Louise Löwhagen & Johanna Olin

Examenskurs i biologi för lärare: Zoologi 15 hpVT 2014

Institutionen för Biologi och MiljövetenskapGöteborgs universitet

Examinator: Catharina OlssonInstitutionen för Biologi och Miljövetenskap

Göteborgs universitet

Handledare: Johan HöjesjöInstitutionen för Biologi och Miljövetenskap

Göteborgs universitet

Exkursion i limnisk ochmarin miljö

Ett undervisningsmaterial i Biologi 1

i gymnasieskolan

Kandidatuppsats Titel: Ett undervisningsmaterial i Biologi 1 - Exkursion i limnisk och marin miljö i gymnasieskolan Författare: Louise Löwhagen och Johanna Olin Termin och år: Vårterminen 2014 Institution: Institutionen för biolgi och miljövetenskap. Handledare: Johan Höjesjö Examinator: Catharina Olsson Nyckelord: Exkursion, limnisk miljö, marin miljö, biologi 1, gymnasieelever, naturruta, fysiologiska skillnader mellan söt- och saltvattenlevande fiskar.

Innehållsförteckning Abstract…………………………………………………………………………............................……….11 Sammanfattning…………………………………………………………………………………………….11 Inledning……………………………………………………………………………………………………33

Styrdokumenten i Biologi 1……………………………………………………………………………...33 Syfte och mål……………………………………………………………………………………………….55

Frågeställning……………………………………………………………………………………………55 Metod……………………………………………………………………………………………………….55

Undervisningsunderlag…………………………………………………………………………………..55 Fältundersökning………………………………………………………………………………………...55

Resultat ............ ……………………………………………………………………………………………66 Undervisningsunderlag…………………………………………………………………………………..66 Fältundersökning………………………………………………………………………………………...66

Diskussion…………………………………………………………………………………………………1010 Undervisningsunderlag…………………………………………………………………………………1010

Förberedelser inför uppsatsen……………………………………………………………………….1010 Utformning…………………………………………………………………………………………..1010 Svårigheter…………………………………………………………………………………………..1010 Lärarkompendium…………………………………………………………………………………...1010 Elevkompendium……………………………………………………………………………………1111

Fältundersökning……………………………………………………………………………………….1111 Slutsats………………………………………………………………………………………………….1212

Referenser…………………………………………………………………………………………………1313 Appendix 1 - Elevkompendium…………………………………………………………………………..1515 Appendix 2 - Lärarkompendium………………………………………………………………………….2626

1

Abstract Scientific studies believe that field trips benefit students' learning and according to the governing documents should high school students conduct field studies in Biology. The goal of this work was primarily to prepare educational materials for field studies in Biology 1 in the Swedish senior high school (“Gymnasium”). To investigate the feasibility of the excursions, we decided to investigate and document one of the tasks presented in the field material; “the nature square” in the two different environments. The derived material contains two excursion compendium, one for students and one for the teacher. The course material is mainly based on that the students themselves will implement excursions in two different environments, freshwater and marine. Two field trips, one in the freshwater environment and the marine environment was implemented in April 2014. The excursions aimed to examine the methods and analyze them with respect to the curriculum and secondary school facilities (material, etc.) to conduct field trips. One of the tasks, the nature box (1x1m), was performed in the two different environments. From this, we understand the importance that the teacher has a clear purpose and goals of the excursion for the students to get out and learn as much as possible from the teaching moment. Excursions are something that in Swedish senior high school may be quite simple but also at an advanced level. The finished teaching material we consider very useful and hope that it will be used in senior high schools in the future, both by us and by other biology teachers.

Sammanfattning Vetenskapliga studier anser att exkursioner gynnar elevers lärande och enligt styrdokumenten ska gymnasieelever genomföra fältstudier under kurserna Biologi. Målet med detta arbete var främst att ta fram undervisningsmaterial för fältstudier i Biologi 1 för gymnasieelever. Målet var även att undersöka genomförbarhet och att lyfta eventuella svårigheter med fältstudier, på grund av detta genomförde vi själva dessa exkursioner. Det framtagna materialet innehåller två exkursionskompendium, ett för elever och ett för undervisande lärare. Undervisningsmaterialet bygger till stor del på att studenterna själva ska genomföra exkursioner i två olika miljöer, limnisk och marin. Två exkursioner, en i limnisk miljö och en i marin miljö genomsfördes under april 2014. Exkursionerna syftade till att pröva metoder och analysera dessa med hänsyn till kursplanen och gymnasieskolans möjligheter (material etc) att genomföra exkursioner. Ett av delmomenten, naturrutan (1x1m) genomfördes i de två olika miljöerna.. Utifrån detta förstår vi vikten av att man som lärare har ett tydligt syfte och mål med exkursionen för att eleverna ska få ut och lära sig så mycket som möjligt av undervisningstillfället. Exkursioner är något som i gymnasieskolan kan göras väldigt simpelt men även på en avancerad nivå. Det färdiga undervisningsmaterialet anser vi mycket användbart och hoppas att det skall användas i gymnasieskolan i framtiden, både av oss och av andra gymnasielärare.

2

Tack! Till vår handledare Johan som har varit till stor hjälp under hela arbetets gång. Till Clas Olander på Pedagogiska institutionen för tips och råd kring våra exkursioner. Till Åsa Olin för all hjälp med litteratur och ovärdeliga tips. Till Catarina och Dag Löwhagen för mat och husrum under praktiskt genomförande av exkursion. Till Catharina Olsson som gav oss möjligheten att skriva detta tillsammans.

3

Inledning Under elevernas gymnasietid har vi som lärare flera delmoment vilka vi ska se till att eleverna får ta del av i undervisningen, ett av dessa är fältstudier. Som nyutbildad lärare är det många delmoment som ska planeras och utvärderas vilket i sin tur kommer kräva en stor tidsåtgång. I denna rapport har vi valt att rikta in oss mot kursen Biologi 1 som vi båda kommer undervisa i framöver. Detta arbete ser vi därför som en stor hjälp till vårt framtida arbete och även som något andra lärare kan ta del av och använda i sin undervisning. Vi beslutade oss för att utforma en lektionssekvens gällande exkursion inom ekologi, sjö och hav. Enligt Skolverkets kursplan ska elever i Biologi 1 på gymnasiet genomföra “fältstudier och undersökningar inom ekologi inklusive användning av modern utrustning“ (Skolverket, 2011). Denna rapport innehåller en beskrivning av våra valda metoder, resultat och en avslutande diskussion, samt elev- och lärarkompendium.

Styrdokumenten i Biologi 1 Biologiundervisningen på gymnasiet ska bidra till en utveckling av elevers förståelse för biologins betydelse i vårt samhälle samt att de genom ekologin utvecklar en förståelse för skyddandet av jordens ekosystem (Skolverket, 2011). I ämnesplanen för Biologi i gymnasieskolan står det att:

“Undervisningen i ämnet biologi ska syfta till att eleverna utvecklar kunskaper om biologins begrepp, teorier, modeller och arbetsmetoder.” (Skolverket, 2011)

Ämnet ska dessutom ge eleverna möjlighet att utveckla:

“Det experimentella arbetets betydelse för att testa, omvärdera och revidera hypoteser, teorier och modeller.” “Avgränsningar och studier av problem och frågor med hjälp av biologiska resonemang.” “Planering och genomförande av fältstudier, experiment och observationer samt formulering och prövning av hypoteser i samband med dessa.” (Skolverket, 2011).

De ovanstående punkterna ska alltså på ett eller annat vis finnas med i elevernas undervisning. Detta får lärarna själva välja hur det tas med i undervisningen, kravet är endast att det ska vara med, inga riktlinjer för hur det ska genomföras. Däremot kan man som lärare använda sig av läroböckerna för att få riktlinjer hur planeringen kan se ut.

4

Delarna i det centrala innehåll under Biologi 1 som rör fältstudier säger bland annat att elever ska få planera och genomföra dessa, och även formulera och pröva hypoteser med koppling till exkursionerna. Eleverna ska även lära sig hur man indentifierar organismer, tar reda på populationers storlek, samhällens artsammansättning och artrikedom. De ska kunna diskutera kring störningar i ekosystem och kunna koppla dessa till biologisk mångfald och ekosystemens bärkraft.. Biologiundersvisningen ska ge eleverna möjligheter att studera frågor och problem och ta ställning till dessa utifrån biologiska resonemang (Skolverket, 2011).Sett till kunskapskraven som krävs för det lägsta betyget, betyg E, i Biologi 1 finns vissa krav som rör fältstudier:

“Eleven planerar och genomför i samråd med handledare experiment och fältstudier på ett tillfredsställande sätt. Dessutom hanterar eleven material och utrustning på ett säkert sätt. Vidare tolkar eleven sina resultat, utvärderar sina metoder med enkla omdömen och motiverar sina slutsatser med enkla resonemang” (Skolverket, 2011).

