UNDERVISNINGSMATERIALE TIL IMAX-FILMEN

Transkript

1 Side 1 UNDERVISNINGSMATERIALE TIL IMAX-FILMEN

2 Side 2 AUSTRALIEN Hvorfor er Australien så forskellig fra andre kontinenter? Hvorfor ser landet ud som det gør? Hvorfor er landets planter og dyr så forskelligartede i forhold til det, man finder andre steder på Jorden? Charles Darwin skrev under et besøg i Sydney i 1836 til en ven: Jeg har ligget på en solbeskinnet strand og reflekteret over de specielle dyrearter, som findes i dette land sammenlignet med resten af Verden. Enhver der tror på noget, der rækker ud over vores egen sunde fornuft, må nødvendigvis udbryde: Der må have været to forskellige Skabere på spil!. Der var tale om en historisk observation, der var medvirkende til Darwins banebrydende arbejde omkring arternes oprindelse og diversitet, der blev publiceret i On the Origin of Species by Means of Natural Selection fra De efterfølgende 145 år har lagt grunden til nutidens moderne biologiske forskning. Der er ikke noget, der giver mening i biologi, uden at det ses i sammenhæng med evolution. Australien byder på nogle af Jordens ældste bjergarter og de ældste spor efter liv. Det er her man finder de ældste optegnelser i evolutionens arkiv. Det drejer sig både om de fysiske processer, der har formet kontinentet og om 4 milliarder års evolution fra encellede organismer uden kerne til flercellet liv, og sidst men ikke mindst til pattedyr som os selv.

3 Side 3 En planets dagbog Planeten Jordens dagbog er skrevet i sten, og nogle af de tidligste optegnelser er fundet i Australien. Her findes der både geologiske og biologiske optegnelser, der vidner om hændelser, der har bidraget til vores egen oprindelse og udvikling. De geologiske optegnelser, der er skrevet ind i Australiens bjergarter, rækker næsten 4,4 milliarder år tilbage omkring 95 % af Jordens levetid. Her findes de ældste jordiske materialer overhovedet, den ældste skorpe, og spor af det allerførste liv på Jorden. Australien bidrager også til at kaste lys over vores egen oprindelse og senere evolution. På denne måde bliver vi klogere, når det drejer sig om at forstå starten på den organiske kemi og de første betingelser for livets opståen. Der er et andet aspekt i Australiens dagbog, der adskiller kontinentet fra andre kontinenter. Ifølge gamle spor af magnetiske mønstre i australske bjergarter, blev de ældste bestanddele dannet på den nordlige halvkugle for 3,6 4 milliarder år siden, og de har efterfølgende bevæget sig mindst km hen over klodens overflade og passeret begge poler ikke mindre end to gange. For at forstå den store geologiske tidsskala kan vi sammenligne den med et tidsrum, der er mere velkendt. Hvis vi forestiller os at Jorden blev dannet 1. januar, ser vi, at Australiens geologiske optegnelser starter allerede 10. januar. Vi finder dem i de ældste mineraler i Jack Hills, der indeholder zirkon (ZrSiO 4 ), et oftest rødfarvet mineral, som er en vigtig underordnet bestanddel af mange magmabjergarter. I februar startede den biologiske udvikling, der på tilsvarende måde satte det første svage fingeraftryk på en australsk kystlinje sidst i marts. Det tidspunkt skal sammenholdes med, at de første flercellede planter og dyr først optræder på tidslinjen midt i november. Selv om livets opståen ser ud til at være foregået forbavsende hurtigt, så tog det ikke mindre end 10 måneder at udvikle livet til et fuldt fungerende samarbejde mellem flere celler. Det første menneske optræder på tidslinjen i Afrika omkring kl. 19:15 den 31. december. Agerbrug og civilisation optræder først i tidsskalaens sidste minut. Og for at sætte det hele i relief, starter den nuværende befolkningseksplosion først i årets allersidste sekund. Den miljømæssige indvirkning, vi som en enkeltstående art har haft på kloden i dette meget korte tidsrum, er fuldstændig uden fortilfælde i de fossile optegnelser. De eneste sammenlignelige optegnelser er de, der skyldes sammenstød med kometer og meteorer. Nordpol 60 Januar Februar Marts April Maj Juni Juli August September Oktober November December Jorden dannes Jack Hills zircon 30 Det første LIV? A U S T R A L I E N S U D V I K L I N G eukaryoter oxygen 4,6 mia. år = 12 måneder dannes oxygen frigøres til atmosfæren lav flercellede dyr land planter land dyr NU- TID Nordpol ÆKVATOR 0 60 Sydpol 4,6 mia. år 4 3 ISTID 2 1 ISTIDER 60 Sydpol

