MALMÖ HÖGSKOLA Kultur och samhälle Miljövetenskap Naturvetenskapligt basår Biologi I HT2009 Läsanvisningar och exempelfrågor del 3: evolution, beteende, biologisk mångfald Sidhänvisningarna avser den officiella kursboken, Karlsson, Krigsman, Molander, Wickman: Biologi A med Naturkunskap A, upplaga 2005. Hänvisningar till den äldre upplagan från 2000 står omarkerat inom parentes. Generellt gäller att material från föreläsningarna är viktigast. Observera även att alla kurskrav inte kan besvaras med hjälp av boken. Den terminologi ni skall behärska framgår av föreläsningarna. Studera gärna begreppskartorna i slutet av varje kapitel (sidan är ofta ej angiven i sidhänvisningarna). Observera att frågorna inte är heltäckande och kan vara ojämnt fördelade på olika avsnitt. Evolution Avsnittet som det tas upp i kursen innehåller mycket material som syftar till att ge perpektiv och ”kött på de viktiga ben” ni verkligen ska kunna. Här listas vad som är viktigt och som ni ska fokusera på inför tentamen. Se även föreläsningstexterna för ytterligare sidhänvisningar till boken. En del av evolutionsbiologin som tas upp på föreläsningarna står under beteendeekologin i boken (sidhänvisningarna avser även dessa delar). Evolution avhandlas på nedanstående sidor: S 207-236, 239-241 (202-233, 235-237). Evolutionens grundmekanismer är mycket viktiga. Vad evolution är och vad som driver den. Villkoren för evolution (föreläsning, samt dokument på hemsidan). Exempel. S 226-229 (205208, 235-236). Ni skall kunna använda evolutionsteorin som verktyg för analys och förklaringsmodell i ett biologiskt scenario (se även punkterna nedan, samt frågorna). Ett par frågor med svar nås från hemsidan eller It’s learning. Dessutom är nedanstående termer och områden är väsentliga. Kursiverat är extra viktigt! – – – – – – – – – – – – – – Selektionstryck Riktat och stabiliserande urval s 229 (207) Stöd för evolution Individselektion, även via nära släktingar (=släktskapsselektion;står under beteendeekologin) s 240, 257 (236, 253) Missbruk av evolutionsteorin Mutationernas och den könliga omkombinationens roll i evolutionen Slumpens inverkan Artbegreppet (definition, isoleringsmekanismer) Artbildning (särskilt viktigt) s 230-232, (208-211). Av människan utövade selektionstryck och svaret på dessa Samevolution s 234 (212) Sexuell selektion (tas upp senare, under beteendeekologin) s 261 (256) Homologibegreppet, analogi och konvergens s 224 (218) Hur är det vetenskapliga namnet på en art uppbyggt? (se även organismvärlden i kursens början; s 208 (217)). UN/JNS, 170714 1(6) MALMÖ HÖGSKOLA Kultur och samhälle Miljövetenskap Naturvetenskapligt basår Biologi I HT2009 – Beskriv jordens miljö vid tiden för livets uppkomst. Hur påverkade livet jorden? S 214 (226) – Hur uppkom syret i atmosfären, och vilka konsekvenser medförde syret? S 216 (227) – Hur kan t ex aminosyrorna uppkommit. Vilken roll spelar de hos levande varelser? – Beskriv hur den eukaryota cellen kan ha uppkommit s 217 (227) – Massutdöenden. – Ryggradsdjurens evolution mot bättre anpassning till landliv. – Vad gäller människans evolution, räcker det att du känner till släktet Australopithecus samt arterna Homo (sapiens) neanderthalensis och H. sapiens. Exempelfrågor 1. Vad är definitionen på evolution? 2. Om man förstår de villkor som måste vara uppfyllda för att evolution ska kunna ske, blir det genast lättare att diskutera evolutionsfrågor. a) Redogör för och förklara dessa villkor. b) Diskutera (tillämpa villkoren) om sjöelefanthanen evolveras med avseende på storlek och om c) människan evolveras med avseende på längd. 