Ekologi
Ämnet ekologi behandlar organismer, deras livsmiljöer och sambandet
mellan dem. Organismerna växelverkar med varandra på olika nivåer.
Populationer, samhällen, och ekosystem är olika nivåer inom och mellan
vilka en ständig växelverkan sker.
Olika arter förekommer där levnadsförhållandena för dem är lämpliga;
alla arter finns inte överallt, de är heller inte utspridda på måfå. Klimatet
(t.ex. temperatur, regnmängd, solskenstimmar), marken och förekomst
av föda, rovdjur, parasiter och tävlande arter bestämmer var en art kan
förekomma. Det område där man normalt hittar en art kallas för artens
habitat (livsmiljö).
Ekologi behandlar bl.a. en arts livsmiljö eller habitat, hur populationerna
är sammansatta, ålders- och könsfördelningar, hur
populationssammansättningen och storleken förändras, växelverkan arter
emellan och så vidare. Alla arter har olika ekologi. För att kunna skydda
en hotad art och vidta rätt skyddsåtgärder måste man känna till artens
ekologi.
Klimatet (temperatur, sol, regn), djuren, växterna, marken och vattnet
växelverkar hela tiden med varandra.
Populationer, samhällen och ekosystem
En population är alla individer av en art som förekommer på samma plats
under samma tid och som kan umgås med varandra. Populationer är
relativt skilda grupper, som har ett begränsat utbyte av individer
populationerna emellan t.ex. alla människor i Finland är en population.
Många populationer av olika arter som lever i samma livsmiljö bildar ett
samhälle, t.ex. ett skogssamhälle eller ett ängssamhälle. Samhällen
bildas av den levande delen av naturen.
På ängen finns många olika växt- och djurpopulationer som tillsammans
med den döda delen av naturen, det vill säga vatten, vind, jordmån och
solsken, bildar ett ekosystem. Organismerna i ekosystem bildar
näringskedjor som tillsammans bildar en komplicerad näringsväv.
Alla växter och djur på ängen bildar ett ängssamhälle, medan man pratar om ett
ekosystem då man även beaktar marken, vatten och solen. Alla fjärilar på denna
äng utgör en lokalpopulation många välsammankopplade lokalpopulationer bildar
en metapopulation..
(Foto: Mikko Kuussaari)
Arter
En art är en grupp av organismer vars medlemmar kan para sig
sinsemellan och få avkomma. Arter skiljer sig från andra arter till
utseende, beteende och ekologi och individer från olika arter kan inte
föröka sig sinsemellan. Hökblomsternätfjärilen är en art, vars latinska
namn är Melitaea cinxia. Exempel på andra arter är t. ex. räv, kråka,
gran, svartkämpe och axveronika.
Svartkämpe
(Foto: Mikko Kuussaari)
Axveronika
(Foto: Marko Nieminen)
Hökblomsternätfjäril
Habitat (Livsmiljö)
Den levande (växter, djur, svampar) och döda (sol, vatten, jordmån)
delen av naturen bestämmer var en art kan leva. Det kallas för artens
habitat. Arten förekommer i sitt habitat som t.ex. kan vara skogen för en
hjort, havet för en val eller den torra ängen för hökblomsternätfjärilen.
Ett habitat måste vara tillgängligt för att en art skall kunna sprida sig till
det. En arts utbredning inkluderar alla habitat där arten finns, dit den
spritt sig under tidens gång. Habitaten kan sedan dess ha blivit isolerade
från varandra t.ex. som resultat av människans aktivitet eller
kontinentalplattornas drift. Det finns t.ex. älg både i Europa och Amerika
men de har ingen kontakt med varandra eftersom havet skiljer dem åt.
Torrängar och bergsutskott utgör bl.a hökblomsternätfjärilens habitat
och där finner den sina värdväxter, svartkämpe och axveronika.