Alltså krävs det att fältstudier genomförs som en del av undervisningen för att eleven ska ha möjlighet att bli godkänd på kursen. Det har genomförts vetenskapliga undersökningar där forskare har försökt att ta reda på om elever lär sig något på exkursioner. I en artikel från 2005 säger Kisiel att många lärare inte förstår hur viktigt det är att läraren är välförberedd och har noga uppsatta mål med den enskilda exkursionen. I annat fall är risken stor att eleverna inte lär sig och inte heller får ut så mycket som möjligt vid detta lärotillfälle. I en undersökning som Kisiel (2005) genomförde svarade 90 % av lärarna att den största anledningen till studiebesök och exkursioner är för att komma ifrån klassrumsmiljön och ge eleverna möjlighet till lärande utanför klassrummet. Precis som tidigare nämnt är det i Biologi 1 inte valbart utan fältstudier skall enligt kursplanen från skolverket (2011) genomföras. Det är då viktigt om man ser till de resultat som undersökningen gav att läraren är väl förberedd och att fältstudierna förbereds innan och efterarbetas efter för att eleverna ska lära sig så mycket som möjligt (Kisiel, 2005). Övriga studier syftar till lägre åldrar vilket därför inte är relevant för denna studie då man utvecklingsmässigt inte är i samma fas och resultaten därför kan skilja sig åt. John Dewey (1859-1952) är en känd reformpedagog som redan på sin tid förespråkade praktiskt lärande och var den som myntade begreppet “Learning by doing”. Detta skall inte tolkas bokstavligen. Dewey ansåg inte att man lärde sig något bara för att man gjorde något praktiskt utan det krävs reflektioner, både under utförandet och i efterhand (Lindström, 2005). Dewey ansåg att elever lär sig bäst genom att använda kroppen och även genom textbaserat och ej textbaserat praktiskt arbete. Att undervisas ute ansåg Dewey öka lärandet då fler sinnen kunde påverkas. Han ansåg också att det endast är när det finns ett mål med uppgiften som den ger mening till den som utför den (Sundgren, 2005).

5

Syfte och mål Huvudsyftet med denna uppsats är att ta fram ett lektionsunderlag för exkursioner i marin- och limnisk miljö. Det material vi tar fram ska kunna användas av elever som läser Biologi 1 på gymnasiet. Målet med denna rapport är att komma fram till ett lektionsunderlag som ska användas i gymnasieskolan.

Frågeställning Går det som lärarstudent att tillverka ett undervisningsmaterial utifrån Skolverkets riktlinjer?

Metod

Undervisningsunderlag Utgångspunkten för att ta fram lektionsunderlaget var; läroböcker i biologi, kursmålen i Biologi 1, Examenskurs i Biologi för lärare : Zoologi.

För att själva ge oss en ökad uppfattning kring användandet av exkursion som undervisningsmetod inleddes arbetet med en enkätundersökning. Dessa svar syftade till att ta reda på lärares inställning till exkursion som undervisningsmetod. Tyvärr fick vi allt för få svar för att kunna dra några långtgående slutsatser men de svar vi fick in gav ändå en del nyttiga synpunkter. Valet av miljöer grundar sig på tillgänglighet. Marin och limnisk miljö är båda platser vilka skolor i västsverige troligtvis har möjlighet att besöka. De praktiska delarna i kompendiumet valde vi utifrån de exkursioner vi själva utförde under vår gymnasietid. För att ytterligare säkerställa att övningarna kommer fungera i skolmiljö genomförde vi dessa vid två olika tillfällen. Det material vi beslutade oss för att använda var sådant som finns tillgängligt på de flesta gymnasieskolor. Den skriftliga delen består, utöver denna rapport, av två kompendium, ett för elever och ett för undevisande lärare. De praktiska delarna i kompendiumet valde vi utifrån de exkursioner vi själva utförde under vår gymnasietid. För att ytterligare säkerställa att övningarna kommer fungera i skolmiljö genomförde vi dessa vid två olika tillfällen. Till de praktiska momenten finns tillhörande inlämningsuppgifter. För att underlätta för andra lärare att använda detta lektionsunderlag bearbetades varje exkursionsuppgift och instuderingsfråga utifrån vad för material som behövdes och vilka förkunskaper eleverna bör ha.

Fältundersökning Vi valde att enbart göra ett av delmomenten i respektive exkursion, nämligen ”naturrutan”. I denna del ska eleverna inventera artsammansättning och förekomst i en 1x1 m ruta. I en klass är det tänkt att man arbetar i mindre grupper och flera platser undersöks.

6

Exkursionerna utfördes i april 2014 med 14 dagars mellanrum. Platsen för exkursionen i limnisk miljö var Tångerdasjön i Vetlanda kommun, Småland, Sverige. Maxdjupet i sjön är 2,6 meter, medeldjupet är 1,4 meter och den är till ytan 0,143 kvadratkilometer. Sjön är belägen 214,2 meter över havet och man har vid provfiske bland annat fångat abborre, gädda, ruda och mört. Sjön är näringsrik och till största delen omgiven barrskog och öppna fält. Platsen för exkursionen i marin miljö var Nösund på södra Orust, Bohuslän, Sverige. Nösund ligger relativt skyddat innanför Lyrön och en halvö (som Mollösund ligger på). Havet vid Nösund består av två sund, Lyresund och Tångesund. Det är ovanligt mycket ädellövskog i Nösund för att vara på Orust. Under de två tillfällen exkursionerna karterades artsammansättningen. Bottenytan (1x1m) och 10 cm upp från botten skrapades och håvades upp. Håven var 15x15cm och drogs utmed hela den utmätta botten för att sedan föras 10 cm upp i det fria vattnet. Håven drogs i ett mönster likt liggande åttor. Vid båda tillfällena var det samma djup, ca 50 cm. Det upphåvade materialet samlades in i en plastlåda för vidare observation och artbestämning. Tillvägagångssättet var det samma vid de två tillfällena. Artbestämningen genomfördes främst med hjälp av en bestämningsnyckel men även av artböcker då detta material finns att tillgå på de flesta gymnasieskolor. Vi använde oss av Småkryp i sötvatten skriven av Mandahl-Barth (2000) samt Vad jag finner på havsstranden skriven av Mandahl-Barth (2000). Vid hantering av djur använde vi oss antingen av våra händer eller av små skedar och pincetter. För att titta närmare på djurets utseende användes också luppar. Efter artbestämningen återfördes arterna till dess rätta miljö.

Resultat

Undervisningsunderlag Resultatet av detta arbete är dels ett kompendium som riktar sig till elever (Appendix 1) och ett till lärare (Appendix 2), dels en sammanställning av resultaten från testexkursionen.

I elevkompendiumet finns först de delar ur det centrala innehållet i Biologi 1 som berörs av arbetet och sedan en bakgrund där faktan är hämtad från gymnasieelevers läroböcker i Biologi 1. Detta för att hålla den fakta som presenteras på rätt kunskapsnivå. Kompendiumet består därefter av en beskrivning kring hur exkursionens praktiska delar ska genomföras. I lärarkompendiumet valde vi att ta med de delar av det centrala innehållet för Biologi 1 som denna exkursion berör.

Faktan i kompendiumen valdes utifrån de mål som finns i Skolverkets kurplan (2011).

För kompendiumen se appendix 1 och 2.

