Forklare hvordan nordlys oppstår, etc. - Læreplanmål i Naturfag Vg1

Læreplanmål i Naturfag, NAT1002

Stråling og radioaktivitet

Forklare hvordan nordlys oppstår, og gi eksempler på hvordan Norge har vært og er et viktig land i forskningen på dette området

Nordlys

Hva og hvorfor?

Årsaken til nordlys er lysemisjon fra atmosfæregassene. 

Mer spesifikt: nordlyset oppstår ved at solvinder sender ut elektroner, protoner og diverse andre elektrisk ladde partikler som treffer jordatmosfæren. Når dette skjer kolliderer partiklene med forskjellige gassmolekyler som befinner seg 100-300 kilometer opp i atmosfæren. Resultatet er at gassmolekylenes elektroner løftes opp til høyere energinivåer. Når de deretter detter tilbake ned igjen til lavere nivåer utløses lysenergi.

Når emisjonen av lys fra gassene i atmosfæren foregår fører det til at lys i forskjellige farger skapes. Blant annet får vi rødt og gulgrønt lys fra oksygen, og nitrogen skaper andre typer rødnyanser i tillegg til blåfiolett lys.

Hyppigheten avhenger av solaktiviteten

Hvor mye nordlys som forekommer avhenger av aktiviteten på sola. Solflekker er mørke(re) steder på sola, og jo høyere solflekkfrekvens det er, jo oftere får vi nordlys.

Andre årsaker til mye nordlys kan være mange magnetiske solstormer.

Norges deltakelse i nordlysforskningen

Fordi nordlyset stort sett dannes i en oval som strekker seg rundt jordas magnetiske pol, og mye av denne ovalen dekker de nordligste områdene i Norge, betyr det at det alltid har vært optimalt å observere nordlys i Norge - spesielt i Troms og Finnmark. Som følge av dette er det ikke rart at Norge har vært et av foregangslandene for forskning på naturfenomenet.

Fysikkprofessoren Kristian Birkeland (1867 - 1917) var den første som formulerte en teori om hvordan nordlyset oppstår. Enkelt forklart mente han at elektrisk ladde partikler fra sola ble trukket inn mot jordas magnetiske poler og fikk atmosfæregassene til å lyse. Dette var, som vi allerede har sett, ikke langt fra sannheten. Birkeland klarte til og med å demonstrere teorien ved å skape kunstig nordlys i en modell av verdensrommet og jordkloden - modellen het for øvrig «Terrella», og finnes avbildet på tohundrelappen. Dette var åpenbart en svært viktig del av begynnelsen på nordlysforskningen.

Klikk bildet for å lese om "Terrella" på Wikipedia, hvor bildet er hentet fra.

Videre foregår det nordlysforskning flere steder i Norge: Universitetet i Oslo, Bergen og Tromsø. UiT har i tillegg Nordlysobservatoriet til rådighet i forskningen.

Faktorer som virker inn på en populasjonsstørrelse - Læreplanmål i Naturfag Vg1

Læreplanmål i Naturfag, NAT1002

Bærekraftig utvikling

Gjøre rede for faktorer som virker inn på størrelsen til en populasjon

Her blir vi nødt til å se på populasjonsøkologi. Som vi vet er det et rimelig komplekst samspill mellom de biotiske og abiotiske elementene som til sammen skaper det endelige resultatet for hvordan størrelsen til en gitt populasjon vil endre seg over tid i et spesifikt miljø.

«Populasjonen øker når summen av fødsler og innvandring er høyere enn summen av dødsfall og utvandring. I motsatt fall avtar populasjonen.» - Nexus Naturfag Vg1

Begrensende faktorer

La oss nå først ta en titt på faktorer som spiller inn på populasjonsstørrelser innad en populasjon, og deretter inkludere eksterne faktorer.

Tetthetsavhengige faktorer

Noen få individer i en hypotetisk art innføres i et tenkt miljø. I dette eksempelet viser miljøet seg å være gunstig for arten. I begynnelsen formerer individene seg hyppig, de har mer enn nok mat, nok plass, og alt er i det hele tatt i skjønneste orden (i alle fall for denne spesifikke arten - ringvirkningene i miljøets næringskjede for andre arter ser vi bort ifra nå).