(Foto: Marko Nieminen)
Evolution
Livet på jorden uppkom via en kemisk evolution för ca. 3,5 miljarder år sedan
under mycket annorlunda förhållanden än de som råder i dag. Då uppstod livets
byggstenar (nukleotider, aminosyror, proteiner, RNA och DNA) som så
småningom gav upphov till de första cellerna. Allt liv härstammar från den tiden
och alla nu levande organismer härstammar från de första cellerna. Stora
förändringar har skett i organismerna under tidens gång, från de enkla urcellerna
till dagens komplicerade djur- och växtarter. Arter har utvecklats, delats upp i
nya arter och en del har dött ut. Denna utveckling och förändring av arter kallas
evolution. Livet på jorden är idag väldigt mångformigt. Man uppskattar att det
finns upp till 30 miljarder arter. Evolutionen är en process som aldrig stannar och
det sker en ständig utveckling.
Genetisk Variation
Alla individer inom en art är olika på grund av att alla individer har olika
arvsmassa. Arvsmassan består av kromosomer. Varje kromosom består av två
delar, en från modern och en från fadern. Kromosomerna innehåller gener och
varje individ har två gener av samma slag, en från mor och en från far.
Det finns många olika varianter av samma gen och då två individer parar sig
uppstår en ny kombination av gener. Mutationer kan ge upphov till nya varianter
av en gen. Arvsmassan nedärvs så att goda gener förs vidare till nya
generationer. Variationen i arvsmassan gör det möjligt för arten att utvecklas
genom det naturliga urvalet.
Gener och mutationer
Arvsmassan är uppbyggd av DNA, som är packad i kromosomer, som nedärvs.
Kromosomerna består av två delar, en av fadern och en av modern. I
kromosomerna ligger generna eller arvsanlagen. I dem finns informationen om
hur en organism är uppbyggd, vilka egenskaper den har, hur den ser ut, vad den
är bra på och så vidare.
En mutation är en förändring av en gen som innebär att den ger en annan
information än den gjorde tidigare. Mutationer kan vara skadliga eller nyttiga. De
skadliga mutationerna gallras för det mesta bort genom det naturliga urvalet,
medan de nyttiga hålls kvar och kan hjälpa arten anpassa sig till nya
förhållanden.
Kombination av gener
Eftersom hälften av arvsmassan i en individ kommer från modern och andra
hälften av fadern betyder det att det finns två stycken gener som innehåller
information om samma sak. Generna har för det mesta dock lite olika
information om samma sak. En del varianter av generna är starkare än de andra
och de dominerar. Det betyder att den information som finns i dem kommer att
ge uttryck. Det faktum att det finns olika varianter av samma gen, leder till att
det kan bildas många olika kombinationer av gener som gör att individer skiljer
sig från varandra.
Det naturliga urvalet
Naturen förändras hela tiden och arterna måste anpassa sig till de nya
förhållandena för att kunna överleva. Vissa individer (med nya
genkombinationer) kan ha egenskaper som gör dem bättre anpassade till de
rådande förhållandena än andra individer. Det ger dem en fördel, vilket betyder
att de kommer att öka i antal eftersom deras barn även kommer att ha den
egenskapen. På detta sätt anpassar sig arter till sina livsmiljöer och förändras på
samma gång lite. De individer som är bäst anpassade till de rådande
förhållandena överlever och förökar sig. På 3,5 miljarder år har arterna hunnit
förändras mycket!
Det naturliga urvalet är mekanismen bakom evolutionen. Råmaterialet för
evolutionen utgörs däremot av den genetiska variationen dvs. det faktum att
arvsmassan varierar så mycket som den gör. Det naturliga urvalet upprätthåller
den genetiska variationen, eftersom livsmiljöerna varierar och olika egenskaper
utvecklas i olika miljöer som en anpassning till dem.
De som är starkast...
...och smartast, överlever.