3. Förklara och komplettera nedanstående lite hårddragna påståenden. Tänk på hur de relaterar till de tre huvudvillkoren för evolution. a) Den naturliga selektionen arbetar inte med gener. b) Vi ärver inte egenskaper. 4. Nämn två källor till genetisk variation hos individerna i en population. 5. Ett sätt att förstå evolutionen av olika egenskaper är att analysera i vilken utsträckning en viss egenskap möjliggör för individen att föra sina gener vidare till kommande generationer. Förklara utifrån detta a) varför arbetarmyran offrar sig för stackens överlevnad b) varför parasiter ofta utvecklas mot att skada sin värd så lite som möjligt. c) varför vissa parasiter, t ex malariaparasiten, ändå kan fortsätta att vara starkt skadliga, t o m dödliga, för sina värdar (jfr fråga 15c). d) Den (eventuella, tänkbara) biologiska bakgrunden till nepotism (”svågerpolitik”). 6. Charles Darwins bok ”On the origin of species by means of natural selection” är ett fundament, en hörnpelare, inom biologin. a) Vad menas med art? b) Vad menas med naturlig selektion? c) Hur kan artbildning ske så att vi ur en art får två arter som lever samtidigt? 7. Art a) Vad är en art enligt det biologiska artbegreppet? b) Beskriv hur arter kan hållas isär (utan att korsas) även om de är lika varandra och lever inom samma område. c) Nya arter kan uppstå genom isolering, samt för växter genom hybridisering. Beskriv hur detta går till. UN/JNS, 170714 2(6) MALMÖ HÖGSKOLA Kultur och samhälle Miljövetenskap Naturvetenskapligt basår Biologi I HT2009 8. Livet uppkom för bortåt 4 miljarder år sedan. Under de första årmiljarderna var evolutionstakten långsam. Uppkomsten av sexuell fortplantning för ca en miljard år sedan föreföll öka takten i evolutionen, av fossilfynden att döma. Försök förklara denna hastighetsökning. 9. Redogör för hur den eukaryota cellen antas ha uppkommit (symbiosteorin). Slutpunkten skall vara en växtcell. Viktig fråga. 10. Ge ett exempel på homologa organ. 11. Här kommer ett antal felaktiga uttalanden som man ibland stöter på. Kommentera varje uttalande utifrån vad du lärt dig på kursen! a) ”Talltitan som hamstrar frön på hösten gör det för att arten ska överleva vintern” b) ”Människans lilltå håller på att försvinna” c) ”Om en mus råkar bli av med svansen, kommer den att föda ungar utan svans” 12. Selektionstryck a) Ge exempel på selektionstryck som mänskliga aktiviteter utövar på sina medvarelser på jorden, och hur dessa svarat evolutionärt. b) Hur kan man tänka sig att bromsa oönskade evolutionära svar på sådana selektionstryck? Tänk på villkoren för evolution! (svår fråga!) 13. Björkmätaren svarade på luftföroreningar i England genom snabb evolution. Fundera på arter som brunbjörn, berguv och utter. Om dessa i mycket stor grad skulle utsättas för mänsklig påverkan i form av t ex giftiga föroreningar, tror ni då att de skulle svarat genom snabb evolution? Om vi istället tänker på kackerlackor, råttor och husflugor, reagerar de på samma sätt som de tidigare nämnda arterna? Varför? Varför inte? Förklara, bl a utifrån villkoren för evolution och vad som kan påverka evolutionens hastighet. 14. Mänsklig aktivitet ökar utdöendet av arter. För ca 15 år sedan skrev en nationalekonom en artikel i en av våra större dagstidningar där han kritiserade strävan att bevara arter. Han menade att det är helt naturligt att arter dör ut, och att detta dessutom ger utrymme för ökad evolution av nya arter, så det kommer att jämna ut sig i längden. Hade han rätt? Kommentera ovanstående. 