-palkintolistaa. https://fi.wikipedia.org/wiki/Luettelo_Nobelin_fysiologian_tai_l%C3%A4%C3%A4ketieteen_palkinnon_saaneista

C4.
a) Redi V: Osoitti että alkusyntyä tapahdu. http://fi.wikipedia.org/wiki/Alkusynty
b) Leeuwenhoek: solubiologian perustaja http://fi.wikipedia.org/wiki/Leeuwenhoek
c) Leonardo da Vinci: mm. anatomian kehittäjä http://fi.wikipedia.org/wiki/Leonardo_da_Vinci
d) Harvey: William Harvey oli verenkierron ”keksijä”. http://fi.wikipedia.org/wiki/William_Harvey
e) Darwin: Evoluutioteorian kehittäjä. http://fi.wikipedia.org/wiki/Charles_Darwin
f) Watson ja Crick: molekyylirakenteen keksijät. http://fi.wikipedia.org/wiki/James_D._Watson
g) Linne: nykyaikaisen eliöiden luokittelun kehittäjä http://fi.wikipedia.org/wiki/Linne
h) endel: perinnöllisyystieteen kehittäjä. http://fi.wikipedia.org/wiki/Mendel
i) Alkmaion: anatomian kehittäjä. http://fi.wikipedia.org/wiki/Alkmaion
j) Lamarck: ensimmäinen evoluutioteorian kehittäjä. http://fi.wikipedia.org/wiki/Lamarck



Luku 2

B1.
a) Jonkin havaitun ilmiön mahdollinen selitys (tieteellinen oletus). Hypoteesi pyritään testaamaan lisähavainnoilla tai kokeilla.
b) Korrelaatio kuvaa kahden muuttujan välistä riippuvuutta.
c) Kokeellisessa tutkimuksessa käytetään aina verrokkiryhmää, jolle tutkittavaa muuttujaa ei vaihdella.
d) Elävissä eliöissä tehtyä tutkimusta.
e) Tutkimusta, joka tehdään koeputkessa, toisin sanoen elävien eliöiden ulkopuolella. In vitro -tutkimuksessa voidaan kuitenkin käyttää eliöiden osia, esimerkiksi soluja tai niiden osia.
f) Tietokoneella tehtyä tutkimusta, esimerkiksi matemaattiset mallinnukset ilmiöstä.

B2.
V: Alexander Fleming keksi 1928 antibiootin, penisilliinin. Fleming kasvatti ja tutki bakteereja. Hän huomasi eräässä bakteeriviljelmässä homepesäkkeen ja sen ympärillä kehän, jossa bakteerit eivät kasvaneet. Hän ei heittänyt ”pilaantuneita” bakteerimaljoja pois vaan rupesi tutkimaan miksi bakteerit olivat tuhoutuneet. Home oli Penicillium notatum-lajia. Aineelle annettiin nimi home-suvun mukaan.

Tutkimuksen vaiheet: havainto (homekasvuston läheisyydessä ei kasva bakteereja), olettamus, että home erittää bakteerien kasvatusliuokseen ainetta, joka tappaa bakteerit), koejärjestelyt ja johtopäätökset.


C1.

  1. Syntyykö kärpäsiä ”tyhjästä”. Tapahtuuko alkusyntyä?
  2. Kärpäsiä ei synny tyhjästä. Alkusyntyä ei tapahdu.
  3. Hän peitti purkkeja siten, että kärpäset eivät päässeet lihapalaan munimaan.
  4. Kyllä. Kärpäsiä ei syntynyt purkissa, jonka kannen hän oli peittänyt.
  5. Ns alkusyntyä ei tapahdu. Kärpäsiä ei synny itsekseen elottomasta aineesta.
  6. Alkusyntyä ei tapahdu maapallolla. Eliöitä syntyy vain lisääntymisen kautta.
  7. Biologinen tieto ei perustu uskomuksiin tai huhuihin, vaan havaintoihin ja koetuloksiin.

 

D1.

Hypoteesi: Bakteerien lisääntymistä lihapalassa voi vähentää desinfioimalla.

Tutkimus: 50 lihapalaa eri purkeissa. Joka toisen lihapalaan kosketaan likaisilla käsillä ja joka toiseen palaan kosketaan vasta käsien desinfioinnin jälkeen. Työn voi tehdä esimerkiksi 25 opiskelijaa. Lihapaloja pidetään suljetuissa purkeissa (vain pieniä reikiä kannessa) huoneenlämmössä 2 -5 vrk. Tämän jälkeen tutkitaan bakteerien määrää lihapaloissa. Jos ”likaisilla käsillä” kosketuissa lihapaloissa on enemmän bakteereja, voidaan olettaa, että lihapalaan on päässyt bakteereja ja niiden määrää voidaan vähentää desinfioimalla.

b) Mikrobien tuhoaminen erilaisilla aineilla, desinfiointi. http://fi.wikipedia.org/wiki/Ignaz_Semmelweis





Luku 3

A1. solurakenne, kemiallinen koostumus, aineenvaihdunta, lisääntyminen, elämänkaari, ärtyvyys, itsesäätelykyky, perinnöllisyys ja evoluutio

B1. Niiltä puuttuvat osa eliöille yhteisistä piirteistä:  itsenäinen lisääntymiskyky, oma aineenvaihdunta ja solurakenne

B2. a) Hiili, vety, happi, typpi, rikki, fosfori, b) Esim. Fosfaatti-ioni, c) Esim. Glukoosi (rypälesokeri)

B3. Ravintoaineet, vesi, monet epäorgaaniset aineet, poistavat jäte- ja kuona-aineet.


C2. a) Hedelmöittyminen (kasvissa), b) Tuulipölytys, itsepölytys, vesipölytys, pölytys lintujen tai lepakkojen avulla, c) Luonnon (ihmiselle) tarjoama aineeton tai aineellinen palvelu


D1.

Maasiirat ja kastemadot suosivat kosteita ja varjoisia elinympäristöjä. Vaikka maasiirat elävät maalla, ne hengittävät kiduksilla ja välttävät siksi kuivia ympäristöjä. Niitä löytyy kivien ja oksien alta ja ne liikkuvat mieluiten öiseen aikaan jolloin ilmankosteus on suurempi kuin päivällä. Kastemadot ottavat happea ihon läpi, joten kastemadon pinnan tulee pysyä kosteana ja limaisena.

Hypoteesi: koeläimet hakeutuvat toisaalta kosteaan ja toisaalta pimeään elinympäristöön.



Luku 4

B1.
a) H2O: vedyn ja hapen muodostama kemiallinen yhdiste / veden ominaislämpökapasiteetti on suuri, jonka ansiosta vesi pystyy sitomaan ja vapauttamaan lämpöä (tasaa lämpöoloja) / vesi on hyvä liuotin ja kuljetin / veden eri olomuodot / veden pintajännitys / vesi on tiheimmillään +4 celsiusasteessa / vesi laajenee jäätyessään
b) Nestemäisellä vedellä on monia elämälle tärkeitä ominaisuuksia: elämä syntyi meressä, jokainen eliö tarvitsee vettä elääkseen: ”elämän neste”, kaikki eliöt (solut) rakentuvat vedestä, solujen elintoiminnot ja kemialliset reaktiot perustuvat veteen liuenneiden aineiden välisiin reaktioihin, vesi on fotosynteesin lähtöaine.


B2.
a) Paine, pimeys, kylmyys
b) Pieni paine, kylmyys, säteily, vähän happea
c) Kuivuus, korkea (ja matala) lämpötila, säteily, vähän kasvillisuutta
d) Suolaisuus
e) Kylmyys, tuulisuus, jää, pimeys
f) Happamuus, entsyymit, hapettomuus
g) Pimeys, ravinteiden puute, paine, lämpötila
h) Lämpötila, pimeys, happamuus, suolaisuus
i) Kylmyys, pieni paine, säteily, ei happea, “painottomuus”


B3. Elämää rajoittavat tekijät: Pienempi lämpötila, vähemmän säteilyä, vuodenaikojen vaihtelevuus

C1.
a) Solun kemiallinen rakenne muuttuu, entsyymien toiminta lakkaa
b) Jotkin bakteerit, entsyymit ja solurakenne sopeutuneet kuumiin olosuhteisiin
c) Kuumassa: entsyymien toiminta heikkenee, nestetasapaino häiriintyy. Kylmässä: solujen kemiallinen toiminta hidastuu
d) Solujen toiminta hidastuu, verenkierto hidastuu, vähentää vaurioiden syntymistä.

C2. V: lintujen munien kuoret estävät kuivumiselta ja puolukan lehden pieni koko ja vahapintaisuus ovat vettä säästäviä rakenteita.

C3.
a) Sinisorsan räpylät eivät jäädy pakkasella. V: Sinisorsalla on erikoinen vedenkiertosysteemi. Kun lämmin veri virtaa linnun raajoihin, se jäähtyy matkalla niin, että räpylässä lämpötila on hieman nollan asteen yläpuolella. Näin viileistä räpylöistä ei karkaa lämpöä ympäristöön. Lisäksi jäällä seisoessaan sinisorsa työntää vuorotellen raajansa höyhenten sekaan.
b) Karhu ei ruokaile talviunen aikana. V: Kesän ja syksyn aikana karhu kerää rasvakerroksen vararavinnoksi talvea varten.
c) Surviaissääsken toukat elävät vähähappisessa vesien pohjakerroksessa. V: Surviaissääsken toukat selviytyvät lähes hapettomissa olosuhteissa jopa kymmeniä päiviä, koska ne sisältävät runsaasti hemoglobiinia (punainen väri). Hemoglobiinin avulla ne varastoivat vedestä happea. Tämä ominaisuus ei koske kaikkia surviaissääksisukuja.
d) Hylkeet pystyvät olemaan sukelluksessa pitkiäkin aikoja. V: Hylkeillä on enemmän verta ruumiinpainoonsa nähden kuin maanisäkkäillä, siten hylkeiden punasolujen määräkin on suurempi. Tämän ansioista hylkeiden hapensitomiskyky on parempi ja ne pystyvät olemaan sukelluksessa pitkään.
e) Aavikkoketun korvat ovat isot, sen tassut ovat karvapeitteiset ja se saalistaa öisin. V: Aavikkokettu on sopeutunut elämään aavikolla. Suuret korvat haihduttavat lämpöä. Lämpötilan ollessa korkea verenkierto korvissa lisääntyy ja lämpöä haihtuu tehokkaasti. Sen tassut ovat tiheän karvan peitossa ja antavat siten suojaa aavikon kuumalta hiekalta. Aavikolla on öisin viileää, joten kettu saalistaa silloin yön viileydessä liikkuvia pikkujyrsijöitä. Kuumat päiväajat aavikkokettu viettää kaivamissaan onkaloissa.
f) Syvänmeren kalat esim. krottikalat selviävät pimeässä ja kovassa paineessa. V: Syvänmeren kalojen soluissa on erityisen paljon vettä, jolloin lihaskudos on hyytelömäinen. Vesipitoisen koostumuksen takia kalan kudosten tiheys on sama kuin ympäröivän veden. Myös joustavat luut auttavat sopeutumaan kovaan paineeseen.
g) Karhukaiset ovat pieniä, noin 0,1–1 millimetrin kokoisia eläimiä, jotka on luokiteltu omaksi pääjaksokseen. Ne saattavat selvitä hengissä mitä erilaisimmissa ääriolosuhteissa ja pystyvät menettämään jopa 99 prosenttia vedestään säilyen silti hengissä. Niitä elää myös kuumissa lähteissä. V: ”Karhukaisten selviytyminen perustuu niiden lepovaiheeseen. Joutuessaan äärimmäisiin olosuhteisiin, niiden elintoiminnot lähes pysähtyvät ja ne heräävät vasta olosuhteiden palautuessa siedettäviksi. Ne kestävät alle 200 asteen pakkasta ja niitä elää myös kuumissa lähteissä. Ne pystyvät menettämään 99 prosenttia vedestään kuolematta.” Ne ovat pystyneet elämän kuumissa lähteissä ja avaruudessa. ”Ruotsalaistutkijat ovat lähettäneet karhukaisia satelliitin mukana avaruuteen, jonka ääriolosuhteille eliöt olivat alttiina useiden päivien ajan. Osa karhukaisista selvisi ilman suojaa hengissä avaruuden moninkertaisesti maan olosuhteita voimakkaammasta ultraviolettisäteilystä.”

