Razvoj živoga svijeta i biološka raznolikost
- pravilno očitati srodne odnose organizama iz kladograma
- objasniti ulogu evolucije u nastanku različitih vrsta s različitim prilagodbama
- povezati biološku raznolikost s različitim uvjetima u okolišu.
Uvod
Odlučite li se prošetati parkom, šumom ili običnom šetnicom u susjedstvu, primijetit ćete različite organizme koji vas okružuju.
Možda su to ptice ili druge životinje, možda ćete proći ispod krošnje nekog drveta ili ćete hodati uz travu u kojoj obitavaju mnogobrojni kukci.
- Razmislite i pokušajte se prisjetiti što većeg broja različitih vrsta organizama na koje ste naišli na putu do škole.
- Koje se biljne ili životinjske vrste ponavljaju ako usporedite svoje popise?
Biološka raznolikost ili skraćeno bioraznolikost označava raznovrsnost svih organizama na nekom prostoru, u vašem vrtu, na obližnjoj livadi ili na samom planetu Zemlji.
Teško je dati jednu jedinstvenu definiciju biološke raznolikosti, ali znanstvenici se danas slažu da je možemo promatrati iz tri različite perspektive.
Tri perspektive biološke raznolikosti
Važnost biološke raznolikosti za stabilnost ekosustava
Ekosustav je zajednica organizma i nežive prirode.
Organizme dijelimo u tri skupine: proizvođači, potrošači i razlagači.
Sve tri skupine u ekosustavu moraju se nalaziti u ravnoteži.
Proizvođači su biljke i alge koje fotosintezom proizvode organske spojeve.
Tim organskim spojevima hrane se potrošači (biljojedi i mesojedi).
Razlagači razlažu uginule organizme svih skupina.
Organizmi se razlažu na kemijske spojeve koje koriste proizvođači.
Proizvođače nazivamo autotrofima.
Autotrofi su organizmi koji proizvode hranjive tvari iz anorganskih spojeva.
Potrošače i razlagače nazivamo heterotrofima.
Heterotrofi su organizmi kojima su izvor hrane organske tvari koje nisu sami proizveli.
Svi su organizmi unutar jednog ekosustava ovisni jedni o drugima.
Povezani su u složene hranidbene lance unutar kojih protječe energija potrebna za život svakog člana.
Svaki ekosustav stoga mora imati stalan vanjski izvor energije.
- Razmislite i navedite glavne izvore energije različitih ekosustava.
- Raspravite o tome zašto bi biološka raznolikost mogla biti važna na svakoj od spomenute tri razine.
Važnost biološke raznolikosti za stabilnost ekosustava
Svaki ekosustav sadržava brojne organizme, koje možemo podijeliti u tri skupine prema prehrani:
Sve tri skupine organizama ovise jedna o drugoj, a svojim uravnoteženim odnosima stvaraju stabilan ekosustav.
Proizvođači poput biljaka i algi fotosintezom proizvode organske spojeve kojima se hrane oni sami, ali i potrošači poput biljojeda ili mesojeda.
Razlagači razlažu uginule organizme svih skupina na kemijske spojeve koje koriste proizvođači. Proizvođače još nazivamo i
Svi su organizmi unutar jednog ekosustava ovisni jedni o drugima, povezani su u složene hranidbene lance unutar kojih protječe energija potrebna za život svakog člana.
Iskoristivi oblici energije sve su manji svakim prijelazom iz jedne karike u sljedeću unutar hranidbenog lanca dok naposljetku sva energija ne napusti ekosustav u obliku topline.
Svaki ekosustav stoga mora imati stalan vanjski izvor energije.
- Razmislite i navedite glavne izvore energije različitih ekosustava.
Hotspotovi biološke raznolikosti su geografska područja na Zemlji koja obiluju velikim brojem različitih vrsta.
Neke vrste koje nalazimo na tim područjima su endemi, što znači da ih ne nalazimo nigdje drugdje na Zemlji.
Ta su životom bogata područja danas također ugrožena i potrebno ih je čuvati upravo zbog velikog broja endemskih vrsta koje tamo žive.
Prvi kriterij da neko područje bude proglašeno hotspotom biološke raznolikosti jest da ga nastanjuje barem 1500 različitih endemskih biljnih vrsta.
- Razmislite i odgovorite zašto je kao važniji kriterij uzet broj različitih biljnih vrsta umjesto, primjerice, životinjskih.
Do sada je 36 područja diljem Zemlje proglašeno hotspotom biološke raznolikosti.
Na samo 2,3 % Zemljine kopnene površine nalazimo gotovo polovinu svih vrsta sisavaca, ptica, gmazova i vodozemaca.
- Na priloženoj karti pregledajte neka od proglašenih područja.
- Razmislite i pokušajte obrazložiti specifičan razmještaj hotspotova biološke raznolikosti na Zemlji.
- Kakvi životni uvjeti vladaju tim područjima?