Fältundersökning Resultatet från naturrutan är inget som är tänkt att användas för vidare studier. Huvudsyftet med dessa rutor var att illustrera hur det kan se ut och för att själva undersöka dess genomförbarhet. Därför har vi bara tal som redogör för våra resultat av naturrutorna, på två andra naturrutor är det

7

av största sannolikhet att resultatet blir ett helt annat. Det är många faktorer som spelar in och därför säger våra resultat endast att metoden är genomförbar men det finns däremot inget informationsvärdet i det. Om man ser till vilka phylum som dessa arter tillhör så fann vi fler phylum och klasser i havet än vad vi fann i sjön. Bortser man från paddan vi fick upp i sjön fann vi här endast ett phylum och två olika klasser. I havet däremot var det fyra phylum och fyra klasser som vi fann i naturutan. Arterna vi fann i sjön är närmare släkt med varandra än de vi fann i havet. Tabell 1: Naturruta i limnisk miljö Organism Antal Organism AntalFlicksländanyft 2 Harkrankslarv 2 Dagsländanymf 105

Padda 1

Bäcksländanymf 23 Nattsländalarv 2 Mygglarv 7 Sötvattengråsugga 7 Tabell 2: Naturruta i marin miljö Organism Antal Organism AntalTångräka 3 Mossdjur 1 Pungräka 5 Strandloppa 1 Tigerstrimmig- tångräka

13 Strandhoppare 7

Strandsnäcka 5 Strandkrabba 2 Kammanet 4

8

Tabell 3: Systematisk indelning Phylum Klass Ordning Limnisk Marin Arthropoda (leddjur)

Insecta (insekter)

Diptera (Tvåvingar)

Mygglarv

Harkrankslarv

Odonata (Trollsländor)

Flicksländenymf

Dagsländenymf

Bäcksländenymf

Trichoptera (Nattsländor)

Nattsländelarv

Malacostraca (storkräfta)

Amphipoda (Märlkräftor)

Strandloppa

Strandhoppare

Decapoda (Tiofotade kräftdjur)

Vanlig tångräka

Tigerstrimmig tångräka

Strandkrabba

Isopoda (Gråsuggor)

Sötvattens- gråsugga

Mysida (Pungräkor)

Pungräka Bryozoa (mossdjur)

Gymnolaemata (gymnolaemata)

Ctenostomata (Ctenostomata)

Mossdjur Chordata (Ryggradsdjur)

Amphibia (Groddjur)

Anura (Stjärtlösa groddjur)

Padda

Ctenophora (kammanet)

Tentaculata (tentaculata)

Cydippida (Cydippida)

Havskrusbär Mollusca (Blötdjur)

Gastropoda (snäckor)

Sorbeconcha (Sorbeconcha)

Strandsnäcka Antalet arter skiljde sig inte så mycket åt men det fanns fler phylum i den marina miljön än vad det fanns i den limniska, se tabell 3. Paddan vilken håvades upp har inte vatten som sin enda och främsta livsmiljö vilket ger ett lite missvisande resultat. Om man i limnisk miljö bortser från paddan så var det endast arter vilka tillhör phylumet arthropoda och endast två klasser som tillhör leddjuren. I den marina miljön fanns fyra phylum vilka alla är vanliga förekommande i denna miljö.

9

Resultatet visar på en stor skillnad i antalet organismer som hittades i våra naturrutorna. I den limniska miljön hittades totalt 149 organismer av olika arter medans det i den marina miljön hittades 41 organismer av olika arter. Uppmätt pH-värde i limnisk miljö visade 7,5 och pH-värdet i den marina miljön låg på 8,4.

10

Diskussion

Undervisningsunderlag

Förberedelser inför uppsatsen

De lärare som svarade på onlineenkäten visade sig alla använda sig av exkursion som undervisningsunderlag dock endast som ett engångstillfälle. Vår exkursion är utformad som ett mindre projekt vilket sträcker sig över mer än ett lektionstillfälle. Detta tror vi är bra för eleverna för att de ska kunna utveckla en djupare förståelse för det ämne de håller på med. Däremot har vi inte hittat studier som tyder på att ett längre projekt med exkursioner är bättre eller sämre än flera tillfällen där eleverna får göra mindre exkursioner vilka kanske endast sträcker sig ut i närområdet. Vi har dock fått uppfattningen av att det är svårt att få med fältstudier, som i vårt fall exkursioner, i undervisningen men då det är ett krav enligt kursplanen genomförs det som en engångsföreteelse. För att underlätta för sig själv som lärare är det viktigaste att man anpassar exkurisonstillfällen efter sin egen tidsram.

Utformning

Vårt upplägg av elevkompendiumet och lärarkompendiumet grundar sig dels på de enkätsvar vi fick in men även på egenupplevda exkursioner, både som elev på högstadiet och gymnasiet samt som lärarstudent. Enkätsvaren var inte många till antalet men har hjälpt oss att ytterligare förstå vilka svårigheter man som lärare kan stöta på vid exkursioner. Att grunda våra idéer på hur verkligheten ser ut var av stor vikt för oss. Trots att svaren var bristfälliga kunde vi använda oss av dem för att fundera kring vilka problem man som lärare kan stöta på då exkursioner ska planeras in i undervisningen.

Svårigheter

Vi inser att vårt arbete medför en viss begränsning då det krävs att man kan ta sig till både havet och en sjö. Detta kan medföra exempelvis stora transportkostnader. Exkursioner går att variera i all oändlighet och miljöerna de genomförs på kan istället till exempel vara i strandzonen samt på större djup i en sjö. Fältstudier likt detta kan vara intressant då syrgashalten i dessa zoner kan skilja sig åt vilket då eventuellt kan resultera i varierad artsammansättning. Det går även undersöka skillnaden i stillastående- och rinnande vatten då dessa miljöer skiljer sig åt mer än vad man kan tro. Utifrån tidigare forskning (Sundgren, 2005) har vi dragit slutsatsen att det viktiga inte ligger i var man utför exkursionen eller hur stor den är, poängen är att den är välplanerad och har ett tydligt mål.

Lärarkompendium

Att som lärare själv genomföra den planerade exkursionen anser vi är att föredra. Detta eftersom man då skapar sig en ökad förståelse inför vilka svårigheter som eleverna kan ställas inför. Det är även lättare att besvara eventuella frågor som eleverna kan ha om man är väl förberedd. Vi förstår att detta är tidskrävande men vinsterna, särskilt som nyexaminerad lärare tror vi

11

överväger detta förarbete. Det är viktigt att man som lärare har möjligheten att undersöka nya lokaler för exkursion innan man tar med sig eleverna dit. Däremot kanske erfarna lärare inte behöver lägga ner lika mycket tid på samma typ av planering då de troligtvis har genomfört det innan. Det är dock fortfarande viktigt att man, även som erfaren lärare, alltid ser syftet och har klara mål med exkursionen för att eleverna ska få ut mycket som möjligt av exkursionen. Att själv genomföra exkursionen före eleverna ger läraren en idé om vilka arter det är troligt att eleverna finner i de båda miljöerna.

Elevkompendium

Då elevkompendiumet skapades var skolverkets kursplan vårt viktigaste hjälpmedel men även egenupplevda exkurioner då detta hjälpte oss att se det från elevernas perspektiv. Vi har inte kunnat finna några liknande exkursionsunderlag och har därför inte anpassat kompendiumet utifrån andra lärares utformande. Vi anser att det optimala är att vara tre till fyra personer i varje elevgrupp vid utförandet av de tänka exkursionerna. Detta eftersom det ger fler resultat som eleverna kan jobba med. Det finns även många fördelar med att jobba i grupp då man kan ta hjälp av varandra och det blir en mer lärorik upplevelse. Vi har valt att inte ange vilken tid på året exkurionerna bör genomföras det är upp till varje lärare. Detta då varje lärare har en egen tidsplanering och det inte heller är säkert att kursen börja under samma tid på alla gymnasieskolor.

Fältundersökning För att nå våra mål valde vi att själva genomföra två exkursioner, en till en sjö och en till hav, för att se hur eleverna skall genomföra detta i framtiden. Vi valde att inte gå djupare i exkursionernas delmoment än vad det är tänkt att eleverna ska göra. Detta för att försäkra oss om att vi lägger uppgiften på rätt nivå.

Om man ser till resultatet vi fick i våra två naturrutor så märker man en stor skillnad gällande det totala antalet organismer. De flesta organismer vi fann i den limniska miljön var nymfer eller larver av olika insekter, främst sländor, som alla har en annan levnadsmiljö än vatten som färdigvuxna. Om vi däremot hade genomfört exkursionen vid ett senare tillfälle skulle resultatet kunna bli annorlunda. Detta eftersom de nymfer och larver vi fann då hunnit kläckas och blivit vuxna. Med detta inte sagt att man inte hittar nymfer vid ett senare tillfälle men antalet och kanske framförallt storleken skulle förmodligen skilja sig åt. De resultat vi fick är på makronivå så vi kan inte uttala oss om hur det ser ut på mikronivå. Vi valde att inte studera mindre organismer då detta arbete riktar sig mot gymnasieelever och vi ville ha samma möjligheter som de kommer att ha. I havet var pH högre än vad det var i Tångerdasjön. Möjligheterna att med hjälp av det naturliga buffertsystemet motverka försurningar är inte lika stora i sjön som i havet. Buffertsystemet i liminsk miljö är inte lika starkt som det i marin miljö vilket innebär att pH fluktuerar mer i den limniska miljön. Dock betyder inte detta att det var försurad sjö utan pH var i stort sett neutralt. Det är vida känt att pH i hav är svagt basiskt. Dock så påverkas haven av de ökade utsläppen av koldioxid då den löser sig i vattnet och bufferten förbrukas för att motverka försuring.