 

C4.
a) Mikrobien ja entsyymien tuhoaminen, b) Mikrobien solutoiminnan hidastaminen, c) Mikrobien solutoiminnan hidastaminen, d) Veden poistaminen, estää mikrobien kasvua, e) Veden poistaminen, estää mikrobien kasvua; f) Happamuus estää mikrobien kasvua



Luku 5

A1.
a) Ensimmäisen alkusolun syntyminen
b) Nykyisten arkkien ja bakteerien kaltaisia yksisoluisia ankariin olosuhteisiin sopeutuneita
c) Kemosynteesi
d) Hapeton, kuuma, UV-säteilyä, meteoriittipommituksia

B1.
a) Fotosynteesin kehittyminen mahdollisti nykyisen eliömaailman kehittymisen / ravintoa toisenvaraisille eliöille / ilmakehään vapautui happea mahdollisti tehokkaan energian vapauttamistavan soluhengityksen / hapesta muodostui UV-säteilyltä suojaava otsonikerros mahdollisti elämän siirtymisen maalle ; happi aiheutti ensimmäisen sukupuuttoaallon--> hapettomiin olosuhteisiin sopeutuneet eliöt kuolivat

b) Aerobisiin olosuhteisiin sopeutuneille esitumaisille kehittyi soluhengitys, joka oli uusi, happea vaativa energian vapauttamistapa. Soluhengityksen avulla voitiin vapauttaa tehokkaammin energiaa kemiallisista yhdisteistä.

B2.
a) megaevoluutio ja elämä siirtyi maalle / kasvikunnan kehitys
b) puuttuu tukisolukko ja johtosolukko / lisääntyminen on vedestä riippuvaa
c) kuivumista estävä pintasolukko ja veden ja ravinteiden kuljettamiseen erikoistunut johtosolukko
d) raajat, keuhkot (aikuisilla) ja tehokas verenkierto. Puutteita: lisääntyminen vedestä riippuvaa ja ihohengitys
e) iho kestää kuivuutta / kannattelevat raajat / sisäinen hedelmöitys / munan sisällä tapahtuva alkionkehitys (kuivuuden kesto ja vararavinto)
f) paljassiemeniset: vahapintaiset lehdet kestävät kylmyyttä ja kuivuutta / siitepöly kulkeutuu helposti uusille alueille / siemen: kestää epäedullisia olosuhteita ; koppisiemeniset eli kukkakasvit: lisääntymistä edistävät rakenteet (kukka ja hedelmä) / siemenet suojassa hedelmän sisällä / koevoluutio pölyttäjien kanssa


C1.

a)

- juuret V: sitoo kasvin maaperään / veden ja ravinteiden otto
- johtosolukko V : toimii ravinteiden ja veden kuljetuskanavana juuren ja varren sekä lehtien välillä
- pintasolukko V: tehtävänä on suojata kasvin elinten sisäkerroksen soluja
- siemen V: lisääntyminen

b)

- raajojen vahvistuminen V: maalla liikkuminen
- keuhkot V: ottavat soluhengitykseen tarvittavaa happea ilmakehästä ja poistavat hiilidioksidia
- paksu iho V: suojaa kuivumiselta
- munuaiset V. säätelevät elimistön veden määrää / poistavat kuona-aineita
- sikiön kehittyminen kohdun tai munankuoren sisällä V: suojaavat kuivumiseltaMuna kestää hyvin kuivuutta ja sen sisällä oli vararavintoa alkionkehitystä varten. Kohdun sisällä sikiönkehitys on suojattua (ulkoiset kolhut, kuivuminen).


C2.
a) - keuhkokaloilla? V: maalla hengittämiseen erikoistunut uimarakosta kehittynyt rakenne - varsieväisillä? V: Varsieväisillä oli ”raajamaiset” varrelliset evät, joiden avulla ne pystyivät siirtymään rannoilla lammikosta toiseen.

b) V: puutteet: iho ei kestä kuivumista / veteen sidottu lisääntyminen, edut: aikuisilla yksilöillä keuhkot, raajat ja hyvä verenkiertojärjestelmä

c) Matelijat olivat ensimmäisiä täysin maaelämään sopeutuneita selkärankaisia. Niillä oli monia etuja maalla elämisen kannalta sammakkoeläimiin verrattuna. Niiden iho kesti kuivuutta ja raajat sopivat maalla liikkumiseen. Niiden verenkierto- ja hengityselimistö olivat sammakkoeläimiä tehokkaammat. Matelijoille kehittyi sisäinen siitos ja munan sisällä tapahtuva alkionkehitys. Muna kesti hyvin kuivuutta ja sen sisällä oli vararavintoa alkionkehitystä varten.” 

d) Istukallisten nisäkkäiden kohdussa tapahtuva yksilönkehitys. Nisäkkäät ovat sopeutuneet vaihteleviin elinolosuhteisiin matelijoita paremmin hyvän liikuntakykynsä, karvapeitteensä, tasalämpöisyytensä, parempien aistien ja hengitys- ja verenkiertoelimistönsä ansiosta.

C3. YTL hyvän vastauksen piirteet  (tehtävä 12). 

D1. YTL hyvän vastauksen piirteet (tehtävä 11).

Luku 6

B1. Makromolekyyleillä tarkoitetaan suurikokoisia molekyylejä. Makromolekyylejä ovat DNA, glykogeeni ja proteiini(t)

B2.
a) Proteiini, joka nopeuttaa solussa tapahtuvia kemiallisia reaktioita
b) Proteiinisynteesissä (ribosomeilla)
c) Tuma (sisältää tiedon proteiinin rakenteesta), ribosomit (proteiinien tuottaminen)

B3.
DNA: tieto proteiinien rakenteesta ja solun toiminnasta
RNA: Siirtää DNA:n sisältämän informaation ribosomeille, jossa tuotetaan proteiineja

C1.
a) Eroja: sienisolulla ei viherhiukkasia, soluseinän koostumus erilainen. Yhteistä: molemmilla solukalvo, solulima, tuma, ribosomit ja monia muita soluelimiä. Molemmilla soluseinä.
b) Eroja: Esitumaisilla ei tumaa ja kalvorakenteisia soluelimiä, monien soluelinten ja kromosomien rakenne erilainen. Aitotumaisia: esim. ihminen, mänty, herkkutatti, tohvelieläin. Esitumaisia: esim. kolibakteeri, sinilevät

D1.
b) vesi on erinomainen liuotin, joten solun kemialliset reaktiot tapahtuvat veteen liuenneiden aineiden kesken / Kasvit: kasvi ottaa ravinteet veteen liuenneessa muodossa juuriensa avulla / haihtumisimu nostaa vettä kasvissa ylös lehtiin / vesi kuljettaa yhteyttämistuotteita ja ravinteita / vesi saa aikaa kasvia tukevan nestejännityksen / vesi on fotosynteesin raaka-aine
c) solulimassa ja solunesteontelossa
d) soluhengityksen
e) proteiineja
f) glukoosi eli rypälesokeri on solun tärkein energialähde / tärkkelys ja glykogeeni ovat sokerin varastomuotoja / selluloosa on kasvin soluseinän rakennusmateriaali
g) lipidejä on solukalvossa ja eläimillä rasvasoluissa / proteiineja on mm. solukalvon kuljettajaproteiinit (esim. ionipumput) / kromosomit koostuvat DNA-molekyylistä / RNA:ta on kolmea tyyppiä: lähetti-rna, siistäjä-rna ja ribosomi-rna /kromosomeissa on DNA:n lisäksi proteiinimolekyylejä

D3. 
a) X-akselilla kuvataan selittävä asia eli lämpötila, Y-akselilla tutkittava asia eli lopputuote.
b) Reaktio on nopein lämpötilassa 37, joten se on entsyymin optimilämpötila, Toimintaympäristöksi on esimerkiksi tasalämpäinen ihmiselimistö.
c) Kun lämpötila kohoaa yli +45 asteen, entsyymin toiminta hidastuu ja lopulta lakkaa kokonaan 55 asteessa. Ilmiön selittää se, että ko. korkeassa lämpötilassa proteiini denaturoituu eli proteiinin rakenne muuttuu → enstyymi ei toimi.
d) happamuus (alhainen pH), inhibiittorit (entsyymin aktiiviseen kohtaan tarttuva entsyymin toimintaa estävä molekyyli tai ioni), substraatin määrä.

Luku 7

B1. Fotosynteesi ja soluhengitys

Fotosynteesi ja soluhengitys

Ohessa on esitetty fotosynteesin ja soluhengityksen kokonaisreaktio. Kun sokeria tuotetaan fotosynteesissä, auringon valoenergiaa sidotaan kemialliseksi energiaksi. Vastaavasti kun sokeria kulutetaan soluhengityksessä, kemiallinen energia vapautuu ympäristöön esimerkiksi lämpöenergiana.

Fotosynteesin kokonaisreaktio: 6 CO<sub>2</sub> + 6 H<sub>2</sub>O -> C<sub>6</sub>H<sub>12</sub>O<sub>6</sub> + 6 O<sub>2</sub>
Soluhengityksen kokonaisreaktio C<sub>6</sub>H<sub>12</sub>O<sub>6</sub> + 6 O<sub>2</sub> -> 6 CO<sub>2</sub> + 6 H<sub>2</sub>O

a) Mikä seuraavista väitteistä on oikein? Perustele.

Fotosynteesissä orgaanisiin yhdisteisiin sidotun energian määrä on yhtä suuri kuin soluhengityksessä solun käyttöön vapautuneen energian määrä. VÄÄRIN
Fotosynteesissä orgaanisiin yhdisteisiin sidotun energian määrä on suurempi kuin soluhengityksessä solun käyttöön vapautuneen energian määrä. OIKEIN. Sokerin sitomiseen käytetään enemmän ATP:ta kuin mitä sitä polttamalla saadaan solun käyttöön. Seurausta termodynamiikan II pääsäännöstä.
Fotosynteesissä orgaanisiin yhdisteisiin sidotun energian määrä on pienempi kuin soluhengityksessä solun käyttöön vapautuneen energian määrä. VÄÄRIN

b) Mistä kasvi saa fotosynteesiin tarvitsemansa energian? V: auringon säteilyenergia
c) Mihin kasvi sitoo fotosynteesissä energiaa? V: orgaaniset yhdisteet, kuten glukoosi

----------------
B2. Fotosynteesin pigmentit

Oheisessa kaaviossa on esitetty fotosynteesin pigmenttien (klorofylli ja karotenoidit) absorptiospektri eri valon aallonpituuksilla.

a) Perustele kaavion avulla, miksi lehdet ovat vihreitä. V: lehdet heijastavat vihreän valon pois.
b) Perustele kaavion avulla, miksi lehdet muuttavat syksyllä väriään. V: Lehdissä oleva klorofylli hajoaa ja karotenoidien värit tulevat esille. Karotenoidit heijastavat keltaisen ja punaisen pois, joten lehdet ovat tämän värisiä.
c) Ota selvää, mihin kasvi käyttää karotenoideja. V: Ne auttavat absorboimaan säteilyenergiaa klorofyllien ohella.