Razvoj živoga svijeta
- Prisjetite se kolika je starost planeta Zemlje.
- Kakvi su bili uvjeti u Zemljinoj atmosferi i njezinim oceanima prvih nekoliko stotina milijuna godina od njenog nastanka?
Najstariji pronađeni fosili stari su oko 3,7 milijardi godina.
Život je na Zemlji postojao i prije više od 4 milijarde godina.
Mnoge sličnosti u građi svih danas poznatih organizama ukazuju na jednog zajedničkog pretka. Današnje vrste mogu biti srodne u bližem ili daljem koljenu te tako dijeliti više ili manje zajedničkih svojstava.
- Koja je vrsta najbliži čovjekov srodnik?
Najstariji pronađeni fosili stari su oko 3,7 milijardi godina.
Prisjetite se ranijeg znanja o nastanku fosila i o njihovom značaju za čovjeka koristeći: DOS Kemija 8, modul: Ugljik i spojevi ugljika, jedinica DOS- a: Fosilna goriva.
Prema nekim pretpostavkama život je na Zemlji postojao i prije više od 4 milijarde godina.
Mnoge sličnosti u građi svih danas poznatih organizama ukazuju na zajedničkog pretka.
Današnje vrste tako mogu naći srodnost u bližem ili daljem koljenu te dijele više ili manje zajedničkih obilježja.
Kako znamo jesu li organizmi srodni?
- Prisjetite se Darwinove teorije evolucije i odgovorite koja su dva glavna pokretača evolucije prema njegovoj teoriji.
Unesite odgovore na pripadajuća mjesta.
Želite li pokušati ponovo?
Kako znamo jesu li organizmi srodni?
Mutacija je promjena u molekulama DNA nekog organizma.
Takve promjene utječu na obilježja neke vrste.
Neke jedinke tako dobivaju prednost za preživljavanje.
Jedinke s manjom prednosti za preživljavanje izumiru.
Ovakav odabir pri kojem neke vrste izumiru, a druge preživljavaju zovemo prirodni odabir ili prirodna selekcija.
Kako su se uvjeti na Zemlji mijenjali, tako su i brojni organizmi izumirali.
Mnoge su vrste nestale tijekom povijesti Zemlje.
Neke su vrste preživjele zbog sitnih mutacija u svome genomu (sav genski zapis nekog organizma ili vrste).
Linija života tako se nastavila sve do danas.
Preživjele skupine razvile su različite prilagodbe.
Danas je poznato i opisano više od milijun i pol različitih vrsta organizama.
Mutacija je svaka promjena u molekulama DNA nekog organizma.
Takve promjene mogu nasumično utjecati na obilježja neke vrste i one su temelj njezine biološke raznolikosti. Neke će jedinke tako imati veću prednost za preživljavanje, ovisno o uvjetima u okolišu, i one će se dalje razmnožavati i razvijati.
Jedinke s manjom prednosti za preživljavanje izumiru i ne prenose svoju DNA ni svoja obilježja na sljedeću generaciju.
Ovakav odabir pri kojem neke vrste izumiru, dok druge preživljavaju zovemo prirodni odabir ili prirodna selekcija.
Kako su se uvjeti na Zemlji mijenjali, tako su i brojni organizmi izumirali.
Mnoge su vrste nestale tijekom povijesti Zemlje i većinu nećemo nikad niti upoznati.
Neke su vrste stekle sitne mutacije u svojem
Linija života tako se nastavila sve do danas, ali kako su se različite skupine organizama širile po Zemlji, svaka je preživjela skupina stekla različite prilagodbe.
Linija života se svakom mutacijom i svakom novom prilagodbom granala i danas je poznato i opisano više od milijun i pol različitih vrsta organizama.
Ljudi su još od prije vremena Darwina pokušavali na mnoge načine slikovito prikazati srodnost različitih organizama.
Najčešći prikaz srodnosti organizma su rodoslovna stabla.
Ljudi su još od prije vremena Darwina pokušavali na mnoge načine slikovito prikazati srodnost različitih organizama.
Jedan su od najčešće korištenih načina različita rodoslovna stabla – dijagrami razgranatih linija koje povezuju različite vrste prikazane na njihovim vrhovima.
Kladogram se prikazuje kao razgranato stablo.
On prikazuje evolucijske odnose odabranih vrsta ili skupina organizama.
Kladogrami mogu biti različito orijentirani i prikazani.
Odnosi prikazanih skupina organizama su uvijek isti.
Počinju iz jedne točke koja predstavlja zajedničkog pretka svih prikazanih organizama.
Iz te se točke povlači linija koja se može granati jednom ili više puta.
Kladogram predstavlja protjecanje vremena na kojem ravnina sa završenim ograncima predstavlja sadašnjost.
Kladogrami mogu biti različito orijentirani i prikazani, ali odnosi prikazanih skupina organizama su uvijek isti.