12

Stora delar av Tångerdasjön bottenfrös 1996 vilket medförde syrgasbrist och en stor fiskdöd då i stort sett alla fiskar dog. Detta innebar en lång process för att få tillbaka fiskarna. Kräftor planterades in igen och sjön var ett tag framöver ganska individfattig. Att en sjö bottenfryser och den syrgasbrist detta leder till innebär en förändring i artsammansättningen och ett minskat antal individer. Om naturrutan genomförs i anslutning till att en sjö har sänkt syrgashalt eller om naturrutan genomförs flera år därefter påverkar utfallet. Detta speciellt om man tar med större arter så som fiskar vilka i större utsträckning riskerar att påverkas. Tångerdasjön har vid ett flertal tillfällen drabbats av syrgasbrist. På grund av sjöns låga djup blir det på sommaren väldigt varmt och algblomning är i stort sett ett stående inslag varje år. I vanliga fall är syrgashalten hög nära botten då temperaturen är lägre här än högre upp i vattnet. När då vattentemperaturen stiger sommartid innebär det att syrgashalten i sjön sjunker. Utöver denna anledning kan syrgasnivån på botten sjunka ännu mer vid algblomning då mer organiskt material än vanligt måste brytas ned. De levande organismerna påverkas alltså kraftigt av detta. Detta måste tas med i analysen av naturrutan, då det kan spela in på antalet funna arter samt antalet individer man finner. I vår exkursion i limnisk miljö fick vi många, både till antalet och arter i naturrutan, vilket kan tyda på att sjön klarat sig ifrån låga syrgashalter och även bottendöd på några år. Detta är inget vi kan dra någon slutsats ifrån men det är något som måste tas med i en analys av naturrutan.

Slutsats Vi valde att göra ett utbildningsmaterial för exkursioner eftersom det är något vi med säkerhet kommer stöta på i vår framtida yrkesroll som gymnasielärare. Det var för oss väldigt givande att planera tillsammans då vi kunde utbyta erfarenheter, både från vår verksamhetsförlagda utbildning (lärarpraktik på skola) men även från vår egna skolgång. Vår förhoppning är att detta material skall användas av lärare i framtiden och vi hoppas själva kunna använda det under många års tid. Hur ser tidsbegränsningarna ut för dagens lärare? Vad är rimligt att kursplanen kräver, hur mycket kan egentligen finnas med? Det finns många delar som är viktigt att eleverna lär sig och som man under en lärarutbildning tar för självklart att man ska kunna genomföra. Verkligheten ser dock oftast annorlunda ut. Tyvärr fanns inte tiden under denna kurs att pröva detta utbildningsmaterial på en gymnasieskola för att se om det fungerar så bra som vi tror. Det skulle vara intressant att vid ett senare tillfälle testa materialet och utvärdera utfallet för att se om vissa delar kräver utveckling. Därför känns det viktigt att inte glömma att ett tillfälle är bättre än inget även om vi anser att det optimala är att eleverna får jobba mer med fältstudier. Under vårt arbete insåg vi att det finns bristfällig forskning kring ämnet. Vi har inte kunnat utläsa vad som är bäst; flera små tillfällen, ett stort eller flera stora projekt? Detta anser vi viktigt då det är ett så tydligt mål i kursplanen och alla elever berörs av detta. En vidare forskning skulle alltså gynna eleverna samt underlätta för lärare då man har något att bygga sin undervisning utifrån.

13

Referenser Biopix. (2014). http://www.biopix.net/limnephilus-sp_photo-40066.aspx, bild framsida

elevkompendium, Hämtad 2014-06-03 Björndahl, G., Landgren, B., Thyberg, M., & Castenfors, J. (2011) Spira biologi 1. Stockholm: Liber AB. Brynhildsen, L., Brändén, H., & Ehinger, M. (2011). Insikt biologi 1. Stockholm: Natur och kultur. Henriksson, A. (2012). Iris biologi 1. Malmö: Gleerups. Henriksson, Anders. (2000). Kemi kurs A. Kristianstad: Gleerups utbildning AB. Kalff, J (2002). Limnology. Upper Saddle River, NJ, USA: Prentince-Hall, Inc. Karlsson, J., Krigsman, T., Molander, B-O., Wickman, P-O., & Björndahl, G. (2011). Biologi . Stockholm: Liber AB. Kisel J (2005). Understanding Elementary Teacher Motivations for Science Fieldtrips. – Wiley Periodicals, Inc. Sci Ed 89: 936– 955. Mandahl-Barth, G. (2000). Småkryp i sötvatten. Fältbiologerna. Mandahl-Barth, G. (2000). Vad jag finner på havsstranden. Prisma. McCormick, M., & Thiruvathukal, J. (1981). Elements of oceanography. Orlando: Saunders Collage Publishing. Moss, B. (1998). Ecology of fresh waters - Man and Medium, past and Future. Oxford: Blackwell Science Ltd Naturvårdsverket. (2003). Sötvatten- Årsskrift från miljöövervakningen 2013. Hämtad 2014-05-15 från www.diva-portal.org. Skolverket. (u.å) Ämne - Biologi. Hämtad 2014-03-31, från www.skolverket.se Sundgren, Gunnar, ”John Dewey – reformpedagog för vår tid?”, i Anna Forsell (red.), Boken om pedagogerna, 5:e uppl., Stockholm: Liber 2008, s. 78-106. Sveriges Lantbruksuniversitet (2012). Sjöar och vattendrag. Hämtad 2014-05-27 från www.slu.se

14

Sveriges Lantbruksuniversitet. (2008). Syrgasförhållande i kalkade sjöar inom IKEU. Hämtad 2014-05-27 från www.slu.se. Wikipedia. (2005). http://sv.wikipedia.org/wiki/Algblomning#mediaviewer/Fil:Van_Gogh_from_Space.jpg, bild 2 , Hämtad 2014-06-03. Wikipedia. (1995). http://sv.wikipedia.org/wiki/Vattnets_kretslopp#mediaviewer/Fil:Watercycleswedishhigh.jpg, bild 1, Hämtad 2014-06-03.

15

Appendix 1 - Elevkompendium

Livet i vatten

Av: Louise Löwhagen

och Johanna Olin

Exkursion i sjö och hav

16

Ute i naturen finns det många spännande miljöer att utforska! I detta projektet ska ni ut i två olika akvatiska miljöer. Den ena exkursionen äger rum vid/i en sjö, vilket kallas limnisk miljö, och den andra exkursionen äger rum vid/i havet, vilket kallas marin miljö. Efter genomförda exkursioner ska ni besvara de medföljande inlämningsuppgifterna och hela arbetet syftar till att ni ska utveckla en förståelse, helt eller delvis, för nedanstående punkter ur det centrala innehållet från kursplanen i Biologi 1. De delar ur det centrala innehållet i Biologi 1 som innefattas av exkursionerna och inlämningsuppgifterna är:

• Planering och genomförande av fältstudier, experiment och observationer samt formulering och prövning av hypoteser i samband med dessa.

• Hur man identifierar organismer.

• Populationers storlek, samhällens artrikedom och artsammansättning samt faktorer som påverkar detta.

• Naturliga och av människan orsakade störningar i ekosystem med koppling till frågor om bärkraft och biologisk mångfald.

• Ekosystemens struktur och dynamik.

• Avgränsningar och studier av problem och frågor med hjälp av biologiska resonemang.

Vatten För 4,5 miljarder år sedan fanns det inget vatten på vår jord. Vattnet vi har tillgång till idag fördes hit med småplaneter som för miljarder år sedan krockade med jorden. Vid dessa krockar fördes vatten in i berggrunden vilket senare kunde frigöras i form av vattenånga när berggrunden smälte, till exempel vid vulkanutbrott. Vattenångan kondenserade sedan och föll ner i form av regn. Det mesta av vårt vatten finns i haven och utöver detta är mycket vatten uppbundet i is och detta innebär att vi endast finner en liten del av vattnet i floder och sjöar. Jordens totala vattentillgångar fördelat i ungefärlig procentindelning: Oceaner 97,6% Is och snö 2,07% Grundvatten ner till 1 km 0,28% Sjöar och dammar 0,009% Saltsjöar 0,007% Markfuktighet 0,005% Vatten i växter och djur 0,005% Vatten i atmosfären 0,001% Våtmarker 0,0003% Vattendrag av olika storlek 0,0001%

17

Bild 1. Vattnets kretslopp (Wikipedia, 1995).