----------------
B3. Energian vapauttaminen

Solun on huolehdittava energiataloudestaan. Soluissa sidotaan ja vapautetaan energiaa.

a) Mikä soluelin liittyy energian vapauttamiseen? V: mitokondrio.
b) Mikä kemiallinen reaktio siellä tapahtuu? V: Soluhengitys (sitruunahappokierto ja elektroninsiirtoketju)
c) Entä mikä soluelin vastaa energian sitomisesta? V: Viherhiukkanen
d) Mikä kemiallinen reaktio tapahtuu tässä soluelimessä? V: Fotosynteesi
e) Mitkä ovat näiden reaktioiden merkitykset eliöille? V: Tuottavat ATP:ta ja ravintoaineita solun käyttöön
f) Miten solujen energiatalous eroaa kasvi- ja eläinsolussa? V: Kasvisolut saavat energian auringonvalosta, eläinsolut ravinnon orgaanisista yhdisteistä


--------------
B4. Viherhiukkaset ja mitokondriot (YO-tehtävä K2010)

Viherhiukkanen ja mitokondrio ovat keskeisiä soluelimiä. Tee taulukko näiden soluelinten tehtävistä, rakenteesta ja alkuperästä sekä totea, missä soluissa niitä esiintyy. Vastaukseen saat käyttää enintään yhden sivun.

  viherhiukkanen mitokondrio
tehtävä valoenergian sitominen yhteyttämisreaktiossa eli fotosynteesissä (sokerin valmistus vedestä ja CO2:sta) energian vapauttaminen solun tarpeisiin soluhengityksessä (sokerin hajotus vedeksi + CO2)
rakenne kaksoiskalvorakenne: ulompi kalvo ympäröi, yhteyttäminen tapahtuu lehtivihreää sisältävissä kiekkopinoissa, DNA:ta ja ribosomeja kaksoiskalvo: ulompi kalvo ja poimuttunut sisäkalvo, jonka pinnoilla hengitysentsyymit, DNA:ta ja ribosomeja
alkuperä fotosyntetoiva syanobakteeri – endosymbioosi → osaksi aitotumallista solua soluhengitykseen pystynyt bakteeri - emdosymbioosi → osaksi aitotumallista solua
missä soluissa fotosynteesiin pystyvissä kasvi- ja leväsoluissa aitotumallisissa soluissa (sieni-, kasvi- ja eläinsoluissa)

--------------------------

C1. Vertaile soluhengitystä ja fotosynteesiä

 

Soluhengitys

Fotosynteesi

Lähtöaineet

Orgaaniset yhdisteet (esim. sokeri) + happi

Hiilidioksidi ja vesi

Lopputuotteet

Hiilidioksidi ja vesi

Orgaaniset yhdisteet (esim. sokeri)

Energia saadaan

Orgaanisiin yhdisteisiin on sitoutunut kemiallista energiaa

Auringonvalo

Tapahtumapaikka

Mitokondrio

Viherhiukkanen

Merkitys

Energian vapauttaminen orgaanisista yhdisteistä

Energian sitominen orgaanisiin yhdisteisiin
  1. b) Ks. taulukko
  2. c) Vety: vedestä; hiili: hiilidioksidista; happi: hiilidioksidista
  3. d) Valon määrä, veden määrä, lämpötila. Mittaamalla hapen / hiilidioksidin määrän muutoksia / veden happamuuden muutoksia.
--------------------

C2. Kemosynteesi.
a) Mistä kemosynteettiset eliöt saavat energiaa, jonka ne sitovat orgaanisiin yhdisteisiin? V: epäorgaanisten yhdisteiden hapettamisesta.
b) Kuuluvatko kemosynteettiset eliöt ekosysteemissä tuottajiin, kuluttajiin vai hajottajiin? V: tuottajiin.
c) Millaisissa ympäristöissä kemosynteettisiä eliöitä tavataan? V: jotkin hapettomat ympäristöt. Ympäristöt, joissa on hapetettavaksi kelpaavaa epäorgaanista materiaalia, esim. rikkilähteet.

--------------------------

C3. Levien määrä

a) Syvemmälle mentäessä valon määrä vähenee ja fotosynteesi on vaikeampaa. Perustuotantovyöhykkeellä eli alueella, jossa levät ja vesikasvit kasvavat, on riittävä määrä auringonvaloa yhteyttämiseen. Itämeressä perustuotantovyöhyke voi ulottua jopa 30 metrin syvyyteen.
b) Eri aallonpituudet läpäisevät vettä eri tavalla. Matalimmalle kulkeutuvat valon pitkät aallonpituudet eli punainen valo. Syvimmälle kulkeutuu sininen ja vihreä valo. Sinistä ja vihreää valoa hyödyntävät parhaiten punalevät, jotka ovat yleisiä syvimmällä.

--------------------------
C4. Hiivaa pullossa

a) Ilmiössä Mitä ilmiössä tapahtui? Lasipullossa happea, sokeria → hiivasolut käyttävät energianlähteenään sokeria (mitokondrioissa​ aerobista soluhengitystä​ (glykolyysi, mitokondrioiden sitruunahappokierto ja elektroninsiirtoketju) → ATP:ta (38 ATP-molekyyliä) ja hiilidioksidia​. Hiilidioksidi nousee ilmapalloon → laajenee. Syntyvä vesi​ jää nesteeseen. Hiivasolut lisääntyvät nopeasti jakautumalla. Kun happi loppuu → anaerobinen alkoholikäyminen → vähän ATP:tä, kun palorypälehappo muuttuu etanoliksi, vapautuu edelleen hiilidioksidia.

b) Sokerin loputtua alkohilikäyminen loppuu ja hiivasolut jopa kuolevat.


--------------------------
1. Kokeellinen tutkimus soluhengityksestä

Hengitä hetken ajan pienehköön muovipussiin. Sulje pussin suu tiiviisti ja katso, ettei pussi vuoda. Tarkkaile, mitä pussissa tapahtuu. Tarkkaile myös omaa hengitystäsi.

Noudata varovaisuutta pussiin hengittämisessä! Lopeta pussiin hengittäminen, jos tunnet huimausta tai heikkoa oloa.

a) Mitä hengitykselle tapahtuu ja miksi? V: hengitys tihentyy, sillä hengitysilmassa on enemmän hiilidioksidia ja vähemmän happea.

b) Mitä muovipussissa tapahtuu ja miksi? V: pintaan tiivistyy vettä. Vettä haihtuu keuhkopussien kautta.

c) Ota selvää, mitä on hyperventilaatio. Miksi pussiin hengittäminen helpottaa hyperventilaatiokohtausta? V: liian tiheä hengitys. Laskee liikaa veren hiilidioksidipitoisuutta, jolloin pH nousee. Pussiin hengittämällä nostetaan hiilidioksidipitoisuutta.

--------------------------

2. Kokeellinen tutkimus sokerin vaikutuksesta taikinan kohoamiseen

a) noin 10-20 g. Liian vähän sokeria: hiivan on hajotettava tärkkelystä. Liikaa sokeria: hiivasolut joutuvat hypertoniseen liuokseen ja vesi poistuu niistä.
b) Koska tällöin muodostuu liian väkevä (hypertoninen) liuos
c) Hiiva hajottaa tärkkelystä ravinnoksi.
d) Hiiva toimii parhaiten hieman happamassa. Toimintaa voidaan nopeuttaa nostamalla lämpötila +37°C:een.
e) Esimerkiksi vaihtelevat lämpötilat, erilaiset mittausastiat, mittausepätarkkuus.
f) Optimoidaan taikinan kohoaminen, ei hukata sokeria, ei liikaa makeutta.

--------------------------

3. Kokeellinen tutkimus fotosynteesistä

a) Lehdissä oli valmiiksi jo kaasua, solujen välisessä tilassa.
b) Näin poistetaan lehdissä oleva kaasu.
c) Ne alkavat tuottaa happea, mikä havaitaan kaasun muodostumisessa lehdissä.
d) Esimerkiksi: tuotettu happikaasu nopeuttaa palamista. Voidaan esimerkiksi testata hehkuvalla puutikulla muodostuvaa kaasua.

--------------------------

4. Tutkimustehtävä: hiivan soluhengitys

Keittämätön hiivaliuos → Elävät hiivasolut → Hapen kuluminen → Värin katoaminen

Luku 8

B1.

b) DNA koostuu nukleotideista. Geeni on pätkä DNA:ta, joka ohjaa solun toimintaa. Geenit sijaitsevat kromosomeissa, jotka koostuvat DNA:sta ja proteiineista.
c) Geenien DNA:n emäsjärjestys on erilainen.
d) Soluissa osa geeneistä on hiljennetty ja vain osa on toimivia. Geenien toimintaa säätelevät myös solun ulkopuolelta tulevat viestit.

e)

 

DNA

RNA

Juosteiden määrä

2

1

Sokeriosa

Deoksiriboosi

Riboosi

Fosfaattiosa

On

On

Emäkset

C,T,G,A

C,U,G,A

Tehtävä

Perinnöllisen informaation varastointi ja siirtäminen jälkeläisille

DNA:n sisältämän informaation siirtäminen, proteiinien tuottaminen, geenien säätely


B2.

 

Transkriptio

Translaatio

Tapahtumapaikka

Tuma

Ribosomi

Lopputuotteet

Lähetti-RNA

Proteiini

Merkitys solulle

DNA:n informaation lukeminen ja siirtäminen

Proteiinien tuottaminen → solun toiminnan sääteleminen

C1.
a) Esim solujen perinnöllisyyden ja toiminnan tutkiminen, sairauksien alkuperän selvittäminen, syöpätutkimus, tautien diagnosointi, isyystutkimukset, rikostutkimus …
b) Sukulaisten DNA muistuttaa enemmän toisiaan kuin kahden satunnaisen ihmisen
c) Kaikissa autosomaalisissa soluissa on sama perimä

D1. YTL hyvän vastauksen piirteet (tehtävä 8).

Kokeellinen tutkimus
a) Eristetyssä DNA:ssa on mukana vielä proteiineja (histonit). Ei siis kovin puhdasta.
b) Solukalvojen hajotus, tumakalvon hajotus
c) Soveltuisi eläinsoluille, mutta ei bakteerisoluille, sillä käsittely ei hajota niitä.
d) Ruokasoodalla tehdään puskuriliuos, joka tasapainottaa pH:n. Natriumkloridia käytetään liuoksen pitoisuuden säätämiseksi (isotoninen).

Luvut 9-10

Luku 9

B1.
a) lisääntymiseen tarvitaan vain yksi yksilö / paljon jälkeläisiä nopeasti / ei tarvita sukusoluja ei siten energiaa kulu niiden valmistamiseen
b) bakteerit (jakautuminen) / leivinhiiva (kuroutuminen) / malarialoisio (monistuminen)
c) Kasvien suvuton lisääntyminen esim. rönsyjen avulla.
d) Suvuttomassa lisääntymisessä jälkeläiset ovat kaikki perimältään samanlaisia (identtisiä). Jos ympäristö muuttuu, voi koko populaatio (tai laji) voi hävitä.

B2.
a) Keskusjyvänen + sukkularihmasto, solukalvo, soluseinä
b) Lisääntyminen, eliöiden kasvu, solujen uusiutuminen


C1.
a) erilaistumiskykyisiä soluja.
b) erilaistuneet solut eivät enää kykene muuttumaan toiseksi solutyypiksi.
c) totipotentit kantasolut voivat erikoistua kaikiksi solutyypeiksi. Pluripotentit kaikiksi muuksi paitsi istukan soluiksi. Lisäksi aikuisella on kudoksessa kudoskohtaisia kantasoluja (esim. verisolujen kantasolut).
d) esimerkiksi kantasoluhoidot, verensiirrot, luuydinsiirrot, uusien kudoksien kasvatus jne.


D1.

a)


Vaihe

Mitä tapahtuu

Esivaihe

Kromatiini pakkautuu tiheämmäksi. Keskusjyväset vaeltavat solun molemmille puolille, ja niistä alkaa syntyä sukkularihmasto. Sukkularihmasto koostuu keskusjyväsistä kasvavista säikeistä (mikrotubuluksista), jotka kykenevät liikkumaan keskusjyväsestä poispäin tai sitä kohti. Säikeitä kasvaa keskusjyväsistä joka suuntaan, ja näin muodostuu sukkulan muotoinen rakenne.

Esikeskivaihe

Tumakotelo häviää kromosomien ympäriltä. Sukkularihmaston säikeet kasvavat tuman alueelle ja kiinnittyvät kromosomeihin sentromeerin kohdalta. Kromosomien rakenne pakkautuu yhä tiiviimmäksi.

Keskivaihe

Sukkularihmaston säikeet työntävät kromosomit solun keskelle. Kuhunkin kromosomiin kiinnittyy solun molemmilta saapuva sukkularihmaston säie. Sukkularihmasto pakottaa kromosomit liikkumaan solun keskelle yhteen tasoon. Keskivaihe on mitoosin pisin vaihe ja kestää usein noin 20 minuuttia.

Jälkivaihe

Sukkularihmaston mikrotubulukset supistuvat ja vetävät kromosomien puolikkaat solun eri puolille. Sisarkromatidit erkaantuvat toisistaan ja syntyy kaksi tytärkromosomia. Tytärkromosomit kulkeutuvat solun vastakkaisille puolille kohti keskusjyvästä.