Artbildning
Arter varierar geografiskt, det vill säga en art kan ha lite olika egenskaper
beroende på var den finns i sitt utbredningsområde eftersom det kan finnas små
skillnader i de områden den lever i. Om skillnaderna inte är så stora och
individerna kan röra sig fritt i hela sitt utbredningsområde sker troligtvis ingen
större förändring. Men om det finns en barriär, ett hinder, t.ex. en bergskedja,
blir arten uppdelad i två delar som inte har kontakt med varandra och då kan två
skilda arter uppkomma. Under tidernas gång kan de två delarna av arten
utvecklas i olika riktning på grund av att naturen varierar i de två områdena. Om
de två delarna någon gång möts igen, då t.ex. bergskedjan slitits ner, kan det
hända att de ändrat så mycket att de har blivit skilda arter. De kan inte föröka
sig sinsemellan. Då har en artbildning skett och det är en central evolutionär
process. En art kan även utvecklas till många olika arter. Ett exempel är
Darwins finkar på Galapagosöarna.
Darwins finkar
En finkart spred sig till Galapagosöarna från fastlandet. Öarna var relativt
isolerade både från fastlandet och från varandra och hade olika miljöer. Väldigt
få individer rörde sig mellan de olika öarna och det ledde till att det på alla öar
utvecklades nya arter som skiljde sig från den art som först kom till öarna. De
nya fågelarterna skiljde sig från varandra beträffande den föda de åt och således
fick näbbarna olika form. Det naturliga urvalet och den genetiska variationen
möjliggjorde att nya arter som var anpassade till sina respektive nya miljöer
kunde uppkomma.
Finkarna utvecklade olika utseende på basis av den föda de fann i sina miljöer.
Bevis för evolutionen
Trots att alla arter är unika har de många gemensamma drag. Alla organismer
består av celler, som är uppbyggda av samma byggstenar och alla organismer
har en arvsmassa som nedärvs från föräldrar till avkomma. Ett bevis för
evolutionen är att olika arter kan ha anatomiska likheter. Trots att en människa,
en val, en groda, en fladdermus och en häst ser olika ut och använder de främre
extremiteterna på olika sätt, är extremiteternas skelett väldigt lika. En logisk
förklaring till detta är att de utvecklats ur samma grundtyp.
Fossilerna är ett annat konkret bevis på att evolutionen skett. Ett fossil är en
organism som dött och blivit täckt av jord och sediment som packats hårt.
Organismen har då inte brutits ner på normalt sätt utan har med tiden förstenats
till ett fossil. I fossildatan hittar man arter som inte längre finns, utan som har
dött ut. Genom att jämföra fossil av olika ålder, kan man se hur arter utvecklats
genom tidens gång.
Fossiler är döda organismer som förstenats. Här kan du se två ammoniter.
Systematik
Alla arter härstammar från de första cellerna som uppkom för 3,5
miljarder år sedan. Från det har arterna utvecklats till det mångfald vi har
idag. Man kan rita upp ett stamträd över alla arter och hur de är
besläktade med varandra. Arter som är nära släkt hamnar på samma
grenar men skilda kvistar. Att gruppera alla arter på basis av släktskap
kallas systematik. Man delar in alla organismer i riken - djur, växter,
svampar, protister, eubakterier och arkebakterier. Rikena delar man
sedan in i ytterligare kategorier; fylum, klass, ordning, familj, släkte och
art. Människan heter på latin Homo sapiens, där Homo är släktet och
arten sapiens.
Människans stamträd.
Ekologi och evolutionsbiologi (Jyväskylä universitet)
Forskningen vid Enheten för ekologi och evolutionsbiologi inriktar sig på ekologi och
evolutionsgenetik. Det förekommer mycket samarbete mellan forskningsområdena och
vid enheten fungerar en gemensam spetsenhet för evolutionsforskning där både ekologer
och genetiker verkar. Den aktiva, internationella och högklassiga forskningen vid enheten
syns i det stora antalet disputationer.