Vattnets kretslopp Jordens vatten är i ett konstant kretslopp, vilket kan ses på bild 1. För att starta detta kretslopp behövs solen, den fungerar som motor. Solens energi gör att både land- och vattenytor värms upp, denna uppvärmning gör att vatten avdunstar. Vatten avges från växter genom transpiration, därefter kan vattnet transporteras i luften med hjälp av vinden. Transpiration är en process då vatten avdunstar från klyvöppningar på växternas blad. Summan av avdunstning och transpiration kallas evapotranspiration. När luften sedan kyls av bildas små vattendroppar och vilket bildar moln eller dimma, detta kallas för kondensation. Tillslut blir vattendropparna så tunga att de faller ner mot marken, då i form av regn eller snö. Av regnet eller snön tar växterna upp en del av vattnet. Det vatten som inte binds i de övre marklagren bildar istället grundvatten. Grundvattnet kan rinna ut i bäckar vilka leder vidare till större vattendrag, sjöar och hav. Vattnet kommer återigen att börja avdunsta och kretsloppet sluts. Havet Vattnet i haven på vår jord har varierande salthalt men i de stora världshaven är salthalten ungefär 3,5%. Från början bestod haven av sötvatten men eftersom vatten är ett bra lösningsmedel och det finns joner bundna i sediment löstes de upp av vattnet och haven blev salta. Den vanligaste jonföreningen är det vanliga bordssaltet natriumklorid, NaCl. Även om världshaven har en stabil salthalt över hela jorden så finns det många vikar och liknande som kan ha både lägre och högre salthalt. Att leva i havet Vattnets salthalt är en abiotisk faktor som ställer krav på organismerna som ska leva där. En abiotisk faktor är något ickebiologiskt som påverkar vår planet så som mineraler, pH och salthalt. För att växter och djur skall kunna leva i en salthalt som är högre än den fysiologiska (0,9%) kräver det biologiska anpassningar.

18

Sötvatten Vattensamlingar bildas där marken eller växterna inte hinner absorbera allt vatten. Är marken inte plan kommer vattnet inte att ansamlas utan det bildas bäckar, åar eller floder beroende på hur mycket vatten som transporteras. Ett vattendrag har ett avrinningsområde och storleken på detta styrs av topografin, vilket påverkar åt vilket håll som vattnet rinner. En å som slutar i en sjö leder till påfyllnad av sjön och det kallas för tillrinning. En del av vattnet som faller kommer gå ner till grundvattnet som hela tiden är i rörelse. För att en sjö eller en damm ska bildas krävs det att grundvattennivån är så hög att den ligger ovan mark, vattnet hade annars runnit ner i marken istället. Platsen för en sjö har att göra med var det finns naturliga sänkor. I Sverige har vi på grund av den senaste inlandsisen många sänkor vilket leder till att Sverige är ett av de mest sjötäta länderna i världen. Vattnet i sjöar och i rinnande vatten skiljer sig åt när det gäller bland annat temperatur, syre- och näringsinnehåll. Att leva i rinnande sötvatten I rörliga vattendrag byts vattnet ut hela tiden vilket ger syrerikt vatten dock är vattnet inte så näringsrikt. Ju högre flöde det är i ett vattendrag desto mer syrerikt och desto mindre näringsrikt är det. Snabbt forsande floder sänker också vattentemperaturen. För att kunna leva i rinnande vatten krävs att man klarar av ovan beskrivna förhållanden och att djuret klara av kraften från det forsande vattnet. Det finns två sätt som används, antingen är de väldigt bra simmare eller så har organismen förmågan att hålla sig kvar på botten. En anledning till att det är så näringsfattigt i rinnande vatten är på grund av att det inte finns så mycket växtplankton, det vill säga att det inte sker någon primärproduktion. Ju långsammare vattnet rinner desto mer plankton finns det och desto fler arter lever där. Att leva i stillastående sötvatten Sjöar ser olika ut och det är olika förhållanden i olika sjöar. Sjöarnas utseende och förhållande beror bland annat på vad det är för jordmån runt sjön, om sjön ligger i en sänka eller i en spricka i berggrunden. Sjöar har olika stora tillrinningsområden vilket kan leda till många olika typer av ämnen som tillslut hamnar i sjön. Sjöar är väldigt årstidsberoende och här i Sverige där vi har klara årstider kan man dela in vad som sker i sjön utefter året. Under vintern kan det bildas is på sjön. Isen ligger som ett lock och därför sker det ingen omrörning utan vattnet blir stillastående, vattnet stagnerar. De nedbrytare som bryter ner alla döda organismer förbrukar syre precis som under resten av året men eftersom det är vinter sker ingen primärproduktion i sjön och därför heller igen syrgasproduktion. Under våren smälter snö och is och det leder till en ökad tillrinning. Vattnet i sjön kommer cirkulera eftersom det värms upp och det leder till att näringsämnen rörs upp till ytan. Växtplankton kommer börja föröka sig när det blir ljusare vilket kommer leda till en ökning av syrgasproduktion. Under sommaren värms ytvattnet upp vilket leder till ett språngskikt där det är varmt vatten ovanför och kallt vatten under. Syrgasproduktionen går ner under sommaren om man jämför med våren då mycket av näringsämnena som växtplankton kräver tar slut. Det sker ingen omrörning under sommaren vilket kan leda till att nedbrytarna på bottnen förbrukar all syrgas vilket i sin tur kan leda till att bottnarna blir syrgasfria. Under hösten avges vattnets värme till luften och sjöarna kyls ner. Precis som under våren sker det en cirkulation av vattnet på hösten,

19

höstcirkulationen, och de näringsämnen som frigjorts vid nedbrytningen på bottnarna följer med vattnet upp. Det sker en liten primärproduktion på hösten, trots att det inte är så mycket solljus då växtplankton får tillgång till mer närsalter vilket krävs för deras tillväxt. Näringsrika/Näringsfattiga sjöar Svenska sjöar brukar delas in i tre kategorier.

● näringsfattiga brunvattensjöar ● näringsfattiga klarvattensjöar ● näringsrika sjöar

Dessa tre skiljer sig åt både i vattnets kemiska sammansättning och när det gäller djur- och växtarter. Näringsfattiga brunvattensjöar Näringsfattiga, oligotrofa, sjöar ligger i områden med näringsfattiga hällmarker, podsol, eller myrar med lågt pH-värde. Utseendet på en näringsfattig sjö påverkas av mängden humusämnen, är vattnet brungult är det mycket dessa. Humusämnen består av organiska föreningar från markerna runt sjön och dessa organiska föreningar är inte fullständigt nedbrutna. Ofta bildas det mycket humusämnen i sjöar där det finns gott om myrmarker vid sjöns tillrinningsområde. I myrmarker är inte nedbrytningen fullständig och den sker långsamt, alltså läcker dessa ämnen ut i det vatten som rinner till sjön. Sjöar med mycket humusämnen kallas brunvattensjöar eller humösa sjöar. De stora mängderna humusämnen kan till och med leda till ett sämre ljusgenomsläpp och på så sätt ge en mer begränsad fotosyntes i vattenmassan. Brunvattensjöar har naturligt ett lågt pH men kan trots detta drabbas av ytterligare försurning. Då fälls humusämnen ut för att sedan sjunka till botten, alltså blir vattnet klarare och sikten ökar. Här är ett ökat siktdjup inte något bra utan snarare ett sjukdomstecken. Typiska djur i en brunvattensjö är abborre, insekter och fåglar som knipa och smålom. Näringsfattiga klarvattensjöar Näringsfattiga sjöar med lite humusämnen kallas istället klarvattensjöar. Klarvattensjöar är ofta ganska stora och deras stränder har ofta en liten mängd växtlighet och samtidigt då också lite humusämnen, istället går kala klippor ner i vattnet. Dessa sjöar har vanligtvis ganska stora djup vilket ger en stor vattenvolym och på så vis minskas risken för syrebrist på vintern. Fotosyntesen kan ske ner till ett djup av 15 till 75 meter och syretillgången blir på så vis också god. Klarvattensjöar som är opåverkade har ett pH som ligger ganska nära 7, men dessa sjöar drabbas lätt av försurning eftersom det är så lite lösta ämnen vilka kan neutralisera det sura nedfallet, det finns ingen buffert. Typiska djur i en klarvattensjö är sik, röding och fåglar som fiskmås, storlom och fiskgjuse. Näringsrika sjöar Näringsrika eutrofa sjöar finns i områden med brunjordar eller åkermarker. I dessa områden är vattnet som hamnar i sjön rikt på närsalter och kalk. På grund av detta blir det mycket närsalter i sjön och dess pH blir därför neutralt eller svagt basiskt, risken att sjön ska bli försurad är därför liten. Utmed stranden växer sumpväxter, vass och kaveldun. Även flytbladsväxter, till exempel