Loppuvaihe

Muodostuu kaksi tumakoteloa kromosomien ympärille. Kromosomien rakenne muuttuu löyhemmäksi, ja ne eivät enää näy mikroskoopissa.


b) Ymmärrettiin, miten solu voi siirtää perimänsä kokonaisuudessaan jälkeläisille. Lisäksi havaittiin kromosomit, ja niiden rakenne. Voitiin laskea kromosomien määrää eri eliöillä.

________________________________

Luku 10

B1.
a) Lisääntymiskumppanin etsiminen ja sukusolujen tuottaminen kuluttaa aikaa ja energiaa
b) Tuottaa perinnöllistä muuntelua eli tuottaa uusia perimäyhdistelmiä
c) Lisää muuntelua, mahdollistaa nopeamman evoluution
d) Eläimet, kasvit.

B2.

a) X-kromosomit, b) Samanlaiset (isältä ja äidiltä perityt) kromosomit, esim. kromosomipari 1, c) Naisen (XX)


B3.
a) 4
b) Niissä on yhdenkertainen kromosomisto (n)
c) Jotta jälkeläisillä olisi sama kromosomimäärä kuin vanhemmilla
d) Sukusolut


B4.
a) Hedelmöittyminen
b) Sukusolut (siittiö ja munasolu) muodostuvat meioosissa. Hedelmöittynyt alkio jakaantuu mitoosin avulla.


C1.
a) Hyttynen on pääisäntä ja ihminen väli-isäntä.
b) Näin loinen pääsee lisääntymään tehokkaasti, mutta myös säännöllisesti saa järjestettyä muuntelua populaationsa.


C2.
a) Kasvukauden aikana olosuhteet pysyvät vakaina, jolloin lisääntyminen ilman parittelua on tehokasta ja nopeaa. Hedelmöitys puolestaan varmistaa, että seuraavana vuonna muuntelua on kuitenkin jonkun verran. (Partenogeneesiä kutsutaan joskus suvulliseksi lisääntymiseksi, koska se tapahtuu sukusolujen pohjalta ja toisaalta joskus suvuttomaksi lisääntymiseksi, koska jälkeläinen perii perimänsä pelkästään emolta.)
b) Partenogeneettisesti lisääntyvät lajit kopioivat jossain vaiheessa elinkiertoaan, yleensä heti munasolun hedelmöittymättä jäämisen jälkeen yksinkertaisen kromosomistonsa, jolloin yksilöistä tulee diploideja.


C3.
a) Kromosomeja 21 3 kappaletta
b) Downin sydrooma
c) Tästä aiheutuu kehitysvammaisuutta. Muita oireita ovat vinot silmät ja kasvojen pyöreä malli.


D1.
Konjugaatio: bakteerit voivat siirtää perimäainesta toiseen bakteeriin ns. piluksen eli värekarvan avulla.
Transformaatio: bakteerit voivat ottaa ympäristössään olevaa DNA:ta ja liittää sen osaksi perimäänsä
Transduktio: virukset voivat siirtää toisen bakteerin perimää toiselle bakteerille.

Luvut 11-16

Luku 11

B1.

Eroja saavat aikaan: mutaatiot, suvullinen lisääntyminen

Hyödyt: erilaiset ominaisuudet ovat hyödyllisiä eri ympäristöolosuhteissa → mahdollistaa lajin säilymisen


B2.
Miten perinnöllinen muuntelu liittyy eliön lisääntymistapaan, mutaatioon, kelpoisuuteen ja evoluutioon?

  • Lisäätymistapa: suvullisessa lisääntymisessä syntyy enemmän perinnöllistä muuntelua kuin suvuttomassa
  • Mutaatiot: uusia ominaisuuksia syntyy mutaatioiden kautta. Suvuttomassa lisääntymisessä mutaatiot ovat ainoa perinnöllisen muuntelun lähde.
  • Kelpoisuus: perinnöllisen muuntelun ansiosta suvullisesti lisääntyvät yksilöt ovat geneettisesti erilaisia, ja tämän vuoksi niillä voi olla erilainen kelpoisuus
  • Evoluutio: suvullinen lisääntyminen tuottaa enemmän perinnöllistä muuntelua, mikä mahdollistaa nopeamman evoluution (lajien syntymisen)

B3.
a) perinnöllinen muuntelu
b) sopeuma (suojaväritys saalistusta ajatellen): musta väritys on hyvä naamiokeino hämärässä sademetsässä, kun taas vaalean kellertävät ja täplikkäät värimuunnokset ovat hyvä suojaväritys savannimaisessa elinympäristössä
c) ero johtuu yhdestä geenistä (resessiivinen alleeripari); samassakin pentueessa voi olla eri värimuotoja


C1.
a) Turkkien eri värit ja kuviot toimivat suojavärityksenä erilaisissa elinympäristöissä. Näin saalistava ilves ei tule nähdyksi niin helposti, sillä ilves saalistaa väijymällä.
b) Muuntelu on seurausta geneettisistä ja ympäristön aiheuttamista eroista. Muuntelua ilmenee yhden populaation yksilöiden välillä (yksilömuuntelu) tai saman lajin eri populaatioiden välillä (ryhmämuuntelu). Perinnöllinen muuntelu on evoluution edellytys.
c) Toiset yksilöt ovat arempia kuin toiset.
d) Yksilön käyttäytymiseen vaikuttavat perintötekijät ja ympäristö (kokemukset ja oppiminen).
e) Ilves on hämäräeläin, joka viihtyy kivikkoisessa ja mäkisessä metsämaastossa. Se on väijymällä saalistava petoeläin. Ilves elää yksinään lisääntymisajan ulkopuolella.


C2.
a) Jos lajin on mahdollista mukautua ympäristöön, se lisää omia selviytymismahdollisuuksiaan merkittävästi.
b) Muovautumismuuntelu on erityisen tärkeää eliöillä, jotka eivät pysty liikkumaan ja siten etsimään parempaa kasvuympäristöä.
c) Mitä elintärkeämpi tai lisääntymisen kannalta tärkeä piirre on, sitä varmemmin kaikki yksilöt ovat samankaltaisia.
d) –
e) Ulkonäössä eroa voi olla asioissa, joihin on helppo vaikuttaa, esimerkiksi kampaus. Toisaalta oppimissaan tiedoissa ja taidoissa voi eroa olla paljonkin.


C3.

Johtuu: mutaatio väripigmenttien kehittymistä koodaavassa geenissä.

Lisääntyminen voi olla vaikeaa, jos pariutumisen edellytyksenä on korea ja näyttävä väritys, kuten useilla linnuilla ja kaloilla. Lisäksi albiinoyksilö tulee helposti nähdyksi ja siten saalistetuksi. UV-säteilyltä suojaavan pigmentin puuttuessa eläin altistuu enemmän UV-säteilylle.


D1.

  • Voikukan juuri voidaan jakaa samankokoisiin osiin, ja kasvattaa niistä aikuisia yksilöitä eri olosuhteissa
  • Myös solukkoviljely on toinen vaihtoehto



_________________________________

Luku 12

B1.

a) Vasenkierteisiä kotiloita on jäänyt henkiin ja ne ovat lisääntyneen oikeakierteisiä kotiloita enemmän. Toisin sanoen vasenkierteisyydestä on tullut luonnonvalinnan suosima ominaisuus ja samalla lisääntymisetu.
b) Suuntaavasta valinnasta: käärmeet ovat sopeutuneet syömään kierteistä kotiloa tehokkaasti.
c) Kaikista luonnonvalintatyypeistä seuraa populaation sopeutumista edistävien geenien (alleelien) yleistymistä ja sitä huonontavien alleelien vähenemistä. Tällöin alleelien lukusuhteet populaatiossa muuttuvat eli tapahtuu evoluutiota. Oikeakierteisyyttä aiheuttava alleeli/ alleelit harvinaistuvat vähentäen perinnöllistä muuntelua alueilla, joissa kotilokäärme esiintyy.



B2.

a) Teollisuusmelanismi on mikroevoluution ilmiö, jossa esimerkiksi monien perhosten tummien muotojen on todettu yleistyneen teollisuuden aiheuttaman ympäristön saastumisen (tummumisen) takia.
b) Lajin yksilöiden välillä on luontaisia värisävyeroja eli geneettistä muuntelua.
c) Väriin vaikuttavaan alleeliin (geenin muoto) ja sitä kautta perhosyksilöiden väritykseen.
d) Jäkälät ovat erityisen herkkiä ilmansaasteille.
e) Tämä johtui siitä, että vaaleat perhosyksilöt erottuivat hyvin tummaa puunrunkoa vasten ja joutuivat siten helpommin saalistavan linnun syötäväksi. Täten tummien yksilöiden määrä kasvoi vaaleisiin yksilöihin nähden.
f) Tummat yksilöt jäivät henkiin ja lisääntyivät vaaleita yksilöitä enemmän, jolloin yhä suurempi osa jälkeläisistä oli sävyltään tummia.
g) suuntaava valinta.
h) Kun ilmansaasteet vähenevät voi tapahtua päinvastainen muutos eli vaaleat perhoset alkavat yleistyä tummien värimuotojen sijaan.


B3. Valintapaine

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? V: Värikäs pyrstö kiinnittää kutuaikana naaraskalojen huomion.
b) Miksi joissakin elinympäristöissä elävät koiraat ”menettivät” huomiota herättävän ulkonäkönsä (eli luonnonvalinta karsii komean pyrstön tuottavia geenien muotoja)? V: Värikäs pyrstö kiinnittää kutuaikana naaraskalojen huomion.
c) Mitkä valintapaineet siis vaikuttavat miljoonakalakoiraiden väritykseen? V: Liian paljon huomiota herättävä väritys houkuttelee saalistajat koiraskalojen kimppuun. Väritykseen vaikuttavat vastakkaiset valintapaineet: toisaalta pedoilta suojautuminen ja toisaalta naaraiden huomion saaminen.

-------------

B4. Havaijinsirkat
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? V: Sirittävät (”houkutusääni” naaraille)
b) Mikä bioottisen ympäristötekijän muutos heikensi sirittävien sirkkakoiraiden kelpoisuutta? Miksi näin kävi? V: Loiskärpäsen ilmaantuminen saarelle, sillä ne löysivät loisimisen kohteiksi sirisiviä sirkkoja.
c) Minkälaiset sirkkakoiraat olivat tässä muuttuneessa ympäristössä kelpoisimpia? Miksi? V: ”Hiljaiset” koiraat, koska loiskärpäset eivät löytäneet niitä.
d) Miten ja miksi populaatio muuttui koiraiden suhteen? V: Sirittävät koiraat hävisivät saarelta. Luonnonvalinnan seuruksena ei-sirityskykyiset koiraat yleistyivät ja lisääntyessään siirsivät tätä ominaisuutta populaatioon


B5.
a) Mikä biologian ala tutkii muinaista eliömaailmaa fossiilien avulla? Paleontologia .
b) Mikä on fossiili? Mitä sanan latinankielinen alkuperä fossilis tarkoittaa kirjaimellisesti? Vähintään 10 000 vuotta vanha eliön jäänne / maasta kaivettu.
c) Miksi fossiilien syntyminen vaatii hapettomat (anaerobiset) olosuhteet? Hapettomissa olosuhteissa ei ole hajotustoimintaa.
d) Fossiili ei ole aina aikanaan eläneen eliön osa, vaan se voi olla eliön jättämä jälki tai merkki. Anna esimerkki tällaisesta fossiilityypistä. Vvalos, painanne ja kivettymä

C1.
a) Reviirikäyttäytymisen merkitys evoluution kannalta on se, että vain ne yksilöt, joilla on reviiri pääsevät lisääntymään. Reviirin valtaaminen kertoo välillisesti koirasyksilön hyvistä ominaisuuksista ja vahvuuksista. Parhaan reviirin omaavat yksilöt houkuttelevat tehokkaimmin naaraita. On olemassa myös esimerkiksi yöpymis- ja ruokailureviirejä.
b) Muuttoliikkeen avulla yksilöt ja niiden geenit siirtyvät populaatiosta toiseen lisäten perinnöllisen muuntelun mahdollisuutta. Evoluutioon vaikuttaa geenivirta, jonka avulla eri alueilla elävien saman lajin populaatioiden välillä siirtyy geenejä esimerkiksi siitepölyn, siementen ja yksilöiden välityksellä.
c) Koska parittelua edeltävään soidinkäyttäytymiseen vaikuttaa yksilön perimä (synnynnäiset vaistot ja vietit), niin yleensä vain saman lajit yksilöt tunnistavat lajitoverinsa soidinkäyttäytymisen. Vastavuoroisiin vaistotoimintoihin (signaalit) perustuva soidin johtaa saman lajin yksilöiden paritteluun. Näin soidinkäyttäytyminen toimii lähisukuisten lajien kesken isolaatiotekijänä.
d) Kalat, sammakkoeläimet ja hyönteiset tuottavat valtavan määrän jälkeläisiä korvatakseen suuren poikaskuolleisuuden. Nämä eliöt panostavat jälkeläistuotannossaan määrään, jolloin ainakin osa jälkeläisistä selviää todennäköisesti lisääntymisikään asti jatkamaan sukua.
e) Eläimet vaeltavat paikasta toiseen löytääkseen ravintoa, parittelukumppaneita tai elintilaa. Vaelluksien ansiosta ylitiheä populaatiokoko pienenee ja toisaalta laji saattaa laajentaa levinneisyysaluettaan. Pitkien vaellusten aikana sairaat ja heikoimmat yksilöt saattavat karsiutua pois.