4 Side 4 Hvordan bevæger kontinenterne sig? Jorden er en metalplanet med en jernkerne. Det omgivende materiale (kappen) er smeltet og afsluttes yderst med en tynd skorpe, der er brudt op i et antal adskilte kontinentalplader. plader mødes KONTINENTALDRIFT KAPPEN konvektionscelle plader spredes Varmeproduktionen i Jordens indre stammer fra radioaktivt henfald fra stoffer, der i sin tid før Solsystemets dannelse blev skabt i forbindelse med en supernovaeksplosion. Pladerne indgår hele tiden i et kredsløb, idet der tilføres nyt materiale ved den ene kant i spredningszonen, mens den anden kant synker ned og smeltes tilbage til kappen i subduktionszonen. Kontinenterne består af lettere materialer, der befinder sig på toppen af disse plader, og driver således rundt på klodens overflade sammen med kontinentalpladerne. oceangrav konvektion varme JERNKERNE vulkanø lithosfæreplade landområde havbund subduktion KAPPEN bjergdannelse subduktion KAPPEN

5 Side 5 Landskaber formes Australien er det fladeste blandt alle kontinenter. Det består for det meste af ørkenområder med spredte hårdføre græstotter og få forkrøblede træer. Men sådan har det ikke altid været. Også her har der været alpine bjergkæder, der senere er nedbrudt, og der har været søer, der igen er forsvundet. Australien har været dækket af kilometerhøj is mindst fire gange gennem de sidste 2,3 milliarder år, og for ikke mere end 40 millioner år siden var landet dækket af regnskov. Australien er med andre ord et land, der i dag er skåret ind til benet. 1. Hvorfor bruger man mineralet zirkon til datering af gamle bjergarter? 2. Hvor gamle er de ældste fossiler? Hvilke organismer har dannet dem? 3. Hvorfor er kontinenterne permanente på Jordens overflade? 4. Hvordan bevæger kontinenterne sig? Hvad kaldes den geologiske videnskab, der hovedsagelig beskæftiger sig med denne proces? 5. Hvad kaldes den geologiske proces, der skaber alle Jordens store bjergkæder? Uluru (Ayers Rock) i en rødlig glød. Klippen er dannet som resterne fra sedimenter i en bjergkæde, der delte kontinentet for 600 millioner år siden. Petermann Range er alt hvad der er tilbage af de massive foldebjerge, der blev starten på dannelsen af sedimenterne i Uluru.