- Počinju iz jedne točke koja predstavlja zajedničkog pretka svih prikazanih organizama.
- Iz te se točke povlači linija koja se može granati jednom ili više puta.
- Poput lente vremena, kladogram predstavlja protjecanje vremena na kojem ravnina sa završenim ograncima predstavlja sadašnjost.
Kladogrami prikazuju samo međusobne odnose organizama.
Oni se temelje na samo jednoj prilagodbi koja odvaja novu granu.
Relativno vrijeme evolucije tih skupina organizama ne možemo vidjeti iz kladograma.
Međutim, kladogrami prikazuju međusobne odnose organizama temeljene na samo jednoj prilagodbi koja odvaja novu granu.
Relativno vrijeme evolucije tih skupina organizama ne može se iščitati iz njih.
- Na prikazanom kladogramu ogranci završavaju trima skupinama organizama: pticama, gmazovima i sisavcima.
Osnovno pravilo pomoću kojeg grupiramo organizme prema
Zajednički predak prikazanih skupina kopnenih kralježnjaka bio je pragmaz, koji se od današnjih vodozemaca odvojio razvijanjem zaštitne ovojnice –
Ta je prilagodba omogućila tim životinjama da im se mladi razvijaju unutar jajeta ili, kod većine sisavaca, u maternici.
Jedna skupina takvih pragmazova odvojila se od ostalih razvojem mliječnih žlijezda i tako su nastali prvi sisavci.
Ostali su se gmazovi odlikovali stvaranjem čvrstih ljusaka na površini kože i razvijali se na svoj način, pri čemu je jedna skupina uz ljuske razvila i perje – današnje ptice.
Jesu li u bližem srodstvu ptice i gmazovi ili ptice i sisavci? Objasnite.
Odgovor: Prateći linije kladograma moguće je utvrditi da su ptice i gmazovi u mnogo bližem srodstvu upravo zato jer dijele više zajedničkih nasljednih obilježja negoli ptice i sisavci.
Ptice i sisavci dijele mnoga zajednička obilježja koja nisu prisutna kod gmazova; to su primjerice građa srca i mogućnost održavanja stalne tjelesne temperature.
Premda se na prvi pogled čini da su sisavci srodniji pticama negoli gmazovi, spomenute su se prilagodbe javile zasebno.
Ako obilježja poput četverodijelnog srca i toplokrvnosti ne možemo naći kod njihova zajedničkog pretka, tada ona nisu naslijeđena i ne ukazuju na srodnost.
Nasuprot tome, ptice i gmazovi dijele mnoga druga obilježja koja nalazimo i kod njihova zajedničkog pretka: mladi se razvijaju u jajima, a tijelo im prekrivaju ljuske.
Za kraj…
Biološka raznolikost ključna je za održavanje svakog ekosustava, koji ovisi o raznolikosti svih svojih članova.
Složeni međuodnosi organizama različitih po prehrani moraju biti uravnoteženi.
Nestankom samo jednog člana nekog ekosustava može se poremetiti ravnoteža odnosa.
- Pogledajte prikaz protoka energije kroz sustav.
- Uzimajući u obzir da se dio energije oslobađa u obliku topline, zaključite što bi se dogodilo s prirodnom ravnotežom da iz sustava jedna karika nestane, primjerice biljojedi.
Većom biološkom raznolikosti smanjuje se utjecaj nestanka vrste u ekosustavu i povećava vjerojatnost ponovnog uspostavljanja ravnoteže novim međuodnosima.
Na Zemlji je danas opisano preko milijun i pol različitih vrsta i sve su članovi nekog ekosustava.
U nekim je ekosustavima brojnost vrsti veća, a nekima je manja, no sigurno je da je njihova velika raznolikost rezultat evolucije.
- Svi organizmi dijele nekog zajedničkog pretka i moguće je prikazati njihovu srodnost kladogramima.
Za kraj…
Pokušajte složiti vlastiti kladogram!
- Pratite kladogram i obilježja organizama.
- Logičkim zaključivanjem i primjenom svog znanja, dođite do odgovora koji organizam pripada kojoj grani kladograma.
Mitohondrijska Eva
Svjetski poznati genetički projekt nazvan Mitohondrijska Eva krajem prošlog stoljeća dao je detaljan uvid u mogućeg zajedničkog pretka svih ljudi na Zemlji.
To je istraživanje ponovljeno nekoliko puta, tijekom kojih je korišten mitohondrijski genom stotine žena različitog etničkog podrijetla.
- Istražite zašto je za određivanje zajedničkog pretka mitohondrijskog genoma korišten uzorak samo ispitanika ženskog spola.
- Nadalje, istražite postoje li istraživanja sličnog cilja u kojima je korišten samo uzorak ispitanika muškog spola.
- Izradite prezentaciju pomoću digitalnog alata Prezi i drugim učenicima predstavite metode i rezultate ovih projekata.