Forskningen inom ekologi och evolutionsbiologin är omfattande och gäller såväl DNA-,
organism-, populations- som ekosystemnivå. Ett fördomsfritt sammanfogande av olika
områden inom biologin och betoning på empirisk forskning är karakteristiskt . Starka
forskningsområden utgörs av evolutionen av sexuell och aposematisk signalering,
beteendeekologi samt livscyklernas evolutionsekologi. Vid enheten finns också en stark
tradition av jordmånsekologisk forskning. Grundforskning och tillämpad forskning går
hand i hand på ett naturligt sätt. Bra exempel på detta är forskningsprojekt som handlar
om naturskyddsbiologi, naturens mångfald, skogsbehandling samt återställning.
I evolutionsgenetiken betonas kopplingen mellan populations- och molekylgenetiska
tekniker samt den ekologiska forskningen. Med hjälp av populationsgenetiska metoder
utreds hur arter eller populationer av samma art har anpassat sig för att leva i olika
förhållanden, när de har differentierat sig och hur mycket genetiska skillnader som
uppstår som en följd av slump och anpassning. Molekylgenetiska metoder såsom
sekvensering av gener och mikrochipsteknik hjälper att spåra upp förändringar i genernas
struktur och funktion. Den evolutionära genetiken har traditionell haft starka kopplingar
till den applicerade forskningen såsom växt- och djurförädling och naturskyddsbiologi.
Spetsenhet för evolutionsforskning
Spetstenheten för evolutionsforsknig vid Finlands akademi fungerar vid Institutionen för
bio- och miljövetenskaper vid Jyväskylä universitet. Enheten som består av tre
internationellt starka forskningsgrupper leds av professor Anneli Hoikkala.
Grupperna i Spetsenheten för evolutionsforskning undersöker ekologiska och genetiska
faktorer som ger upphov till evolutionära förändringar och också växelverkan mellan
faktorerna.
Den evolutionära kunskapen kan utnyttjas t.ex. när man framlägger nya lösningar för
bekämpning av skadeinsekter, skötsel av viltbestånd samt för att minska förekomsten av
skadliga parasiter vid fiskeodlingsanstalter. Sådan här kunskap behövs också när man
undersöker klimatförändringarnas inverkan på naturliga populationer, faktorer som leder
till att arter och populationer försvinner eller när man söker sätt för skogsbruket att
undvika onödig störning av naturliga populationer.
I evolutionsforskningen används flera modellarter. Vi undersöker genetisk förändring i
och bakgrund till egenskaper som påverkar levnadsförmågan med hjälp av bl.a.
daggflugor, snäckor, orrar, skator, ängssorkar och skogsödlor. För att undersöka
urvalstrycket bland bytesdjur med varningsfärg har vi utvecklat en artificiell värld som
baserar sig på symboler. Användningen av symboler i stället för färger möjliggör
undersökning av uppseendeväckande färgsignaler i en situation där samevolutionen
mellan predatorer och bytesdjur är minimerad. Bakterier och protister samt snäckor med
sina parasiter utgör centrala forskningsobjekt när vi spårar urvalets inverkan på rovdjurbytesdjur- respektive värddjur-parasitevolutionen. Att utreda faktorerna som påverkar
coloradobaggens förmåga att sprida sig är till hjälp när man planerar bekämpning av
skadeinsekter. Faktorer som leder till att arter blir utrotningshotade utreds bl.a. med att
undersöka fjärilarnas förmåga att sprida sig och även andra ekologiska faktorer.
Ekologi (Wikipedia)
Jordens ekologi i rymdperspektiv.
Ekologi är vetenskapen om samspelet mellan de levande organismerna och den miljö de
lever i, det vill säga samspelet mellan biotiska (levande) och abiotiska (icke-levande)
faktorer.