6 Side 6 Pangaea Vi kan rekonstruere pladetektonikkens tidligere historie ved så at sige at køre filmen baglæns med pladernes nuværende bevægelsesmønstre. Undersøgelser af bjergarter og fossiler bekræfter denne rekonstruktion. For ca. 200 millioner år siden var alle kontinenter samlet i et stort superkontinent, der ofte omtales som Pangaea, der på græsk betyder hele Jorden. Det gav dyrelivet på landjorden mulighed for at spredes fra pol til pol. Vanddyr havde tilsvarende let ved at spredes via Pangaeas floder, sumpe og lavvandede søer. Disse forhold er ikke mindst synlige i Australien, hvor lungefisken fra Queensland og den tasmanske bjergreje er eksempler på arter med rod i Pangaea. 6. Hvilken effekt havde Pangaea på Jordens globale klima? 7. Hvilke to biologiske sidegevinster fra denne periode er de mest betydningsfulde? 8. Hvad betyder de for os i dag? 9. Pangaea begyndte at dele sig i to dele for omkring 200 millioner år siden. Hvad hedder de to halvdele? Gondwana I Tasmaniens kolde tempererede regnskove har de dominerende arter kun ændret sig lidt gennem de sidste 100 millioner år. Der findes to forskellige arter bøgetræer i Australien, og de ligner tilsvarende arter i New Zealand, Ny Kaledonien og Sydamerika så meget, at det er helt klart, de må have samme oprindelse. Hvis det er tilfældet må de tre landmasser have hængt sammen omkring Antarktis. Det var det faktum, der overbeviste videnskaben om, at kontinenterne bevæger sig, og at der har eksisteret et sydligt superkontinent, Gondwana. Lige så snart den havde indset det, kom der også en forklaring på de mærkelige familiebånd, der findes mellem dyr på den sydlige halvkugle. 11. Kortet over Gondwana viser Sydpolens vandring hen over landet. Hvad er der i virkeligheden sket? 12. Hvor og hvornår opstod kloakdyrene, og hvilken dyregruppe var på den tid deres største konkurrent? 13. Der findes ikke pungdyr i New Zealand. Hvad fortæller det os? 10. Hvor er Australiens pungdyr (eng. marsupial) opstået? Nordamerika Sydamerika Vestsibirien Nordasien Europa LAURASIA (Nordlig PANGAEA) omfatter: Nordamerika Grønland Europa Sibirien Spanien Iran Arabien Tibet GONDWANA (Sydlig PANGAEA) Sydpolen Indien Australien Afrika Istid Sydpolen Florida Sydamerika New Zealand Afrika Tibet Gondwana land Antarktis Indien Australien Polar iskappe Gletscherdannelse

7 Side 7 Dyr og planter Enorme forandringer gennem de sidste 40 millioner år har præget det australske landskab. Det har blandt andet ført til, at kænguruen er blevet udstyret med en særdeles økonomisk og højst særpræget metode til formering. Kænguruen er det eneste pattedyr, der er i stand til at opdrætte hele tre generationer samtidigt. Et foster i livmoderen, en lille unge ved brystvorten i pungen og en halvvoksen kænguru, der nu og da søger tilbage og får føde fra en anden brystvorte i pungen. Og ikke nok med det. Hvis vejret bliver dårligt kan moderen sætte udviklingen af fosteret i bero indtil forholdene bliver forbedrede. Dyr havde en fordel frem for planter da Australien tørrede ud og blev varm. De var mobile og de kunne grave sig ned. Ved at flytte nedenunder og gå i en slags dvale kan de undgå dagens hede, og de kan så vende tilbage og søge føde i de køligere aftentimer. Med få undtagelser som fx den tornede djævel på billedet tilbringer Australiens dyreliv i golde, udtørrede ørkenområder det meste af tiden under jorden. Australiens golde områder indeholder et stort antal dyr, der er afhængige af vand, især ørkenkrebsdyr og frøer. Fx overlever rejer fra den ene regntid til den næste ved at producere enorme mængder af tørkebestandige æg, der blot blæser rundt i vinden og venter på at regnen vender tilbage. Frøer overlever ved at fylde kroppen med rigelige vandmængder når der er mulighed for det og derefter grave sig dybt ned i ørkensandet. Når de er i sikkerhed skruer de ned for stofskiftet til et absolut minimum. Ved denne proces, der kaldes aestivation, kan de overleve tørke der varer i adskillige år. Som vist her i spring fremviser den røde kænguru en elegant kombination af styrke, adræthed og ynde. Kænguruen er den største langdistance-atlet i dyreriget. Det frygtindgydende hoved tilhører et lille harmløst myrespisende firben, der lever i den australske ørken. Den drikker sjældent og kan nøjes med at bevæge sig gennem dugvåd vegetation for at absorbere lidt fugt gennem huden. 14. Australien er krybdyrenes land. Hvorfor trives de så godt i dette klima? 15. Der findes kun et enkelt jagende rovdyr i Australien. Hvad hedder dyret? Hvordan og hvornår kom dyret til Australien? 16. Hvad er aestivation? 17. Australien var dækket af frodig vegetation for 40 millioner år siden. I dag er der mest tale om delvis ørken. Nævn to årsager hertil. 18. Hvordan klarede de fleste planter sig gennem denne ændring? 19. Nævn de to mest almindelige plantefamilier i Australien?