C2.

Linnuilla on usein monimutkaisia soidinmenoja. Ne saattavat olla lähisukuisillakin lajeilla melko erilaiset.

a) Mitä tarkoitetaan soidinmenoilla (soidin)? V: Soidinvireen synnyttämä vaistotoimintojen ketju, joka eläimillä yleensä edeltää pariutumista ja johtaa paritteluun.


b) Mikä merkitys on sillä, että soitimeen liittyy lajityypillistä ja monimutkaista käyttäytymistoimintaa? V: Koska parittelua edeltävään soidinkäyttäytymiseen vaikuttaa yksilön perimä (synnynnäiset vaistot ja vietit), niin yleensä vain saman lajit yksilöt tunnistavat lajitoverinsa soidinkäyttäytymisen. Vastavuoroisiin vaistotoimintoihin (signaalit) perustuva soidin johtaa saman lajin yksilöiden paritteluun. Näin soidinkäyttäytyminen toimii lähisukuisten lajien kesken isolaatiotekijänä.


c) Mitä tarkoitetaan soidinalueella ja soidinpuvulla? Anna esimerkkejä. V: Soidinalue on alue, jolle koiraat kerääntyvät vuosittain soitimelle. Myös naaraat tulevat sinne paritellakseen koiraiden kanssa. Esimerkit metso, teeri ja suokukko.Soidinpuvulla tarkoitetaan erityisesti lintujen lisääntymiskautena joidenkin lajien koiraille kehittyvää tavallista värikkäämpää höyhenpukua, esimerkiksi haahka.


d) Miksi luonnossa riikinkukkokoiraiden pyrstöt eivät ole kehittyneet vielä pidemmiksi? V: Riikinkukoilla lisääntymiskumppanin valinnan tekee yleensä naaras. Tunnettu esimerkki sukupuolivalinnasta on riikinkukon pyrstön komeus. Luonnonvalinta on kuitenkin suosinut tiettyyn rajaan saakka riikinkukkokoiraan pitkää ja näyttävää pyrstöä. Ylipitkä pyrstö on kuitenkin ennemmin haitta kuin etu esimerkiksi petoja paettaessa, joten riikinkukkojen pyrstöt eivät ole kehittyneet aina vain pidemmiksi.



C3. Monien lintulajien koiraat (esimerkiksi riikinkukko, fasaani, sinisorsa ja haahka) ovat hyvin näyttäviä ja koreita naaraisiin verrattuna.

a) Miksi monien lintulajien koiraat ovat värikkäitä? Sukupuolivalinta suosii niitä koiraiden ominaisuuksia, joiden ansiosta koiras saavuttaa naaraiden suosion ja pääsee siksi lisääntymään. Sukupuolivalinnan aikaansaamat ominaisuudet ilmenevät koiraissa sekä kyvyssä kilpailla naaraista toisten koiraiden kanssa että ominaisuuksina, joilla saavutetaan naaraan suosio. Täten selkärankaisilla, kuten linnuilla ja kaloilla, koiraat ovat usein naaraita ”koreilevimpia”.

b) Miksi naaraat ovat usein vaatimattoman värisiä? Vaatimaton väritys toimii suojavärityksenä haudonnan aikana.

c) Selvitä minkä värisiä ovat edellä mainittujen lajien poikaset. Useiden lintulajien naaraat, nuoret yksilöt ja poikaset ovat ruskeankirjavia omaten hyvän suojavärityksen.

C4. YTL Hyvän vastauksen piirteet: (tehtävä 3).

C5.
”Ensimmäiset merkit bakteerien antibioottiresistenssin kehittymisestä havaittiin pian antibioottien käyttöönoton jälkeen. Erityisesti viimeisten kymmenen vuoden aikana bakteerien antibioottiresistenssin lisääntyminen ja monipuolistuminen on kuitenkin ollut yllättävän nopeaa sekä sairaaloissa että avohoidossa kaikkialla maailmassa. Bakteereilla on useita eri resistenssimekanismeja. Näistä tärkeimpiä ovat antibiootin hajottaminen tai sen rakenteen muuttaminen uuden entsyymin avulla sekä antibiootin vaikutuskohdan muuttaminen toisenlaiseksi niin, ettei antibiootti enää vaikuta bakteeriin. Antibiootin vaikutuksen välttäminen on mahdollista myös uusien aineenvaihduntareittien avulla. Eräät bakteerit pystyvät sulkemaan ulkokuorensa antibiootilta, ja toiset pystyvät jopa poistamaan antibiootin ulos bakteerisolun sisältä. Ongelmaksi ovat muodostuneet erityisesti moniresistentit bakteerit, jotka ovat resistenttejä useille eri antibiooteille samanaikaisesti.” Lähde: Duodecim-lehti

Lue teksti ja vastaa kysymyksiin.
a) Mitä tarkoitetaan resistenssillä? resistenssi eli vastustuskyky
b) Mitkä evoluutiovoimat ovat vaikuttaneet antibioottiresistenssien bakteerikantojen kehittymiseen? Eli mitkä tekijät ovat ohjanneet bakteerien nopeaa evoluutiota yllä mainitussa esimerkissä? mutaatiot → perinnöllinen muuntelu /ympäristön muuttuminen antibioottien käytön yleistyessä /valintapaineena on toiminut kyky selvitä hengissä antibiootin läsnäollessa → kelpoisuusetu vastustuskykyisille bakteereille luonnonvalinta. Antibiooteille herkät bakteerit kuolevat, mutta resistentit bakteerit voivat kasvaa ja lisääntyä häiriöttä. Nämä resistentit bakteerit saattavat levitä ja aiheuttaa infektioita muille ihmisille, jotka eivät ole käyttäneet antibiootteja.

c) Anna muita esimerkkejä nopeasta evoluutiosta. Jalostus (kotieläinjalostus ja viljelykasvien kehittely)

-------------------------

D1. Käy tutustumassa evoluutiopeliin ja pelaa sitä kaverisi kanssa.
a) Miten pelissä on simuloitu luonnonvalintaa? Pelissä saalistaja saalistaa parhaiten erottuvat yksilöt

b) Miten pelissä on otettu huomioon satunnaisajautuminen ja sattuman vaikutus evoluutioon?
Alkutilanne on satunnainen / Poistetaan satunnaisesti osa yksilöistä

c) Miten pelissä kotiloiden väri periytyy? Onko väri määrällinen vai laadullinen ominaisuus? Väri (tässä tapauksessa) on määrällinen ominaisuus

d) Mitä puutteita pelin esittämässä evoluutiomallissa on? Yksinkertaistaa värin periytymistä ja saalistusta. Muutkin ominaisuudet kuin väri vaikuttavat saaliiksi joutumiseen.


_________________________________

Luku 13

B1.
a) tonnikala (kalat) / pullokuonodelfiini (nisäkkäät) / kuningaspingviini (linnut)
b) virtaviivainen ruumiin muoto
c) samantapainen elinympäristö
d) konvergenttinen evoluutio, convergent evolution = Samankaltaisten ympäristötekijöiden aikaansaamana eri eliöryhmiin ja kehityslinjoihin kuuluvat eliölajit voivat kehittyä rakenteeltaan ja toimintaan toisiaan muistuttaviksi, vaikka niillä ei ole samaa kantamuotoa.

B2.
a) Koiraat voivat erehtyä luulemaan toisen lajin naarasta oman lajin yksilöksi
b) Erilainen soidinkäyttäytyminen, erilainen ulkonäkö, perinnölliset eroavaisuudet
c) Luonnossa monet mekanismit estävät lajien risteytymisen. Nämä isolaatiomekanismit ovat eliön ominaisuuksia, jotka estävät lajien risteytymisen keskenään tai heikentävät lajiristeymien selviämistä (lisääntymisisolaatio). Lisääntymisesteet voidaan jakaa ennen parittelua ja hedelmöitystä toimiviin ja parittelun ja hedelmöityksen jälkeen tapahtuviin. Lajit elävät eri elinalueilla tai saman elinalueen eri elinympäristöissä, joten ne eivät kohtaa.

ennen parittelua ja hedelmöitystä toimivat esteet: 
- eri lisääntymisajankohta
- erilainen soidinkäyttäytyminen
- eri elinalue tai ekologinen lokero
- sukusolujen yhteensopimattomuusà ei tapahdu hedelmöitystä

hedelmöityksen jälkeen tapahtuvat lisääntymisesteet:
- lajiristeymä kuolee alkio- tai sikiövaiheessa (tai ennen sukukypsyyttä)
- lajiristeymä on usein lisääntymiskyvytön (steriili)

B3.
a) kukkakärpänen, b) ampiainen, c) Saalistaja jättää kukkakärpäsen rauhaan luullessaan sitä myrkylliseksi ampiaiseksi. d) suojaava yhdennäköisyys


C1.
a) Isolaatio = Populaation joutuminen erilleen muista saman lajin populaatioista jonkin esteen vuoksi. Isolaatio voi olla tärkeä lajiutumista edistävä tekijä. Geenivirta tarkoittaa geenien siirtymistä populaatioiden välillä. Geenivirtaa voi tapahtua esimerkiksi muuttoliikkeen seurauksena.
b) Maakannas erottaa vesialueet toisistaan.
c) Esimerkiksi vesistöjen suolapitoisuudessa ja näkösyvyydessä on eroja. Lisäksi ravintovalikoima ja talviolosuhteet voivat vaihdella eri alueiden välillä. Toisistaan poikkeavat ympäristöt ovat voineet aiheuttaa erilaisia valintapaineita, jotka ovat vaikuttaneet eri ominaisuuksien kehittymiseen eri populaatioissa.
d) mikroevoluutio = Lajinsisäinen evoluutio, jossa tapahtuu muutoksia populaation alleelien suhteellisissa osuuksissa. Norpasta tunnetaan eri ala-lajeja.
e) Kaikkien ala-lajien tieteellinen nimi on sama: Phoca hispida. Tieteellisen nimen kolmas osa kertoo niiden kuuluvan norpan eri ala-lajeihin.
f) makroevoluutio = uusien lajien syntyyn johtava evoluutio.
g) Jos isolaatio jatkuu, alalajien kehittyminen omiksi lajeikseen on mahdollista.
h) Voidaan tutkia ala-lajien rakennetta ja käyttäytymistä. Lisäksi voidaan vertailla kromosomistoja ja dna-eroja. Jos eri alalajien yksilöt voivat saada keskenään lisääntymiskykyisen (steriili) jälkeläisen, ne kuuluvat samaan lajiin.
i) Kotoperäinen eli endeeminen eliölaji tai -alalaji esiintyy vain jollakin tietyllä ja suppealla maantieteellisellä alueella.
j) Erilaiseksi tekivät: järviympäristö, makea vesi / Uhkaavat: verkkokalastus


C2.
a) Maantieteellisesti isoloituneille alueille, kuten syrjäisiin saariin tai järviin, voi kehittyä vain siellä tavattavia lajeja. Tällaisia lajeja kutsutaan kotoperäisiksi eli endeemisiksi lajeiksi. Kotoperäisiä lajeja on esimerkiksi Galapagos-saarilla ja Australiassa.
b) Toisistaan eristyksissä olevat populaatiot kehittyvät geneettisesti omiin suuntiinsa esimerkiksi erilaisten valintapaineiden takia. Lopulta populaatioiden välillä on niin paljon perinnöllisiä eroja, että näiden eri populaatioiden yksilöt eivät enää pysty lisääntymään keskenään. Edellä kuvailtu lajiutuminen on allopatrista lajiutumista ja se on seurausta maantieteellisestä eristyneisyydestä (isolaatiosta). Toisistaan kaukana olevilla saarilla voi tapahtua allopatrista lajiutumista, mikäli yksilöt eivät siirry saarelta toiselle.
c) Näitä lajeja tavataan vain Madagaskarilla. Esimerkiksi fossan ulkonäössä on sekä koiramaisia että kissamaisia piirteitä jne.
d) Tanrekit ovat Madagaskarilla tavattava nisäkäsheimo, johon kuuluvat lajit ovat keskenään ulkonaisesti melko erilaisia.
e) konvergenttinen evoluutio = samankaltaisten ympäristötekijöiden aikaansaamana eri eliöryhmiin ja kehityslinjoihin kuuluvat eliölajit voivat kehittyä rakenteeltaan ja toimintaan toisiaan muistuttaviksi, vaikka niillä ei ole samaa kantamuotoa
f) sopeutumislevittäytyminen

C3. YTL hyvän vastauksen piirteet (tehtävä 3)

 _________________________________

Luku 14


A1.


g) Lamarckin mukaan hankitut ominaisuudet periytyvät.