Ekologi är i praktiken det vetenskapliga studiet av:
De levande organismernas förekomst (mängd, antal)
Deras geografiska fördelning
Hur förekomsten och fördelningen påverkas av interaktionen arterna sinsemellan
Hur förekomsten och fördelningen påverkas av miljöns andra (icke-biologiska)
egenskaper hos miljön
Ordet ekologi kommer av tyskans Ökologie, som härleds ur eko-, av grekiskans oiko- (av
oikos "hus", "boning"), och -logia "vetenskap", "lära" (av logos "ord"). Begreppet
skapades 1866 av den tyske biologen Ernst Haeckel.
Det är viktigt att hålla isär vetenskapen ekologi och värdeladdade begrepp som
'ekologisk'. Till exempel är effekten av en stor miljökatastrof eller introduktionen av en
främmande art i ett system en spännande händelse inom vetenskapen ekologi, medan det
knappast anses önskvärt ur ett 'ekologiskt perspektiv'.
Olika faktorer inom ekologin
Etologi, samspelet mellan djur
Populationsekologi, populationers samspel med varandra och variation.
Systemekologi, Samspelet mellan organismer och den abiotiska omgivningen.
Paleoekologi
Ekologins miljöbegrepp
När ekologi definieras som läran om interaktionerna mellan organismer och miljön
måste man vara klar över vad ekologin betyder för miljön. Miljö redovisas i ekologins
sammanhang en rad skilda faktorer:
abiotiska miljöfaktorer
o klimat (temperatur, nederbörd etc)
o topografi (höjder över eller under havet etc)
o jordmån
o kemiska faktorer (syrgas- och saltkoncentration, näringsämnen etc)
o mekaniska faktorer (vind, strömmar, etc)
biotiska miljöfaktorer
o interaktion med organismer av samma art
o interaktion med organismer av andra arter
antropogena (människoskapta) miljöfaktorer
o utsläpp av gifter, gödsel, och andra föremål (svaveloxid, fosfater,
koldioxid etc)
o direkta ingrepp (jakt etc)
Helheten av en organisms relation eller interaktion med miljön betecknas som
organismens nisch.
Begrepp
Biosfär
Med biosfär menas summan av alla ekosystem. Begreppet betecknar allt levande som
finns i atmosfären, hydrosfären och litosfären.
Ekosystem
Ett ekosystem är ett avgränsat kapitel av naturen som vi människor valt att betrakta som
ett system, det vill säga en helhet. Ett ekosystem kan vara stort eller litet beroende på
vilket man väljer att studera. Alla levande varelser och den miljö som finns inom ett visst
område bildar tillsammans ett ekologiskt system. Här lever djur och växter tillsammans.
De påverkar varandras livsmiljöer och betingelser.
Hela biosfären går att betrakta som ett ekosystem likaväl som en skog eller en liten damm.
De gröna växterna har en nyckelroll i ekosystemet. De binder energin från solen genom
fotosyntesen. Fotosyntesen omvandlar solenergin (ljusenergi) till kemisk energi (t ex
socker) som djur och svampar sedan kan ta del av. Energin kan flöda genom hela den
biotiska delen (levande) av ekosystemet. Växterna kan även använda sig av den abiotiska
delen (icke levande) av ekosystemet genom att ta upp näringsämnen ur marken. Med
hjälp av dessa näringsämnen och den bundna solenergin, ombildad till socker, bygger
växterna upp ämnen som protein och fett. Växterna benämns därför producenter i
ekosystemet.
Ekosystem består dels av en levande del (biotiska) dels det icke levande (abiotiska) som
finns inom det avgränsade området. Ekosystemets levande delar är uppbyggda i tre nivåer,
ett samhälle vari det finns flera populationer av olika sorters växt- och djurarter där varje
art är en individ som bidrar till att ekosystemet fungerar. Ekosystemet är bland det mest
komplexa som finns, det har inte ändrats på miljoner år, bara omvandlats i och med de
miljöförändringar som jorden genomgått. Havet, skogen och stranden är olika exempel på
ekosystem.