20

näckrosor och gäddnate är vanliga. Då det är breda vassbälten blir ofta fågellivet rikt, vanliga fåglar är sothöna och skrattmåsar. Det är vanligt med en hög produktion av planktonalger och de blågröna bakterierna gynnas på sensommaren. En hög primärproduktion leder till en ökad aktivitet hos nedbrytarna och därmed också en ökad syrgasförbrukning. Detta medför en risk för syrebrist under vintern då isen lägger sig på sjön. Med denna syrebrist kan följder som fiskdöd uppstå. Under sommarhalvåret kan istället algblomning ske. Då blir vattnet som en grön gegga på grund av alla planktonalger och pH-värdet kan överstiga nio. I och med de stora mängderna plankton blir ljusgenomsläpplighet liten och fotosyntesen sker därför ovanför tre till femton meters djup. Övergödning I stort sett i alla ekosystem ökar produktionen om man tillsätter extra närsalter. I dagens samhälle tillförs marken och vattnet med stora mängder av dessa närsalter. Denna tillförsel leder till övergödning vilken främst orsakas av fosfor- och av kväveutsläpp, både till vatten och luft. Utsläppen kommer främst från jordbruk, kommunala avlopp och trafik. Vid jordbruk försvinner närsalter från åkrarna under skörden och dessa återförs inte till åkern, istället hamnar de i vattendrag. Denna förlust av närsalter kräver en kompensation så närsalter tillförs i jordbruket. Att närsalter hamnar i vattnets kretslopp påskyndar igenväxningen av sjöar. En viss igenväxning sker naturligt men tillsatser av närsalter påskyndar alltså denna process. Speciellt fosfor kan finnas kvar i sjöbotten, även efter att utsläppen av detta mineralnäringsämne har upphört. För att då bli av med övergödningsproblemen krävs egentligen en restaurering av sjön. Detta innebär att bottenslam måste undanröjas vilket rent praktiskt inte fungerar att utföra i större sjöar. Utsläpp av kväveföreningar har till exempel ökat trädtillväxten i södra Sverige. Dessa utsläpp har dessutom förändrat växtligheten på ängar och hagmarker.

Bild 2. Algblomningen i Östersjön utanför Gotland i juli 2005. (Wikipedia, 2005).

Övergödningen påverkar även haven eftersom många floder, åar och kanaler har havet som slutstation. Detta kan leda till att artsammansättningen av plankton förändras vilket kan leda till algblommningar. Under somrarna talas det mycket om giftiga algblommningar, särskilt i Östersjön (se bild 4) som är starkt påverkat av övergödning. Vissa alger producerar gifter som kan orsaka problem både för oss människor men även för organsimerna i vattnet. En ökning av primärproduktion i de översta vattenmassorna leder till sämre siktdjup vilket försvårar för makroalger som kräver solljus för att fotosyntetisera.

21

Försurning av sjöar och vattendrag Vattnets förmåga att stå emot pH-förändringar brukar kallas alkalinitet. Alkaliniteten påverkas främst av halten vätekarbonatjoner (HCO3

-) och fungerar som en buffert. Vätekarbonatjoner reagerar med vätejoner så att koldioxid och vatten bildas. När en sjö försuras försämras dess buffringsförmåga och pH-värdet sjunker. Finns det däremot gott om vätekarbonatjoner i sjön kan den tillfälligt klara av tillskott av vätejoner, utan att en förändring av pH-värdet sker. Allteftersom att vätekarbonatförrådet förbrukas försämras sjöns förmåga att neutralisera tillfälliga syratillskott. När sjöns förråd av vätekarbonatjoner är slut stabiliseras pH-värdet kring 4,5. Vid detta tillstånd saknar sjön fisk, vattnet är klart och botten blir täckt av vitmossa. Exempel på vanliga arter i de olika akvatiska miljöer Marina miljöer Strålfeniga Fiskar: Torsk, Gös, Kolja, Gråsej, Makrill, Rödspetta, Lax Nässelsjur: Öronmanet, Brännmanet, Havskrusbär, Havsnejlika. Blötdjur: Blåmussla, Vanlig strandsnäcka. Leddjur: Kräftdjur: Strandkrabba, Hummer, Havskräfta, Havstulpan, Tångräka Tagghudingar: Sjöstjärna, Sjöborre. Limniska Miljöer Bäck/Å Strålfeniga Fiskar: Lax, Öring, Spigg. Blötdjur: Olika arter av sötvatten snäckor. Leddjur:

- Kräftdjur: Sötvattenmärlkräfta. - Insekter: Larvstadier till olika insekter t.ex. dagsländelarver och mygglarver.

Kräldjur: Vanlig groda, Padda, Vattensalamander. Sjö Strålfeniga Fiskar: Gädda, Brax, Mört, Aborre, Sutare. Nässeldjur: Grön Hydra. Blötdjur: Allmän målarmussla, Dammussla Leddjur:

- Kräftdjur: Sötvattengråsugga, Sötvattenmärlkräfta, Flodkräfta. - Spindeldjur: Kärrspindel. - Insekter: Ryggsimmare, dykare larvstadier till olika insekter t.ex. dagsländelarver,

nattsländor och myggor. Kräldjur: Vanlig groda, Padda, Vattensalamander.

22

Exkursion i stillastående limnisk miljö: Tänk på att: ● Läsa instruktionerna noga. ● Anteckna alla resultat och iakttagelse. ● Var rädd om materialet. ● Ni kommer hantera levande organismer, dessa ska hanteras varsamt och med respekt. ● Förvara alltid djuren i vatten. Ni ska efter genomförd exkursion lämna in svaren på frågorna som är knutna till de uppgifter som ni har fått. Därför är det viktigt att ni diskuterar med varandra och antecknar noga. Inlämningen är individuell och det är viktigt att ni inte skriver av varandra utan skriver er egen tolkning (självklart kommer vissa resultat vara samma). Uppgift 1: Vattenprover Siktdjup: Börja med att mäta siktdjup. Vid bestämning av siktdjup sänks skivan (som sitter fast i ett snöre) ned i vattnet. Titta på skivan och sänk ned den i vattnet och markera på snöret (vid vattenytan) då ni inte längre ser skivan. Dra upp och mät avståndet från markeringen till ovansida skivan. pH: Mät med hjälp av en pH-sticka på två olika ställen i sjön. Temperatur: Mät med hjälp av en termometer temperaturen i vattnet. Hur stort var siktdjupet? __________________________________ På vilka ställen mätte ni pH? _______________________________ Vilka pH-värden fick ni? __________________________________ Vilken vattentemperatur uppmätte ni?________________________ Uppgift 2: Omgivning Utseende på vattnet: Beskriv så utförligt du kan hur vattnet ser ut. Området runt om: Vad för vegetation är det runt sjön och hur ser det ut höjdmässigt. Växtlighet i sjön(både under och över ytan): Anteckna vad för växlighet som finns. Väderförhållanden: Anteckna hur väderförhållandena ser ut. Uppgift 3: Naturruta Ni ska mäta ut 1x1m havsbottenyta som ni ska inventera. Platsen blir tilldelad av en lärare (hör med hen innan ni börjar denna uppgift). Uppgiften går ut på att ni ska, med hjälp av en håv, samla in alla organismer ni kan hitta på den uppmätta rutan. Håven ska föras i ett mönster likt en liggande åtta. Allt som hittas på denna yta, både växter och djur, ska artbestämmas. Artbestäm det ni hittar. Ni har tillgång till både bestämningnyckeln och artböcker. Under nästa biologilektion kommer vi gå igenom vad ni funnit.