8 Side 8 Livets stamtræ Alt liv er beslægtet - et spørgsmål om evolution og genetik Hvorfor har et næbdyr andenæb? Hvorfor hopper kænguruer og hvorfor bærer de deres unger i en lomme? Hvorfor kan koalabjørne leve udelukkende af eucalyptusblade, der er giftige for andre pattedyr? Og hvorfor er Australiens planter og dyr forskellige fra det liv, man finder på andre kontinenter, specielt på den nordlige halv kugle? Det har taget mere end 200 år at finde tilfredsstillende svar på disse store spørgsmål. Svarene bygger alle på en kombination af tre kendsgerninger: Arterne ændrer sig over tid, hovedsagelig ved tilpasning til ændringer i omgivelserne. Der har været masser af tid til at de store evolutionære ændringer har kunnet finde sted. Kontinenterne er ikke stationære, men flyder rundt på Jordens overflade og fører deres biologiske liv med sig rundt. Vi har i dag udviklet så avanceret udstyr til analyse af molekyler, at vi med sikkerhed kan sige, at alt liv på Jorden har udviklet sig fra den samme grundstruktur. Det bekræfter altså de hypoteser, som Charles Darwin og andre kom frem med i midten af det 19. århundrede. Ved at analysere de små genetiske ændringer, der gradvis er sket fra den ene art til den næste, kan vi se strukturen i disse udviklingsmæssige sammenhænge, og i visse tilfælde endda give et bud på hvornår og hvor de nye arter første gang opstod. På baggrund af et utal af forskningsmæssige undersøgelser står man i dag med et billede af livets stamtræ som vist i diagrammet. Det består hovedsagelig af bakterier, træet er flad i toppen og der er i virkeligheden kun tre grene ud fra stammen. Mennesket, Homo sapiens, befinder sig på den yderste kvist langt ude på den tredje gren. GENETISK REPLIKATION Livets stamtræ GENETISK REPLIKATION Homo Sapiens NU EUKARYOTER Energi BAKTERIER ARKAEA Denne del af træet har ikke udviklet sig på noget tidspunkt siden livet opstod planter, dyr svampe En plantes vækst Den vigtigste opgave for enhver 2,8-1,7 mia. år siden: 1. Stigende mængde oxygen truer alt liv 2. Vise bakterier søger skjul inde i archaea-bakterier 3. Eukaryoter (celler med cellekerne) udvikler sig heraf 4 mia. år E V O L U T I O N Evolution gør det muligt for nye arter at hente energi fra kilder, der ligger uden for ældre, simplere organismers rækkevidde K O M P L E K S I T E T Protobakterier RNA / DNA Livets stamtræ er skudt op med ryggen til en mur af ikke-levedygtig simplicitet S I M P L I C I T E T livsform er at kunne kopiere sine gener. Det er betingelsen for, at vækst og formering kan finde sted. Når en plante gror, tvinger skyggen fra de øverste blade de nederste grene til at søge længere ud i sollyset. Noget tilsvarende er tilfældet med livets stamtræ.