Etter hvert som populasjonen vokser begynner derimot de tetthetsavhengige faktorene å spille inn, og den eksponensielle veksten til arten vil begynne å avta noe. Den første faktoren er:

konkurranse

Jo flere individer som kommer til, jo flere er det som må konkurrere om miljøets tilgjengelige reservoarer av mat. Videre øker konkurransen for hvem som får parre seg med hvem, gode tilholdssteder blir ferre, osv. Herfra gjør neste tetthetsavhengige faktor seg gjeldende:

stress

Med større konkurranse om (de begrensede) livsviktige ressursene øker stressnivået i populasjonen. Med økende stress øker dødeligheten blant individene, og populasjonsveksten senkes ytterligere. Populasjonen har nå vokst seg betraktelig større, og atter en ny faktor slår til:

avfall

Med en stor populasjon øker avfallsmengden. Det være seg søppel (i vid forstand) eller (kanskje i hovedsak, i alle fall med tanke på dyrepopulasjoner) avføring. Avføring er svært bakterierikt, og store populasjoner som tar opp stor plass skaper store mengder urensligere etterlatenskaper i miljøet, hvilket fører til at dødeligheten øker enda mer. En stor faktor det fører med seg er åpenbart:

sykdom

Med mye avfall som blir liggende blomstrer sykdommer. I tillegg til disse fire «intrapopulasjons-regulerende» faktorene (altså tetthetsbegrensende faktorer forårsaket av populasjonens egen vekst), finnes det faktorer som påvirker utenfra. Ett eksempel er:

predatorer

Rovdyr (gjerne dyr høyere opp i næringskjeden) som forsyner seg av (ofte de svakeste/yngste/minst adaptible) individene begrenser også populasjonsveksten. Dette er en tetthetsavhengig faktor, da antallet individer i populasjonen øker mat-tilgjengeligheten for rovdyr.

I tillegg har vi faktorer som påvirkes av populasjonens samspill med andre arter i økosystemet, dette er faktorer som går under:

symbiose

Tre typer symbiose eksisterer:

• parasittisme
• mutualisme
• kommensialisme

Tetthetsuavhengige faktorer

Tetthetsuavhengige faktorer er stort sett relatert til økosystemets abioatiske variabler. Her kan nevnes:

miljø (som inkluderer vær, temperatur, vind, endringer i disse, osv.)

Populasjonens bæreevne

Etter at alle faktorer har fått virke inn (og fortsetter å innvirke, åpenbart), så begynner populasjonen nå å stabiliseres. Vi sier den når sin bæreevne, hvilket defineres som at populasjonen har nådd det maksimale antall individer som kan overleve i et gitt område over lang tid.

Vekstkurver

Vekstkurver illustrerer godt forskjellige vekstmønstre populasjonsvekst når en art etablerer seg i et nytt området. Tre forskjellige kurver brukes:

J-formet kurve

Eksponentiell vekst.

S-formet kurve

Etter en eksponentiell begynnelse, stabiliseres populasjonsveksten rundt bæreevnen.

M-formet kurve

Sykliske svingninger.

Beskrive suksesjonsprosesser i et økosystem - Læreplanmål i Naturfag Vg1

Læreplanmål i Naturfag, NAT1002

Bærekraftig utvikling

Undersøke og beskrive suksesjonsprosesser i et økosystem

Økologisk suksesjon

Økologisk suksesjon er en retningsbestemt prosess hvor et økosystem endres, og de inkluderte artssamfunnene utvikles over tid. Resultatene av at økosystemene endres er at artsmangfoldet og mengden individer i de forskjellige artene forandres i takt med økosystemets endrede betingelser. Hvilke populasjoner som holder til i et gitt økosystem til enhver tid avgjøres derfor av hvor i suksesjonsprosessen økosystemet befinner seg, og hvilke biotiske og abiotiske faktorer som spiller inn.