23

Uppgift 4: Mänsklig påverkan Vilka tecken på mänsklig påverkan ser ni? Var vid sjön ser ni detta? Exkursion i marin miljö: Tänk på att: ● Läsa instruktionerna noga. ● Anteckna alla resultat och iakttagelser. ● Var rädd om materialet. ● Ni kommer hantera levande organismer, dessa ska hanteras varsamt och med respekt. ● Förvara alltid djuren i vatten. Ni ska efter genomförd exkursion lämna in svaren på frågorna som är knutna till de uppgifter som ni har fått. Därför är det viktigt att ni diskuterar med varandra och antecknar noga. Inlämningen är individuell och det är viktigt att ni inte skriver av varandra utan skriver er egen tolkning (självklart kommer vissa resultat vara samma). Uppgift 1: Vattenprover Siktdjup: Börja med att mäta siktdjup. Vid bestämning av siktdjup sänks skivan (som sitter fast i ett snöre) ned i vattnet. Titta på skivan och sänk ned den i vattnet och markera på snöret (vid vattenytan) då ni inte längre ser skivan. Dra upp och mätavståndet från markeringen till ovansida skivan. pH: Mät med hjälp av en pH-sticka på två olika ställen i sjön. Temperatur: Mät med hjälp av en termometer temperaturen i vattnet. Hur stort var siktdjupet? __________________________________ På vilka ställen mätte ni pH? _______________________________ Vilka pH-värden fick ni? __________________________________ Vilken vattentemperatur uppmätte ni?________________________ Uppgift 2: Omgivning Utseende på vattnet: Beskriv så utförligt du kan hur vattnet ser ut. Området runt om: Vad för vegetation är det runt kusten där ni befinner er och hur ser det ut höjdmässigt. Växtlighet i hav (både under och över ytan): Anteckna vad för växlighet som finns. Ta med två olika arter tång, vilka har så mycket påväxt som möjligt, till skolan. Transportera dem i en plastpåse med havsvatten.

24

Uppgift 3: Naturruta Ni ska mäta ut 1x1m havsbottenyta som ni ska inventera. Platsen blir tilldelad av en lärare (hör med hen innan ni börjar denna uppgift). Uppgiften går ut på att ni ska, med hjälp av en håv, samla in alla organismer ni kan hitta på den uppmätta rutan. Håven ska föras i ett mönster likt en liggande åtta. Allt som hittas på denna yta, både växter och djur, ska artbestämmas. Artbestäm det ni hittar. Ni har tillgång till både bestämningnyckeln och artböcker. Under nästa biologilektion kommer vi gå igenom vad ni funnit. Uppgift 5: Mänsklig påverkan Vilka tecken på mänsklig påverkan ser ni? Var vid havet ser ni detta?

25

Inlämningsuppgifter till exkursion:

1. Hur skiljer sig pH-värdet åt mellan sjön och havet? Vad kan detta bero på?

2. Du mäter pH-värdet i fem olika sjöar samt pH-värdet i ett havet som sträcker sig

över fem olika länder i världen. Kommer sjöarnas fem olika pH-värden eller havets fem olika pH-värden variera mest? Varför?

3. På vilket sätt skiljer sig de båda omgivningarna åt? Varför är det en skillnad?

4. Vilka arter fann din grupp? Hur skiljde sig era resultat från de andra gruppernas?

Kan er tilldelade plats haft någon inverkan på ert resultat? I så fall på vilket sätt?

5. Kan ni utifrån era observationer vid sjön dra en slutsats om sjön är näringsfattig eller näringsrik?

6. Vilka tångarter valde din grupp? Beskriv tångruskornas påväxt så utförligt som

möjligt.

7. Hur kan den mänskliga påverkan spela in på vattnets kvalité?

26

Appendix 2 - Lärarkompendium

Exkursion i sjö och hav I kursplanen står det att eleverna skall genomföra fältstudier och därför kan en exkursion till både sjö och hav vara ett bra tillfälle. Här ges eleverna möjlighet att utveckla sina kunskaper inom biologi och även praktiska färdigheter. I elevkompendiet finns allt förklarat, både vad som ska göras och hur det ska utföras. I kompendiet finns, utöver beskrivningar till det praktiska som ska genomföras under exkursionen, även inlämningsuppgifter och frågor till de olika exkursionsstationerna. Till exkursionen har vi tänkt två halvdagar, en till sjö och en till havet. Eleverna bör jobba i grupper om cirka 4 personer. De olika stationerna/uppgifterna kräver olika lång tid men det är möjligt att vara flera grupper på en station samtidigt. Innan ni går ut på exkursion bör en genomgång av redskapen genomföras. Detta då elevkompendiet inte innehåller några instruktioner angående detta. Vilka delar av det centrala innehållet som innefattas av exkursion och inlämningsuppgifterna

• Planering och genomförande av fältstudier, experiment och observationer samt

formulering och prövning av hypoteser i samband med dessa.

• Hur man identifierar organismer.

• Populationers storlek, samhällens artrikedom och artsammansättning samt faktorer som påverkar detta

• Naturliga och av människan orsakade störningar i ekosystem med koppling till frågor om bärkraft och biologisk mångfald.

• Ekosystemens struktur och dynamik.

• Avgränsningar och studier av problem och frågor med hjälp av biologiska resonemang.

Nedan följer en sammanfattning kring vatten och vatten som livsmiljö vilket kan vara av vikt att ha med i undervisningen.

27

Vatten som livsmiljö Vatten Vatten består av molekyler som är uppbyggda av två väteatomer som kovalent binder till en syreatom och har summaformeln H2O. Syre har då kvar två fria valenselektronpar vilket leder till att vattenmolekylen inte är linjär utan vinklad. Molekylen är polär på grund av olika elektronegativitet och eftersom det är vinklad. Vattenmolekylen har många viktiga och speciella egenskaper, där poläriteten och ytspänning är två av dem. Ytspänningen uppkommer tack vare vätebindningar mellan molekylerna. Vatten har högst densitet vid 3,94 °C (vid standard tryck) vilket innebär att vattnet på botten i stort sett aldrig är kallare än det. Vatten som är kallare än 3,94 °C har lägre densitet än vatten som är varmare än 3,94 °C (Moss, 1998). Mängden syrgas som kan lösas i vatten avtar vid stigande temperatur.(Kalff, 2002) pH pH är ett mått på surhet, vilket innebär koncentrationen av oxoniumjoner (H3O

+) i en lösning. Det är oxoniumjoner som ger vattenlösningar dess sura egenskaper. Lösningar med pH 7 vid 25°C är neutrala varvid oxoniumjonkoncentrationen är 1 * 10 -7 mol/dm3 (Henriksson, 2000). Mängden löst oorganiskt kol i en vattenlösning har en stor betydelse då det bland annat buffrar för att motverka pH-förändringar i vatten (Kalff, 2002). Syrgas i vatten Syrgas produceras som ett resultat av fotosyntesen både på land och i vatten, 6 H2O + 6 CO2 + ljusenergi → C6H12O6 + 6 O2. Syrgas kan transporteras till sjöar och hav via både floder och från vår atmosfär. Syrgasnivåerna kan sjunka genom att det avges till atmosfären eller att organismer konsumerar den (McCormick & Thiruvathukal, 1981). Om man jämför syrgashalten i en sjö som har en vattentemperatur på 25 °C med en sjö som har en vattentemperatur på 10 °C så kommer det skilja sig åt. Om alla andra faktorer hålls konstanta så är mängden löst syrgas en tredjedel mindre i den varmare sjön jämfört med den kallare (Kalff, 2002). I regel så producerar växterna mer syrgas än vad de konsumerar vid respiration. På större djup dit ljus inte når, förekommer ingen fotosyntes utan istället förbrukas syre genom respiration av djur och nedbrytning av organiskt material (McCormick & Thiruvathukal, 1981). Havsvatten Havsvatten består av 96,5% vatten, de övriga 3,5% utgörs av lösta salter, till största delen NaCl. Av dessa 3,5% utgör natrium 10,8‰ och klor 19,4‰. Havsvattnet utgörs också av små mängder lösta gaser såsom syrgas. Koncentrationen av lösta ämnen varierar dock från plats till plats, till och med inom samma område kan en viss variation finnas. Dock hålls proportionerna av de flesta lösta ämnen konstant (McCormick & Thiruvathukal, 1981). I Sveriges hav finns det flera olika livsmiljöer. Vanligtvis delar man in havet vertikalt i pelagialen vilket är den fria vattenmassan och i bentalen, havsbotten. Havet utgörs till större delen av pelagialen i vilken mångfalden av små organismer är stor, så kallade plankton (Sveriges lantbruksuniversitet, 2014).