15. Vi första påseende verkar mutualism och parasitism vara varandras motsatser, men är egentligen inte skarpt avgränsade från varandra. a) Varför utvecklas ofta en parasit mot att skada sin värd så lite som möjligt? b) Fundera ut ett evolutionärt scenario som visar hur mutualism kan utvecklas ur parasitism eller tvärtom. c) Fundera ut ett scenario där påståendet i a) inte gäller, utan parasiten kan vara dödlig utan problem för sig själv (jfr fråga 5c). 16. Problemen som ofta uppstår när man för in främmande arter har ett samband med samevolution. a) Vad menas med samevolution, och vari består nämnda samband? b) Ge exempel på hur samevolution kan tänkas minska konkurrensen mellan arter som har liknande ekologisk nisch, och som lever i samma område. UN/JNS, 170714 3(6) MALMÖ HÖGSKOLA Kultur och samhälle Miljövetenskap Naturvetenskapligt basår Biologi I HT2009 Beteende S 237-270 (234-267) Klassisk etologi systematiserar beteenden utifrån den fysiologiska bakgrunden. Den besvarar frågor som: Hur går det till? Vilka signaler utlöser ett visst beteende? Beteendeekologin arbetar med de ekologiska funktionerna hos beteendena, och varför beteendena har utvecklats. Beteendeekologin ger alltså en ekologisk och evolutionsbiologisk förklaring. (Andra termer och definitioner finns!!) Nedanstående termer och områden är väsentliga. Kursiverat är extra viktigt! – Naturligt urval. Ett inledande, väsentligen evolutionärt avsnitt, s 238-242 (234-238). Här står en hel del som behandlats under evolutionsföreläsningarna. Individselektion är det allra viktigaste, men det är också viktigt hur arvet och selektionen ligger bakom beteenden, och att djur sällan förstår vad de gör. – Klassisk etologi och kommunikation, s. 243-253 (238-249). Läs och besvara frågorna. Viktiga begrepp (prioritering är svår; de kursiverade allra viktigast): Instinkt (även hur inlärning och instinkter samverkar) Nyckelretning Fixa rörelsemönster Tomgångshandling (överflödeshandling) Överslagshandling Supernormal retning Prägling Feromoner Kemiska, visuella och akustiska signaler med exempel. – Beteendeekologin ansluter nära till evolutionsbiologin. S 254-270 (250-267). Viktiga begrepp och områden; tänk särskilt på varför/hur dessa egenskaper har evolverats? (prioritering är svår; allt är viktigt): Flockliv – för- och nackdelar Revirbeteende: varför och hur. Rangordning Släktskapsselektion avhandlades under evolutionsföreläsningarna, men står här (s 258 (253)). Här ingår bl a altruism (t ex hjälpare), och varningssignaler. Partnerval i relation till ”investering” i avkomman. Monogami och polygami Sexuell selektion Skräckfärger (aposematism) Kamouflage Mimikry UN/JNS, 170714 4(6) MALMÖ HÖGSKOLA Kultur och samhälle Miljövetenskap Naturvetenskapligt basår Biologi I HT2009 Exempelfrågor Etologi, kommunikation 1. Förklara följande etologiska begrepp, och ge exempel: a) prägling b) tomgångshandling. c) överslagshandling. 2. Ett begrepp man hör då och då är instinkt. Förklara vad som menas med instinkt och ge ett exempel, ur naturen, på instinkt. 3. På vilka sätt kan djur kommunicera? Försök att relatera detta till olika miljöer och motivera varför just detta sätt att kommunicera är lämpligast i respektive miljö. 4. Ge tre olika exempel på hur doftsignaler används. 5. Vad är feromoner? Beteendeekologi mm 1. Vad är skillnaden mellan etologi och beteendeekologi? 