Kivettymäfossiilissa eliön kudokset ovat korvautuneet mineraaleilla.

Kivettymässä eliöstä ovat säilyneet vain kovat osat

Darwinin elinaikana tunnettiin jo fossiilit.

B1.
a) Hevosten varpaiden määrä on kehityksen myötä vähentynyt yhdeksi ainoaksi kavioksi. Kovalla maalla juoksevalle vähävarpaisuus (kavio) on etu.
b) Hevosen koko on kasvanut ja samalla nopeus.
c) Fossiilisarjan avulla voidaan seurata lajin kehittymistä edeltäjistään.

B2.
a) Pidentyneet sormiluut, paksumpi ranne → evämäinen raaja
b) Pidentyneet luut, erilaistuneet sormet → kädelliset käyttävät käsiään tarttumiseen
c) Muuntuneet ja surkastuneet sormiluut → siiven rakenne
d) pidentyneet ja ohentuneet luut


C2.

a) Rakenteen (ulkoiset piirteet, luusto ym.) vertailu. Kromosomistojen (kromosomien lukumäärä, värjäysmenetelmät) tarkastelu. DNA:n vertailu (geenitekniikan menetelmät). Fossiilien vertailu
b) Kirahvin evoluutiossa mahdollisesti kilpailu muiden lehtiä syövien nisäkkäiden kanssa on johtanut siihen, että kirahvit ovat kehittyneet pitkäkaulaisiksi. Mekanismi: Populaatiossa esiintyy muuntelua ja luonnonvalinta on suosinut pitkäkaulaisia yksilöitä savannilla lyhytkaulaisten kustannuksella. Kirahvin vaaleanruskea väritys on ehkä tarjonnut valintaedun savannin puustoon sulautumisessa, okapin juovikkuus on ollut etu sademetsän tiheämmässä kasvillisuudessa.
c) Elävällä fossiililla tarkoitetaan kauan (ulkonäöllisesti) muuttumattomana säilynyttä, edelleen elävää eliölajia. Eläviä fossiileja ovat mm. varsieväkala, neidonhiuspuu ja käpypalmut.



_________________________________

Luku 15

B1.

Etelänapinat

Pienet aivot, elivät Afrikassa yli miljoona vuotta sitten

Käteväihminen

Osasivat käyttää yksinkertaisia työkaluja, isommat aivot kuin käteväihmisillä

Pystyihminen

Levisi myös Afrikan ulkopuolelle, keksi tulen käytön, isompi kuin käteväihminen

Neandertalinihminen

Vankkarakenteisia, Euroopassa ja Länsi-Aasiassa. Sukupuuttoon 28 000 vuotta sitten

Nykyihminen

Suuremmat aivot, ensimmäiset noin 40 000 vuotta sitten


B2.
a) Huonompi lämmönsäätelykyky, ei suojaa ihoa säteilyltä
b) Suojaa malarialta, mutta aiheuttaa häiriöitä hapen sitomiseen
c) Lapset eivät vieroitu maidosta / Pilaantuneesta maidosta leviää sairauksia


 

C2.
a) ihminen: Ihmisen peukalon hyvä liikkuvuus mahdollistaa tarkkuusotteen, koska peukalolla voi koskea ja painaa muita sormenpäitä. simpanssi: Simpansseilla ei ole tarkkuusotetta, koska peukalo sijaitsee simpansseilla vastoin muita sormia. Tämä mahdollistaa puristusotteen. Ihmisapinoilla on kaarevat sormen luut ja pitkät sormien luut.
b) Ihmisellä käsivarren luut ovat lyhyemmät kuin simpanssilla. Simpanssit käyttävät käsiään puissa liikkumiseen.
c) ihminen: Ihminen on sopeutunut kahdella jalalla kävelemiseen: isovarvas suuntautuu eteenpäin kävelyä tukien/ lonkkaluut yhdistävät selkärangan lantion luihin. Reisiluu on vinosti sisäänpäin ja lantio lyhyt ja leveäà jalkaterät suoraan vartalon alla, ylävartalo pysyy paikallaan kävellessä. simpanssi: reisiluu on samansuuntainen selkärangan ja säären luiden kanssa, kävely keinuvaa ja pystykävely kuluttaa paljon energiaa
d) Ihmisen aivot ovat suhteutettuna muuhun ruumiin kokoon poikkeuksellisen suuret. Erityisesti isoaivojen otsa- ja ohimolohkot ovat kasvaneet ihmisen evoluution kuluessa.

D1.

Etelänapinoiden aivokopan tilavuus oli noin 400 cm³ (kuten nykysimpansseilla) ja Homo-suvun edustajilla keskimärin noin 700 cm³-1000 cm³. Neandertalinihmisen aivokopan tilavuus oli keskimäärin 1420 cm³ eli nykyihmiseen verrattuna hieman enemmän.
Ravinnon kypsentäminen (tulen keksiminen) edesauttoi ravintoaineiden imeytymistä ja siten energian saantia. Liharavinto sisälsi enemmän energiaa ja valkuaisaineita, joka helpotti aivojen kasvua. Luonnonvalinta suosi aivojen koon kasvua, sillä sillä oli yhteys käden taitoihin, puhekielen syntymiseen ja kekseliäisyyteen.


Aivojen koon kasvuun liittyy myös ristiriesaa. Jos vastasyntyneellä olisi suuret aivot, normaali alatiesynnytys ei onnituisi. Synnytyskanava ei ole voinut laajentua jatkuvasti, koska se olisi estänyt pystyasennon ja kahdella raajalla liikkumisen. Tästä syystä aivot (huom! aukileet) jatkavat kasvuaan syntymän jälkeen. Lisäksi suuret aivot kuluttavat runsaasti energiaa ja happea.


_________________________________

Luku 16

 

B1.

a) Tieteellisen nimen ensimmäinen osa kertoo suvun (Larus = lokit), johon eliö kuuluu. Larus canus on siis lokkilaji.
b) Luokittelun ­tarkoituksena on se, että tutkijat kaikkialla maailmassa tietävät yksiselitteisesti, mitä lajia muut tutkijat tarkoittavat tutkimuksissaan, kun käytetään kaikkialla samoja tieteellisiä nimiä ja nimet ovat pysyviä.


c) Kunta: Eläinkunta, Luokka: Linnut, Lahko: Rantalinnut, heimo: Lokit, Suku: Lokit


d) Aikuisen yksilön höyhenpeitteessä on mustaa ja valkoista tai harmaan sävyjä. Lokit ovat kaikkiruokaisia, rannikoilla ja sisävesillä esiintyviä lintuja. Ne pesivät maassa.
e) Larus sp. ”Larus sp.” tarkoittaa käytännössä, että lintu on tunnistettu Larus-sukuun kuuluvaksi lokiksi mutta lajia ei tiedetä. Merkintä ”sp.” johtuu latinan sanasta species, ’laji’. Sitä käytetään suvun nimen jäljessä osoittamassa tarkemmin määrittämätöntä lajia.
f) Merkintä tarkoittaa sinisorsan ja harmaasorsan risteymää eli hybridiä. Sitä ilmaistaan käyttämällä × -merkkiä risteytyneiden kantalajien nimien välissä. Ristiriita lajikäsitteen määrittelyn kanssa johtuu siitä, että yleensä vain saman lajin yksilöt kykenevät lisääntymään keskenään.
g) Lajinimen perässä oleva kolmas nimiosa tarkoittaa alalajia. Suomenselkälokki (Larus fuscus fuscus) on selkälokin alalaji.

B2.
a) susi: eläimet, b) voikukka: kasvit, c) kärpässieni: sienet, d) kolibakteeri: bakteerit, e) ahdinparta: alkueliöt, f) ameba: alkueliöt

C1.
a) kunta: eläimet, luokka: nisäkkäät, lahko: petoeläimet ja heimo: koiraeläimet
b) Susi (Canis lupus) ja koira (Canis familiaris) tai (Canis lupus familiaris)
c) Tieteellinen nimitys riippuu siitä, että pidetäänkö koiraa ja sutta lähisukulaislajeina vai koiraa suden kesynä muotona. Sekä koira ja susi kuuluvat sukuun koirat. Suden ja koiran kehityslinjojen erkanemisajankohdasta on esitetty toisistaan erilaisia arvioita. Yleisesti esitetään, että koira polveutuu sudesta ja kehityslinjojen erkanemiskohta oli noin 10 000 -15 00 vuotta sitten. Joka tapauksessa susi ja koira voivat saada keskenään lisääntymiskykyisiä jälkeläisiä (koirasusia).

Domeeni: Aitotumaiset Eucarya

Kunta: Eläinkunta Animalia

Pääjakso: Selkäjänteiset Chordata

Luokka: Nisäkkäät Mammalia

Lahko: Petoeläimet Carnivora

Heimo: Koiraeläimet Canidae

Suku: Ketut Vulpes

Laji: Vulpes vulpes

Domeeni: Aitotumaiset Eucarya

Kunta: Eläinkunta Animalia

Pääjakso: Selkäjänteiset Chordata

Luokka: Nisäkkäät Mammalia

Lahko: Petoeläimet Carnivora

Heimo: Kissaeläimet Felidae

Suku: Felis

Laji: Felis catus tai Felis silvestris catus

Suden ja kissan luokittelu on samanlainen lahko-tasolle asti eli molemmat lajit ovat nisäkkäisiin ja selkäjänteisiin kuuluvia petoeläimiä.

Jotkut pitävät kesykissaa omana lajinaan (Felis catus) tai villikissan alalajina (Felis silvestris catus).


C2.
a) silmälasikarhu (Tremarctos ornatus). Silmälasikarhu kuuluu eri sukuun kuin musta- ja jääkarhu.
b) Esimerkiksi: Mustakarhu (Ursus Americanus) elää Pohjois-Amerikassa. Jääkarhu (Ursus maritimus) on arktisten merialueiden karhulaji.

c) Kärpän (Mustela erminea) luokittelu on lahkotasolle (petoeläimet) asti samanlainen kuin esimerkiksi karhulla.
d) Nisäkkäät ovat tasalämpöisiä ja selkärankaisia eläimiä, jotka synnyttävät eläviä poikasia. Nisäkkäät imettävät poikasiaan nisien avulla.
e) matelijat, sammakkoeläimet, linnut ja kalat
f) Kunta: eläimet, Domeeni: aitotumaiset. Linne luokitteli aikanaan eliöt vain kahteen pääryhmään, kasvi- ja eläinkuntaan. Nykyisin on käytössä kuuden kunnan järjestelmä, jonka kuntia ovat arkit, bakteerit, alkueliöt, kasvit, sienet ja eläimet. Molekyylitutkimusten perusteella eliöt voidaan myös jakaa toisella tavalla kolmeen superkuntaan (domeeni): bakteerit, arkit ja aitotumaiset eliöt.