De forskjellige stadiene for den økologiske suksesjonen kan deles inn som følger:

Primærsuksesjon

Primærsuksesjon kaller vi det når vi ser på langsiktig økologisk utvikling helt fra starten av, hvilket betyr fra absolutt null (nåværende og tidligere) liv, og til området tilgjengeliggjøres for levende organismer. Eksempler på slike områder kan være:

• etter istider
• sanddyner / ørken
• vulkansk lava
• murvegger
• erosjon av stein

Sekundærsuksesjon

Sekundærsuksesjon forekommer mye oftere enn sin primære motpart.

Eksempler på slike områder kan være steder ødelagt og mer eller mindre «nullstilt» av:

• orkaner
• jordras
• skogbrann
• oversvømmelser

De forskjellige suksesjonsfasene

Suksesjonsendringene deles inn i følgende faser:

Pionerfasen

Starten på en suksesjon.

- Pionerarter = Ofte dominert av næringskrevende planter og lyskrevende organismer med god spredningsevne, på grunn av liten konkurranse populasjonene i mellom (dette vil vi se nærmere på i Populasjonsøkologien senere).

- Pionertreslag = Treslag som først okkuperer et treløst området på naturlig vis.

Konsolideringsfasen

Her finner vi størst artsmangfold.

Klimaksfasen

Noe mindre artsmangfold, men fasen ses på som det «endelige» stadiet i suksesjonsprosessen.

- Klimakstreslag = Treslag som avslutter en suksesjon.

Eksempel på suksesjon - Skog

Et godt eksempel på suksesjon er å se på utviklingen av en temperert skog fra primær- til sekundærfasen. (Det er mulig å bedømme hvor i suksesjonsprosessen et økosystem er, ved å  alene undersøke treslagene.)

Biotop: Bart fjell / størknet vulkansk lava uten spor av liv

Veldig næringsfattig økosystem: Vegetasjonen består av lav som gradvis erstattes av mose, sopp og bakterier. Disse gir så økologiske nisjer for små virvelløse dyr - eksempelvis spretthaler.

Fortsatt fattig økosystem: Jordsmonnet har nå blitt passende for lav vegetasjon som gress og starr. Dermed åpnes nå økosystemet opp for små plante- og insektsetende pattedyr - for eksempel mus og spissmus.

Flersjiktet økosystem: Dette stadiet karakteriseres av busker og høye stauder, og gir derfor grunnlaget for at planteetende pattedyr og mellomstore råvdyr som harer og pinnsvin kan slå seg ned.

Rikt økosystem: Nå får vi et rikt økosystem i flere høydesjikt over bakken når de første trærne etableres. Røttene deres går dypt ned i jorda for å absorbere næring (vann og mineraler). Eksempler på trær kan være bjørk, or og piletrær. Ikke bare floraen, men også faunaen endrer seg ved at det kommer store planteetende pattedyr som elg og rådyr.

Klimaksstadiet: Nå i det siste stadiet har det utviklet seg et modent økosystem med mange lag og romlig struktur. Her er det gjerne noe mindre mangfold av treslagene, men skogen (som ofte består av gran og furu) i dette stadiet gir svært gunstige betingelser for planteetere og rovdyr - eksempelvis hjort, bjørn, ulv og gaupe.

NAT1002 - Naturfag Vg1 Studieforberedende utdanningsprogram

I innlegget om godkjente fag for studiekompetanse etter 23/5-regelen kommer det fram at for å få studiekompetanse gjennom 23/5-regelen, må man når det gjelder naturfag ha emnet NAT1002, som er et 140 timers emne med muntlig som eksamensform. Denne informasjonen kan du eksempelvis finne på udir's (Utdanningsdirektoratets) nettside for emnet ved å klikke HER.

Læreplan = Kompetansemål for Naturfag Vg1 studieforberedende utdanningsprogram

Læreplanen sier noe om hva det forventes at elevene skal kunne etter at de er ferdige med et fag. I naturfag består kompetansemålene av til sammen 31 punkter. Dersom punktene under er en link, kan du trykke på linken for å lese mine notater/skriblerier som omhandler det spesifikke punktet. Her er kompetansemålene: 

Planlegge og gjennomføre ulike typer undersøkelser med identifisering av variabler, innhente og bearbeide data og skrive rapport med diskusjon av måleusikkerhet og vurdering av mulige feilkilder.