28

Sötvatten Sverige är ett av de länder i världen som har flest sjöar, de täcker nästan 9 % av landets yta. Sjöar kan delas in i olika typer och denna indelning utgörs bland annat på bildningssätt och vattenkemi. Sjöarnas avrinningsområde har stor inverkan på hur sjön i sig ser ut. I avrinningsområdenas övre delar är vattenmiljöerna vanligen relativt näringsfattiga. Däremot längre ner i avrinningsområdena är vattnet normalt mer näringsrikt. I en sjö finns en strandzon (litoralen), den fria vattenmassan (pelagialen) och de djupare bottnarna (profundalen). Livsmiljön i en sjö påverkas av dessa zoner men också av tillgång till substrat och av sjöns vattenkemi (Sverigeslantbruksuniversitet, 2014). Sötvattens kemiska sammansättning kan variera i större utsträckning än i havsmiljöerna, till exempel står regionala faktorer för 18.4% av variansen i sjöar (Marklund, 2003). Naturvårdsverket klassificerar sjöars ekologiska status utifrån bland annat syrgashalt. Om halten med syrgas sjunker under 3,0 mg/l klassas statusen för syrgashalten som dålig (Naturvårdsverket, 2008). Att leva i vatten Man vet idag att de första flercelliga organismerna utvecklades i saltvatten. Från haven utvecklades vissa till att leva i terrester miljö och även till limnisk miljö. Forskning har visat att evolutionen har skett både i söt- och saltvatten parallellt. För organismer som lever i vatten finns det fysiologiska problem som måste lösas. Alla organismer, både på land och i vatten, måste kunna ta upp syrgas och göra sig av med exkretionsprodukter. Det innebär dock att vatten och joner riskeras att transporteras både ut och in i organismen. Det är viktigt att organismerna kan styra både insläpp och utsläpp av jonerna för att kroppen skall hamna i balans, homeostas. Om jonhalten, pH eller vattenhalten ändras för mycket påverkar det först och främst enzymen i organismen vilka då inte fungerar som de ska. Av de tre levnadsmiljöerna; terrester, limnisk och marin, är det marin som är den mest stabila. Det är inte så stora variationer i salthalt och temperaturen förändras inte lika fort som på land. Forskning visar att vissa marina fiskar och andra djur har klarat en anpassning mot bräckt vatten och sedan även till sötvatten (Moss, 1998). De ryggradslösa djur som lever både i hav och i sjöar har oftast samma jonhalt i kroppen som det är i vattnet utanför, de är så kallade osmokonformer. Det innebär att de inte behöver lägga så mycket energi på att kontrollera och styra jonhalterna i kroppen. Det andra alternativet är att reglera kroppens jonkoncentration så den är samma i organismen hela tiden oberoende på jonhalten i vattnet, de kallas osmoreglerare. Beroende på om organismerna lever i sötvatten eller saltvatten leder det till olika problem. I sötvatten är koncentrationen av joner större i fiskarna än vad den är i vattnet, detta leder till att vatten diffunderar in i fisken för att utjämna koncentrationsskillnaden. Sötvattensfiskar har därför relativt sett en högre urinproduktion än saltvattensfiskar för att göra sig av med vatten, fasten de dricker lite. En ökad urinproduktion innebär också en ökad förlust av olika joner och för att kompensera detta har fiskarna ett aktivt upptag av joner över gälarna. För en fisk som lever i saltvatten är problemen de motsatta, vatten diffunderar ut ur kroppen eftersom det är högre halt av joner i vattnet utanför än i fisken. För att överleva dricker då fisken stora mängder saltvatten, har en väldigt låg urinproduktion, endast tillräckligt för att bli av med de restprodukter och det överflöd av joner som njurarna filtrerar bort. Fiskarna utsöndrar även joner över gälarna för att kunna bibehålla rätt osmolaritet i fisken (Moss, 1998).

29

30

Limnisk exkursion Uppgift 1: Eleverna förväntas klara denna uppgift utan hjälp från lärare.

• Utrustning: Snöre, siktdjupsskiva, långt måttband, pH-stickor, termometer. Uppgift 2: Här ska eleverna beskriva omgivningen kring vattnet.

• Utrustning: Papper och penna. Uppgift 3: Användning av bestämningsnyckel.

• Utrustning: Bestämningsnyckel, artböcker, plastlåda att förvara djuren i, håv, sked/pincett, sil.

Uppgift 4: Elever ska undersöka vilka livsformer som finns på botten, både djur och växter. Denna undersökning ska ske på olika områden. Tanken är att du som lärare styr grupperna till olika områden, exempelvis en grupp i vassen, en nära strandkant etc.

• Utrustning: Måttband, bestämningsnyckel, artböcker, plastlåda att förvara djuren i, håv, sked/pincett, sil.

Uppgift 5: Eleverna ska undersöka hur stor den mänskliga påverkan är.

• Utrustning: Papper och penna.

Havsexkursion Uppgift 1: Eleverna förväntas klara denna uppgift utan hjälp från lärare.

• Utrustning: Snöre, siktdjupsskiva, långt måttband, pH-stickor, termometer. Uppgift 2: Här ska eleverna beskriva omgivningen kring vattnet.

• Utrustning: Papper, penna, plastpåse, artböcker. Uppgift 3: Användning av bestämningsnyckel.

• Utrustning: Bestämningsnyckel, artböcker, plastlåda att förvara djuren i, håv, sked/pincett, sil.

31

Uppgift 4: Elever ska undersöka vilka livsformer på botten, både djur och växter. Denna undersökning ska ske på olika områden. Tanken är att du som lärare styr grupperna till olika områden, exempelvis en grupp i vassen, en nära strandkant etc.

• Utrustning: Måttband, bestämningsnyckel, artböcker, plastlåda att förvara djuren i, håv, sked/pincett, sil.

Uppgift 5: Eleverna ska undersöka hur stor den mänskliga påverkan är.

• Utrustning: Papper och penna.

Inlämningsuppgifter till exkursion:

1) Hur skiljer sig pH-värdet åt mellan sjön och havet? Vad kan detta bero på? Förkunskaper: Ha gått igenom och diskuterat kring pH och vad det innebär.

2) Du mäter pH-värdet i fem olika sjöar samt pH-värdet i ett hav som sträcker sig över fem

olika länder i världen. Kommer sjöarnas fem olika pH-värden eller havets fem olika pH-värden variera mest? Varför? Förkunskaper: Eleverna ska ha grundläggande kunskaper för att kunna dra slutsatser kring fluktuerande pH.

3) På vilket sätt skiljer sig de båda omgivningarna åt? Varför är det en skillnad?

Förkunskaper: Grundläggande kunskaper i ekologi.

4) Vilka arter fann din grupp? Hur skiljde sig era resultat från de andra gruppernas? Kan er tilldelade plats haft någon inverkan på ert resultat? I så fall på vilket sätt? Förkunskaper: Inga direkta förkunskaper krävs.

5) Kan ni utifrån era observationer vid sjön dra en slutsats om sjön är näringsfattig eller

närigsrik? Förkunskaper: Grundläggande kunskaper i ekologi.

6) Vilken tångarter valde din grupp? Beskriv tångruskornas påväxt så utförligt som möjligt.

Förkunskaper: Inga direkta förkunskaper krävs.

7) Hur kan den mänskliga påverkan spela in på vattnets kvalité? Förkunskaper: Inga direkta förkunskaper krävs.

32

Vattenlevande organismer för eleverna att kunna: Detta är ett urval vi gjort angående de organismer vi tycker är rimligast för eleverna att lära sig.

Limniska: Fiskar Brax Gädda Gös Karp Mört

Regnbåge Ruda Sutare Ål Aborrre Kräldjur och groddjur Vatten- salamander

Vanlig groda Åkergroda Padda Snok

Huggorm Insekter och spindedjur Ryggsimmare Skräddare Sävslända Trollslända Dykare Kärrspindel Mygga Buksimmare Vattenspindel Vattenbi Flickslända Blötdjur, kräftdjur och andra djur Målarmussla Blodigel Båtsnäcka Dammussla Flodkräfta Hydra Hästigel Vattenloppa Märlkräfta Sötvatten-

gråsugga

33

Marina: Alger Blåstång Sågtång Knöltång Fingertång Tarmtång Gaffeltång Snärjtång Havssallad Musslor och snäckor Blåmussla Hjärtmussla Strandsnäcka Sandmussla Knivmussla Nässeldjur Öronmanet Brännmanet Kammanet Havsnejlika Andra vattenlevande djur Mossdjur Sjöstjärna Havsborre Kräftdjur Strandkrabba Simkrabba Sandräka Tångloppa Havstulpan Hummer Havskräfta Erimitkräfta Maskar Sandmask Spiralrörmask Fiskar Bleka Fjärsing Flundra Gråsej Havskatt Horngädda Hälleflundra Öring Knaggrocka Kolja Lax Långa Makrill Marulk Pigghaj Piggvar Regnbåge Rödspätta Sill Torsk Vitling Ål