C3. Mitä eroja ja samankaltaisuuksia on seuraavien kuntien välillä?
a) kasvit ja eläimet. Ero: eläimet eivät yhteytä, samankaltaisuus: monisoluisia, aitotumaisia
b) kasvit ja sienet. Ero: sienet eivät yhteytä, osa sienistä on yksisoluisia, sienten soluseinä on kitiiniä, kun taas kasvien selluloosaa, samankaltaisuus: aitotumaisia.
c) kasvit ja bakteerit. Erot: bakteerit ovat esitumaisia ja yksisoluisia, samankaltaisuus: osa bakteereista kykenee yhteyttämiseen (kemosynteesi).
d) arkit ja bakteerit. Ero: arkit muistuttavat geeneiltään enemmän aitotumaisia eliöitä kuin bakteereja; arkit eivät tiettävästi aiheuta sairauksia. Samankaltaisuus: Ne ovat mikroskooppisen pieniä, yksisoluisia, esitumaisia ja maapallon vanhimpia eliöitä. Suvuton lisääntyminen. Molemmat kestävät ääriolosuhteita.
e) bakteerit ja alkueliöt. Ero: bakteerit ovat esitumaisia, vain osa alkueliöistä on yksisoluisia. Samankaltaisuus: molemmissa kunnissa on sairauksia aiheuttavia lajeja.
f) kasvit ja alkueliöt. Ero: kasveissa ei ole yksisoluisia eliöitä. Samankaltaisuus: aitotumaisia.

D1.
a) harhaanjohtavat nimet muutetaan tieteellisen nykykäsityksen mukaisiksi
b) valkohäntäpeura--> valkohäntäkauris
maamyyrä--> kontiainen

Luku 17

Tehtävä 3. Etsi vastauksiin tietoa internetistä.

Kohtien ruokamyrkytys, säilöminen, "hyödylliset bakteerit".

Miten bakteerit e-j vastauksia löydät esimerkiksi Eviran (Elintarviketurvallisuusvirasto) tietopaketista. Käytä sivuston hakukonetta! Hyviä hakusanoja ovat mm. bakteeri,

a) Miten bakteeri lisääntyvät? Suvuttomasti jakautumalla
b) Minkälaiset olosuhteet ovat bakteerien lisääntymisen kannalta otolliset? Kosteus ja lämpö
c) Mikä on toksiini? Bakteerimyrkky
d) Mikä ero on aerobisella ja anaerobisella bakteerilla? Aerobinen bakteeri vaatii hapelliset olosuhteet

e) Mitä tekijöitä tulee huomioida ruuan säilyttämisessä ja valmistamisessa ruokamyrkytysten estämiseksi? Kylmäsäilytys, puhtaat keittiövälineet ja tasot, ruoan kypsentäminen, käsihygienia

f) Miksi pakastaminen ei tapa ruuassa olevia bakteereja? Miksi ruuan pilaantuminen kuitenkin pysähtyy pakkasessa? Bakteerien lepoitiöt kestävät epäedullisia olosuhteita / pakkasessa ei ole nestemäistä vettä, siksi bakteerien kasvu pysähtyy

g) Mihin perustuu seuraavien ruuan säilöntämenetelmien teho? Anna esimerkkejä eri tavoin säilötyistä elintarvikkeista.

- elintarvike pakataan ns. vakuumiin. Ei happea
- pakkaukseen lisätään erilaisia kaasujen (mm. hiilimonoksidi ja typpi) sekoituksia? Typpikaasu on ns. suojakaasu, joka estää bakteerien kasvua
- kuivaaminen. Ei vettä
- etikan lisääminen tuotteeseen. Liian hapan ympäristö


h) Luettele ruokamyrkytyksen aiheuttavia bakteereja. Etsi tietoa jostain ruokamyrkytysbakteerista (tartuntatapa, itämisaika, oireet, sairastuminen ja ehkäisy). Esimerkiksi suolistobakteerit, norovirus

i) Bakteerit voivat aiheuttaa epidemioita. Mitä tarkoittaa epidemia? Tartuntatauti, joka esiintyy samanaikaisesti suurella joukolla ihmisiä.

j) Bakteerit ovat myös hyödyksi ihmiselle. Niitä on käytetty hyödyksi esimerkiksi elintarvikkeiden valmistuksessa jo kauan. Anna esimerkkejä millä eri tavoin bakteereja voidaan käyttää hyödyksi sekä elintarvikkeiden valmistuksessa että muussa ihmisen toiminnassa? Homejuustot / maitohappobakteerit jne. Muita hyötyjä: jäteveden ja maaperän puhdistus, kompostointi, bioteknologiassa monin tavoin (geenikuljetin, geenikirjasto)


Tehtävä 4. Elämää äärioloissa

Monet arkit ja bakteerit sietävät erilaisia ääriolosuhteita.

Vastaa lähteen avulla. http://www.solunetti.fi/fi/solubiologia/ymparistotekijat_1/2/

a) Mitä tarkoitetaan termillä ekstremofiili? Ääriolosuhteita sietävä ja jopa vaativa eliö; esim. bakteeri tai arkki

Luku 18

Tehtävä 1.
a) Mitä sairauksia alkueläimet aiheuttavat? Monet alkueläimet ovat suolistoloisia. Esimerkkisairauksia: malariaa, unitautia, punatautia

b) Selvitä tarkemmin jostakin alkueläimen aiheuttamasta taudista seuraavaa: tauti, aiheuttaja, leviämistapa, maantieteellinen esiintyminen, oireet ja hoito

Malaria:

aiheuttaja: loisalkueläin

leviämistapa: hyttysen piston välityksellä

esiintyminen: trooppinen Afrikka, Kaakkois-Aasia, Etelä-Amerikka

oireet: rytminen ja toistuva kuumeilu (horkka)

hoito: lääkehoito: kiniini

Tehtävä 2.

a) Mitä yhteistä on levillä ja kasveilla? Viherhiukkaset ja siten yhteyttämiskyky (omavaraisia).
b) Entä eroja? Levät ovat sekovartisiaà niiltä puuttuvat kasveille tyyppiset rakenteet: kukka, lehdet ja juuret.

Tehtävä 3.

Limasienet ovat erikoisia ja huonosti tunnettuja eliöitä. Ne eivät kuulu kasveihin, eläimiin eivätkä sieniinkään. Selvitä minkälaisista eliöistä on kyse. Onko niillä liikkumiskyky? Ovatko ne oma- vai toisenvaraisia?

http://www.solunetti.fi/fi/solubiologia/limasienet/2/

Limasienet eivät ole kasveja, sieniä eikä eläimiä. Ne pystyvät ikään kuin ryömimään kasvuvaiheessa limakoksi kutsutun rakenteensa avulla. Ne ovat toisenvaraisia eliöitä, sillä ne käyttävät ravinnokseen bakteereja ja eloperäistä ainesta.

Luku 19

Tehtävä 1. Sienen perusrakenne - video

Vastaa videon perusteella seuraaviin kysymyksiin:


a) Mikä on sienen näkyvän osan nimitys? V: itiöemä
b) Mitä on sienen maanalainen rakenne? V: sienirihmasto
c) Kerro sienen lakin alaosan rakenteesta? V: Lakin alla voi helttoja, piikkejä ja pillejä. Siellä kehittyvät itiöt.
d) Miten sienet lisääntyvät? V: Itiöistä kehittyy uusia sieniyksilöitä. Itiöiden avulla lisääntyminen on suvutonta lisääntymistä. Sienet voivat lisääntyä myös suvullisesti sienirihmastojen avulla.

Tehtävä 2. Sienten merkitys luonnon kiertokulussa – video

Vastaa videon perusteella seuraaviin kysymyksiin:

a) Millä eri tavoin sienistä on hyötyä ekosysteemeissä? V: Sienet toimivat lahottajina. Ne ovat monen eläimen ravintoa. Monet sienet elävät symbioosissa puiden kanssa tehostaen puiden veden ja ravinteiden ottoa.

b) Sienet ovat toisenvaraisia eliöitä, sillä niillä ei ole viherhiukkasia kuten kasveilla. Millä eri tavoin sienet saavat ravintonsa? V: symbioosin avulla, lahottamalla ja loisimalla

c) Mitä hyötyä tietyistä sienilajeista on metsien puille? V: Monet sienet elävät symbioosissa puiden kanssa tehostaen puiden veden ja ravinteiden ottoa.

d) Entä puista sienille? V: Sienet saavat puilta niiden fotosynteesissä valmistamia yhteyttämistuotteita.

e) Millä nimellä kutsutaan tällaista molemminpuolista hyötysuhdetta? V: Symbioosi.

Tehtävä 3. Käävät – video

Vastaa videon perusteella seuraaviin kysymyksiin:

a) Mihin kuntaan käävät luokitellaan? V: sienet
b) Miten ne hankkivat ravintonsa? V: loisimalla ja lahottamalla
c) Miten käävät lisääntyvät? V: pilleissä kehittyvien itiöiden avulla
d) Mitä kääpälajeja videolla mainitaan? V: esimerkiksi taulakääpä, arinakääpä ja kantokääpä
e) Miten ihminen on hyödyntänyt aikoinaan kääpiä? V: tulentekovälineinä (taulakäävän malto)
f) Miksi käävistä on hyötyä metsän muiden eliöiden kannalta? V: Käävän lahottamat puut tarjoavat monille kolopesijöille pesäpuun ja hyönteisille ravintoa. Käävät ovat lahottajia ja mahdollistavat siten aineiden kierron luonnossa.

Tehtävä 4. Mikrosienet – haittaa ja hyötyä

a) Anna esimerkkejä yksisoluisten sienten aiheuttamasta elintarvikkeiden pilaantumisesta. V: Syitä ruoan pilaantumiseen on bakteerien ja sienten (homeet ja hiivat) kasvu elintarvikkeissa.

b) Mitä muuta haittaa mikrosienistä voi olla? V: Homeet aiheuttavat myös elintarvikkeiden pilaantumista muodostamalla homekasvustoja, rakenteiden vaurioitumista ja allergisia oireita. Hiivasienet voivat aiheuttaa hiivasienitulehduksia, kuten pienillä lapsilla esiintyvää suutulehdusta (sammas).

c) Millä eri tavoin ihminen käyttää hyödyksi homeita ja hiivoja esimerkiksi elintarvike- ja lääketeollisuudessa? V: homejuustot, leivän ja alkoholijuomien valmistus, antibiootin valmistaminen

d) Mitä hyötyä homeista on luonnossa? V: Luonnossa homeet hajottavat eloperäistä ainetta.

Luku 20

Tehtävä 2. Sammalet - video

Katso sammal-video ja vastaa.

Mitkä eläimet käyttävät sammalia ravintonaan? V: Sopulit, hyppyhäntäiset, punkit ja kovakuoriaiset

Tehtävä 3. Kortteet, lieot ja saniaiset

a) Mihin kasviryhmään kortteet, lieot ja saniaiset kuuluvat? V: itiökasveihin
b) Kuvaile niiden rakennetta. V: liekojen lehdet ovat neulasmaisia / saniaisten lehdet ovat leveät ja liuskoittuneet /korteen lehdet ovat ohuita, haarovia ja hentoja
c) Mitä eroja ja yhteisiä piirteitä niillä on? V: yhteistä: lisääntyvät itiöiden avulla ja viihtyvät varjoisassa elinympäristössä, eroja: lehtien rakenne erilainen

Tehtävä 4. Kasvien lisääntyminen - kotisuus ja neuvoisuus

b) Määrittele käsitteet:

yksineuvoinen: Eliö, joka edustaa vain yhtä sukupuolta. Kasveista puhuttaessa kasvi, jonka kukassa on vain heteitä tai emiö (emilehdet), mutta ei molempia.

kaksineuvoinen:

  • Eläin, joka tuottaa sekä koiras-, että naaraspuolisia sukusoluja.
  • Kasvi, jolla on sekä emiö (emilehdet) että heteet samassa kukassa, on kaksineuvoinen.

yksikotinen: Kasvia, jossa saman yksilön kukissa on sekä hede- että emilehtiä, sanotaan yksikotiseksi. Yksikotisten kasvien kukat voivat olla joko yksi- tai kaksineuvoisia. Kasvien lisäksi muitakin eliöitä voidaan sanoa yksikotisiksi, jos yksilö tuottaa sekä naaras- että koirassukusoluja.

kaksikotinen: Kasvi, jonka yksineuvoiset kukat ovat eri yksilöissä.

itsepölytys:

  • Kukka pölyttyy samasta kukasta peräisin olevalla siitepölyllä.
  • Kukka pölyttyy samassa kasvissa olevasta eri kukasta peräisin olevalla siitepölyllä. Seuraa itsesiitos, jossa samasta yksilöstä peräisin olevat sukupuolisolut yhtyvät

ristipölytys: Kukka pölyttyy toisen kasviyksilön siitepölyllä. Seuraa ristisiitos, jossa eri yksilöistä peräisin olevat sukupuolisolut yhtyvät.


c) Mänty on itsesteriili puu. Mitä itsesteriili tässä yhteydessä tarkoittaa? V: Oman siitepölyn hedelmöittämät siemenaiheet jäävät usein kehittymättä.