2. Reproduktion a) Vissa djurarter är monogama och andra polygama. Vad kan ligga bakom detta? b) För honorna och hanarna av däggdjur och fåglar betyder reproduktionen olika stora kostnader. Vad menas med detta (dvs hur investerar honor och hanar i reproduktionen)? c) Hur ska honorna och hanarna bete sig för att lyckas med sin reproduktion, dvs få så många livsdugliga avkommor som möjligt? 3. Om vi tänker oss en hjord renar i norra Sverige, vilka teoretiska fördelar (minst tre) respektive nackdelar (tre) ser du med att leva i grupp. 4. Studera bifogad figur (ur förra upplagan av läroboken). a) Vad berättar figuren? b) Vad kallas den process som ligger bakom resultaten? c) Är det rimligt att tro att fågelns stjärt kan utvecklas att bli hur lång som helst? 5. Förklara följande begrepp: a) Altruism, b) mimikry, c) monogami, d) polygami, e) aposematism 6. Beteendeekologi är spännande eftersom det bl a ger ett biologiskt perspektiv på oss människor. a) Sexuell selektion är selektion som har med fortplantningen att göra och har lett fram till fantastiska färger och beteenden hos djur. Ge exempel på ett djur som troligen formats av sexuell selektion och förklara hur detta eventuellt gått till. b) På vilket sätt kolliderar naturlig och sexuell selektion? Exemplifiera med en art ur djurvärlden och förklara på vilket/vilka sätt. UN/JNS, 170714 5(6) MALMÖ HÖGSKOLA Kultur och samhälle Miljövetenskap Naturvetenskapligt basår Biologi I HT2009 7. En blåmes är instinktivt rädd för ett par stirrande ögon. Detta gör att påfågelögat (en vanlig fjäril med en stor ögonteckning på varje vinge) klarar sig undan blåmesen (och många andra småfåglar). a) Vad kallas denna typ av likhet mellan fjärilens vingar och stirrande ögon? b) Vore det inte bättre för blåmesen att inte vara så stereotypt instinktsstyrd, och i stället lära sig att en bärare av stirrande ögon kan vara farlig, och leva gott på påfågelögon? Biologisk mångfald S 125-137 (121-134) Kompendiet (se hemsidan/Its learning) innehåller även ett bra material. Avsnittet summerar och integrerar flera områden i kursen. Mycket har behandlats i andra avsnitt eller är en tillämpning av dessa. Frågorna är vägledande, men tar mest upp sådant som är speciellt för detta avsnitt. Viktigt är: – – – – – – Mångfaldens olika nivåer Vilka värden har biologisk mångfald? Nyckelarter (ej i boken) Faktorer som påverkar mångfalden Exempel på hot Risker med liten populationsstorlek. Jfr 61, 67, 136, 232 (66, 131, 210). Exempelfrågor 1. Man talar om biologisk mångfald på tre olika nivåer, enligt mångfaldskonventionen. a) Vilka? Ange inte bara nivåer, utan svara så det framgår vari mångfalden består. b) Ge exempel från föreläsningarna hur vi kan komplettera dessa nivåer (flera svar finns). 2. Vad har människan för utbyte av att bevara den biologiska mångfalden? 3. S. k. nyckelarter har stor betydelse för ett ekosystems funktion. Vad är en nyckelart? Ge även ett exempel. 4. Ge exempel på hot mot biologisk mångfald. 5. Vitryggad hackspett och hasselmus är exempel på hotade arter i Sverige. Varför är vissa arter mer utsatta för utrotning än andra? Ange två riskfaktorer för utdöende! 6. Det brann i flera skogsområden den torra sommaren1999. Finns det något som är bra med skogsbränder? 1. Ja, vissa djur och växtarter kan bara leva i bränd skogsmark. X. Ja, det blir som storstädning i skogen. 2. Nej. 7. Varför är det viktigt att bevara stora populationer? 8. Varför har en kalavverkning av tropisk regnskog så svåra konsekvenser? 9. Ibland kallas den tropiska regnskogen ”jordens lungor”. Vad menas? Är det sant? 10. Hur kan störningar och predation påverka artantalet i ett samhälle. UN/JNS, 170714 6(6)