Skille mellom resultater og påstander og diskutere kvaliteten på metoder og framstilling av egne og andres data og tolkninger.

Drøfte dagsaktuelle naturfaglige problemstillinger basert på praktiske undersøkelser eller systematisert informasjon fra ulike kilder.

Bruke enkle datasimuleringer eller animasjoner for å illustrere og forklare naturfaglige fenomener og teste hypoteser.

Gjøre rede for begrepet bærekraftig utvikling.

Undersøke og beskrive suksesjonsprosesser i et økosystem.

Gjøre rede for faktorer som virker inn på størrelsen til en populasjon.

Kartlegge egne forbruksvalg og argumentere faglig og etisk for egne forbruksvalg som kan bidra til bærekraftig forbruksmønster.

Undersøke en global interessekonflikt knyttet til miljøspørsmål og drøfte kvaliteten på argumenter og konklusjoner i debattinnlegg.

Beskrive de viktigste energigivende næringsstoffene, deres kjemiske kjennetegn og begrunne hvorfor de er viktige for kroppen.

Gi eksempler på vitaminer, mineraler og sporstoffer kroppen trenger, og hvordan man kan sikre variert kosthold.

Gjennomføre enkle kjemiske påvisninger av næringsstoffer i matvarer og gjøre rede for observasjonene.

Forklare hovedtrekkene i fordøyelse, transport og omsetting av energigivende næringsstoffer i kroppen.

Gjøre rede for noen hovedbestanddeler i kosmetiske produkter og lage et slikt produkt med egen varedeklarasjon.

Drøfte spørsmål knyttet til slanking, spiseforstyrrelser og trening, og til hvordan livsstil påvirker helsen.

Forklare genetisk kode og hovedtrekkene i proteinsyntesen og gi eksempler på hvordan arv og miljø samspiller.

Forklare begrepene krysning og genmodifisering og gi eksempler på hvordan bioteknologi brukes til modifisering av egenskaper hos planter og dyr.

Gi en oversikt over ulike former for medisinsk bruk av bioteknologi og diskutere muligheter og utfordringer ved slik bruk.

Sammenligne argumenter om bruk av bioteknologi og drøfte ulike faglige og etiske problemstillinger knyttet til disse.

Forklare hvordan nordlys oppstår, og gi eksempler på hvordan Norge har vært og er et viktig land i forskningen på dette feltet.

Forklare ozonlagets betydning for innstrålingen fra sola.

Forklare hva drivhuseffekt er, og gjøre rede for hvordan menneskelig aktivitet endrer energibalansen i atmosfæren.

Gjøre rede for noen mulige konsekvenser av økt drivhuseffekt i arktiske og lavtliggende områder og drøfte ett aktuelt klimatiltak.

Gjennomføre forsøk med radioaktivitet, halveringstid og bakgrunnsstråling, forklare fenomenene og gjøre enkle beregninger.

Beskrive kjennetegn ved ulike typer ioniserende stråling og gi eksempler på hvordan slik stråling utnyttes til teknisk og medisinsk bruk.

Forklare hvordan elektromagnetisk stråling fra verdensrommet kan tolkes og gi informasjon om verdensrommet.

Gjøre forsøk med solceller, solfangere og varmepumper, forklare hovedtrekk i virkemåten og gjøre enkle beregninger av virkningsgraden.

Forklare hva redoksreaksjoner er, gjøre forsøk med forbrenning, galvanisk element og elektrolyse og gjøre greie for resultatene.

Beskrive virkemåten og bruksområdet til noen vanlige batterier og brenselceller.

Gjøre rede for ulik bruk av biomasse som energikilde.

Gjøre rede for forskjellen mellom energikilder og energibærere og en aktuell energibærer for framtiden.

Yes, dett var dett, gitt. Da er det bare å hive seg over pensum!