Tehtävä 5. Kasvien lisääntyminen: tuuli- ja hyönteispölytys, siitepölytiedote

a) Kumpi kuvan kasveista on tuulipölytteinen ja kumpi hyönteispölytteinen? Perustele vastauksesi. V: Koivu on tuulipölytteinen, joten sen ei tarvitse houkutella pölyttäjiä. Näin ollen sen kukat ovat pienet ja ne eivät tuoksu. Tuulipölytteiselle kasville ominaisesti sen heteet roikkuvat siten, että tuuli varistaa niistä siitepölyä helposti ympäristöön.

b) Mitä eroja on tuuli- ja hyönteispölytteisten kasvien kukissa ja siitepölyssä? V: ” Pölytys voi tapahtua tuulen, veden, hyönteisten, lepakoiden tai lintujen avulla. Siemenkasvit voidaan jakaa tuuli- ja hyönteispölytteisiin kasveihin. Tuulipölytteisten kasvien kukat ovat usein vaatimattomia: pieniä, tuoksuttomia ja värittömiä. Siitepölyhiukkasia on runsaasti ja ne ovat kevyitä. Lisäksi heteet ovat roikkuvia, jotta tuuli saa niiden siitepölyn helposti liikkeelle. Hyönteispölytteisten kasvien kukat houkuttelevat pölyttäjiä isoilla, värikkäillä ja tuoksuvilla kukilla. Siitepölyhiukkaset ja emin luotti ovat tahmeita, jolloin siitepöly takertuu sekä pölyttäjiin että emin luottiin. Heteet ja emi sijaitsevat kukassa niin, että hyönteisen käydessä kukassa se koskee niitä pölyttäen samalla kasvin.”

c) Kumman pölytystavan omaavat kasvilajit aiheuttavat siitepölyallergiaa kukinta-aikanaan? V: tuulipölytteisen

d) Luettele koivun lisäksi muita suomalaisia allergiakasveja. V: leppä, pähkinäpensas, pujo, heinät

e) Miksi koivuallergiakausi alkaa Etelä-Suomessa jo huhtikuun puolivälissä, vaikka koivun kukinta alkaa Etelä-Suomessa usein huhtikuun lopussa? V: Siitepölyä kulkeutuu ilmavirtojen mukana Keski-Euroopasta.

f) Koivu on yksikotinen lehtipuu. Mitä se tarkoittaa? V: Kasvia, jossa saman yksilön kukissa on sekä hede- että emilehtiä, sanotaan yksikotiseksi. Yksikotisten kasvien kukat voivat olla joko yksi- tai kaksineuvoisia.

g) Mainitse tuulipölytteisiä kasvilajeja tai -ryhmiä. V: lehtipuut, heinäkasvit ja pujo


Tehtävä 6. Kasvien lisääntyminen - pölytyksen merkitys


a) Tuulipölytteisillä kasveilla siitepölyä voi lentää myös eri lajien kukkiin. Mitä eri keinoja kasveilla on estää lajien välinen risteytyminen? V: eriaikainen kukinta

b) Mitä asioita tarhurin tulee huomioida valitessaan omenapuulajikkeita puutarhaansa, jotta voidaan varmistaa hyvä omenasato? V: Omenapuiden kukkien pölyttymiseksi pitää valita lähekkäin aina sellaiset lajikkeet, joiden siitepöly soveltuu pölytykseen. Lajikkeet voivat pölyttää toisensa ristiin ja niiden kukinnan pitää ajoittua samaan aikaan.

c) Mitä kuvassa tapahtuu? V: pölytys
d) Miten kuvan tapahtuma liittyy kasvien lisääntymiseen? V: Siemenkasvin lisääntyminen vaatii pölytyksen. Pölytyksessä siemenkasvin heteen siitepölyä kulkeutuu toisen kukan emin luotille, josta seuraa hedelmöitys.

e) Miten termi rinnakkaisevoluutio liittyy kuvan tapahtumaan? V: Koevoluutiolla eli rinnakkaisevoluutiolla tarkoitetaan kahden lajin välistä toisistaan riippuvaa evolutiivista kehitystä. Esimerkiksi pölyttäjät ovat riippuvaisia kukkien medestä ja kasvit puolestaan hyötyvät hyönteisistä pölyttämisen takia.

f) Monilla kasvilajeilla on kukka. Miten kukan rakenne edesauttaa kasvin lisääntymistä? V: Kukan väri, koko ja tuoksu. Lisäksi emin luotti on tahmea, jolloin siitepöly takertuu sekä pölyttäjiin että emin luottiin. Heteet ja emi sijaitsevat kukassa niin, että hyönteisen käydessä kukassa se koskee niitä pölyttäen samalla kasvin.

Luku 21

Tehtävä 1. Oikein vai väärin?

a) Kaikki eläimet ovat toisenvaraisia V: oikein
b) Kaikilla eläimillä on selkäranka. V: väärin
c) Kaikilla eläimillä on liikkumiskyky. V: oikein / Eläimillä on yleensä myös liikkumiskyky, ainakin jossain elämänkaarensa vaiheessa. Esimerkiksi meduusojen elämänkaari jakautuu sekä merenpohjaan paikalleen kiinnittyneeseen polyyppivaiheeseen että vapaasti liikkuvaan meduusavaiheeseen.
d) Suurin osa eläinlajeista kuuluu selkärangattomiin. V: oikein / Lähes kaikki eläinkunnan eri pääjaksoihin kuuluvista lajeista on selkärangattomia.
e) Eläimet ovat monisoluisia. V: oikein
f) Mikään eläinlaji ei lisäänny suvuttomasti. V: väärin / Eläimet lisääntyvät pääasiassa suvullisesti. Tosin jotkut eläinlajit, kuten korvameduusa, lisääntyvät sekä suvullisesti että suvuttomasti.

Luku 22

 

Tehtävä 1. Eläinkunnan pääjaksot

Eläinkunta luokitellaan pääjaksoihin. Mihin pääjaksoihin kuvien eliöt kuuluvat?

Hae tietoa internetin avulla. Laita hakusanaksi lajinimi tai eliöryhmän nimi.

V: a. niveljalkaiset, b. selkäjänteiset, c. niveljalkaiset ja d. polttiaiseläimet

 

Tehtävä 2. Sammakot - video

Katso video sammakon kehityksestä ja vastaa seuraaviin kysymyksiin:

a) Kerro sammakon kehitysvaiheista? V: muna, toukka ja aikuinen yksilö
b) Miten sammakot talvehtivat? V: horros
c) Mitä rakenteellisia muutoksia tapahtuu toukkien (nuijapäät) kehittyessä vähitellen aikuisiksi sammakoiksi? V: Kidukset häviävät ja sammakot alkavat hengittää ihon läpi ja keuhkoilla. Pyrstö surkastuu ja raajat kehittyvät.


Tehtävä 3. Nisäkkäät

Matelijat on maaelämään täysin sopeutunut eliöryhmä, joka hallitsi maapalloa elämän keskiajalla. Suuret matelijat (hirmuliskot) kuolivat kuitenkin sukupuuttoon ilmaston muuttuessa. Vaihteleva, viileä ja kuiva ilmasto suosi nisäkkäiden evoluutiota elämän uudella ajalla.

Nisäkkäitä ovat nokkaeläimet, pussieläimet ja istukalliset nisäkkäät. Nokkaeläimet (esim. vesinokkaeläin ja nokkasiili) ovat alkunisäkkäiden kaltaisia. Niitä tavataan nykyäänkin Australiassa ja Uudessa-Guineassa. Pussieläimiä (esim. koala ja punajättikenguru) tavataan myös pääasiassa Australiassa. Pääosa Australian nisäkkäistä eroaa siis muun maailman nisäkkäistä. Muilta mantereilta, paitsi Keski- ja Etelä-Amerikasta, kehittyneemmät nisäkkäät hävittivät aikanaan pussieläimet.

Pussieläinten poikaset syntyvät ”keskenkasvuisina”, koska pussieläinten epätäydellinen istukka ei pysty välittämään tarpeeksi ravintoa kasvavalle jälkeläiselle. Siksi jälkeläinen syntyy ikään kuin ennenaikaisesti ja kiipeää emon pussiin, jossa sen kehitys jatkuu nisästä imetyn maidon avulla.

Osa Australian pussieläimistä on rakenteellisesti samankaltaisia muilla mantereilla, samantapaisissa ekolokeroissa elävien istukallisten nisäkkäiden kanssa, vaikka pussieläimet ja istukkanisäkkäät eivät ole toisilleen aivan läheistä sukua. Istukkanisäkkäät ovat nykyisin runsaslajisin nisäkäsryhmä. Esimerkiksi Suomen kaikki nisäkkäät ovat istukallisia.


a) Mistä eliöryhmästä nisäkkäät polveutuvat? V: Matelijoista
b) Mitkä seikat mahdollistivat nisäkkäiden sopeutumislevittäytymisen matelijoiden valtakauden jälkeen? V: Tasalämpöisyys ja tehokas hengitys- ja verenkiertoelimistö.
c) Mitä nisäkäsmäisiä piirteitä on nokkaeläimillä? V: Nokkaeläimet ovat tasalämpöisiä ja karvapeitteisiä eläimiä.
d) Entä mitä matelijamaisia piirteitä on nokkaeläimillä? V: Ne muistuttavat matelijoita, sillä ne munivat munia ja niiden luusto ja suolisto on matelijoiden kanssa rakenteellisesti samantapainen.
e) Miten pussieläimet eroavat istukkanisäkkäistä? V: Pussieläimillä on erityinen pussi sikiön kehitystä ja poikasten kantamista varten. ”Pussieläimillä istukkaa vastaa alkeellinen hemiplasenta. Pussieläinten poikaset syntyvät tavallaan keskentekoisina, koska pussieläinten epätäydellinen istukka ei pysty välittämään riittävästi ravintoa kasvavalle poikaselle.”
f) Mitä yhteisiä piirteitä on pussieläimillä ja istukkanisäkkäillä? V: Tasalämpöisyys, karvapeite, tehokas hengitys- ja verenkiertojärjestelmä ja maidon eritys.
g) Miksi pussieläimet säilyivät Australiassa? V: Ei ollut kilpailua, sillä Australiaan istukalliset nisäkkäät ovat tulleet myöhemmin.
h) Miksi pussieläimet kehittyivät Australiassa useiksi lajeiksi? V: Australiassa oli erilaisia ekolokeroita ”vapaina” ja kilpailevia lajeja ei ollut. Näin ollen pussieläinlajit erikoistuivat ja sopeutuivat erilaisiin elinympäristöihin (sopeutumislevittäytyminen).
i) Vastinlajit, esimerkiksi pussiliito-orava ja liito-orava, ovat rakenteellisesti samankaltaisia. Mistä rakenteiden samankaltaisuus johtuu? V: Vastinlajit ovat samankaltaisia resursseja hyödyntaviä lajeja, mutta maantieteellisesti eri alueilla eläviä. Samankaltaiseen ympäristöön sopeutuminen.