Ekologiska interaktioner
Ekologiska interaktioner innebär relationer där individer av samma eller olika art
påverkar varandras utveckling. Exempelvis lever många svampar i symbios med träd.
Denna interaktion gynnar båda; svampens mycel hjälper trädet att ta upp mer näring med
rötterna, medan svampen får viktiga kolhydrater från trädet.
Evolutionsbiologi (Wikipedia)
Evolutionsbiologi utgör en subdisciplin av biologin och handlar om arternas ursprung
från en gemensam härkomst samt arternas förändring, förökning samt mångfald över tid.
Enligt filosofen Kim Sterelny är ”utvecklingen av evolutionsbiologi sedan 1858 en av de
stora intellektuella prestationerna inom naturvetenskaperna”.
Beskrivning
Evolutionsbiologi är ett tvärvetenskapligt område eftersom den inkluderar vetenskapsmän
från ett vitt fält med både fält- och laboratorieorienterade discipliner. Ofta har
vetenskapsmännen speciell utbildning om specifika organismer (de kan vara experter på
t.ex. mammalogi, ornitologi eller herpetologi), men utnyttjar organismerna för fallstudier
för att svara på allmänna frågor om evolutionen. Inom evolutionsbiologin verkar också
paleontologer och geologer som använder fossiler för att svara på frågor om i vilken takt
och på vilket sätt evolutionen fortskrider. Teoretiker inom områden såsom
populationsgenetik och evolutionspsykologi står också nära evolutionsbiologiska
frågeställningar. Experimentalister har använt urvalet bland Drosophila (släktet
Bananflugor) för att förstå åldrandets evolution och experimentell evolution utgör alltså
en väldigt aktiv underdisciplin till evolutionsbiologin.
Under 1990-talet gjorde utvecklingsbiologin en återkomst i evolutionsbiologin från att
den till en början exkluderats. Detta skedde i form av studier i evolutionär
utvecklingsbiologi.
Rön inom evolutionsbiologi påverkar också nya discipliner som studerar mänsklighetens
sociokulturella evolution och evolutionära beteende. Idéer och begreppsliga verktyg som
uppstått inom evolutionsbiologin appliceras numera inom en rad områden som t.ex. dataoch nanoteknologi. Evolutionsbiologin har också bidragit till utvecklingen av
evolutionsmedicin.
Artificiellt liv utgör ett underområde inom bioinformatiken som eftersträvar att modellera
eller t.o.m. återskapa organismers evolution såsom den beskrivs av evolutionsbiologin.
Oftast genomförs detta med hjälp av matematik och datamodeller.
Historia
Som en självständig akademisk disciplin uppstod evolutionsbiologin som ett resultat av
den moderna evolutionära syntesen under 1930- och 1940-talen. Trots detta var det inte
förrän på 1970- och 1980-talen ett mera betydande antal universitet hade institutioner
som specifikt inkluderade termen evolutionsbiologi i deras namn. På grund av den snabba
utvecklingen av molekylär- och cellbiologi har många universitet i Förenta staterna delat
upp sina biologiska institutioner i institutioner för just molekylär- och cellbiologi
respektive ekologi och evolutionsbiologi. (De senare har ofta inlemmat tidigare
institutioner såsom institutioner för paleontologi, zoologi osv.).
Mikorbiologin har nyligen utvecklats som en evolutionär disciplin. Ursprungligen
förbisågs den evolutionära aspekten på grund av sparsamheten av morfologiska drag och
avsaknaden av ett artbegrepp i mikrobiologin. Numera utnyttjar evolutionärt inriktade
forskare vår förståelse av mikrobisk fysiologi, mikrobisk genomik och den snabba
generationstiden hos vissa mikrober för att svara på evolutionära frågor. Parallellt har
utveckling skett inom forskning kring virusevolution och speciellt inom bakteriofag.