9 Side 9 DNA - livets kode DNA er en forkortelse for deoxyribonukleinsyre (eng. DeoxyriboNucleic Acid). DNA er et dobbeltstrenget molekyle, der indeholder information om cellers arv. Sidekæderne i DNA-molekylets dobbeltspiral består skiftevis af sukker- og phosphat-molekyler. Fire baser optræder parvis mellem dobbeltspiralerne: Adenin(A) + Thymin (T) Guanin (G) + Cytosin (C) Baserne er bundet til sukkermolekyler (deoxyribose) i sidekæderne og holdes sammen af svage hydrogenbindinger. Den måde hvorpå de fire baser indgår i DNA-molekylet, rummer den kode med nødvendig information, der skal nedarves til næste generation af celler og individer. Farlig illusion Når vi betragter de miljømæssige problemer, som i dag truer den overbefolkede planet Jorden, kan vi ikke længere betragte mennesket som en skinnende stjerne på toppen af livets stamtræ. Hvis det ikke lykkes os at finde vores rette placering på træet og beskytte det mod flere skader, er der stor risiko for at træet bliver tvunget til at droppe sin ypperste frugt, Homo sapiens. BASER i DNA-molekylet P P S S Adenin Thymin C 5 H 5 N 5 C 5 H 6 N 2 O 2 P P S S Guanin Cytosin C 5 H 5 N 5 O C 4 H 5 N 3 O 20. Hvilke atomer i din krop er ca. 13,7 milliarder år gamle? Og hvor stammer alle de andre fra? 21. Nævn de fire bogstaver og navnene på baserne, der udgør koden i jordisk liv. 22. Hvad betyder forkortelserne RNA og DNA? 23. Hvad er en eukaryot? 24. Hvilken global katastrofe ændrede evolutionens retning for 2-2,5 milliarder år siden? 25. Hvordan påvirker denne begivenhed os den dag i dag hvert eneste sekund?

10 Side 10 Spørgsmål med svar 1. Hvorfor bruger man mineralet zirkon til datering af gamle bjergarter? Mineralet zirkon indeholder uran, der langsomt omdannes til bly gennem en kæde af radioaktive henfald. Ved at måle indholdet af bly i forhold til uranmængden, kan man beregne hvor lang tid, der er gået siden mineralets dannelse. 2. Hvor gamle er de ældste fossiler? Hvilke organismer har dannet dem? De ældste fossiler (stromatolitter) er omkring 3,5 milliarder år gamle. De er dannet af fotosyntetiserende bakterier, blågrønalger eller cyanobakterier. De menes at have haft en afgørende betydning for udvikling af ilt i atmosfæren og dermed for udviklingen af de fleste af de livsformer, vi kender i dag. 3. Hvorfor er kontinenterne permanente på Jordens overflade? Kontinenterne består af lettere materiale, hovedsagelig silikater, og de stikker derfor længst op på kontinentalpladerne, der flyder på kappen. 4. Hvordan bevæger kontinenterne sig? Hvad kaldes den geologiske videnskab, der hovedsagelig beskæftiger sig med denne proces? Kontinenterne befinder sig på hver sin kontinentalplade, der driver rundt på jordoverfladen. Hvor plader glider fra hinanden opstår der vulkanisme og nyt materiale føjes til pladerne. Når plader mødes skubbes materiale op og der dannes bjerge. Den ene ende af kontinentalpladen dykker ned i kappen og smeltes. Videnskabsområdet, der beskæftiger sig med dette emne, kaldes tektonik. 5. Hvad kaldes den geologiske proces, der skaber alle Jordens store bjergkæder? Bjergkæder skabes ved subduktion når to kontinentalplader mødes. 6. Hvilken effekt havde Pangaea på Jordens globale klima? Forstyrrelser i de globale vejrsystemer og havstrømme gav anledning til den store istid ved overgangen mellem Kultiden og Perm for ca. 280 millioner år siden. 7. Hvilke to biologiske sidegevinster fra denne periode er de mest betydningsfulde? Udvikling af frø og krybdyrs æg. 8. Hvad betyder de for os i dag? Frø fra planter indgår i en stor del af vores føde. Vores eget liv starter som et slags modificeret krybdyræg. 9. Pangaea begyndte at dele sig i to dele for omkring 200 millioner år siden. Hvad hedder de to halvdele? Laurasia og Gondwana.

11 Side Hvor er Australiens pungdyr (eng. marsupial) opstået? Pungdyrene er opstået i Pangaea, men efter deling af superkontinentet er pungdyrene blevet udkonkurreret i Laurasia af dyr, der har udviklet en beskyttende moderkage omkring deres unger. 11. Kortet over Gondwana viser Sydpolens vandring hen over landet. Hvad er der i virkeligheden sket? Sydpolen og dens iskappe har været forholdsvis stationær mens kontinenterne er drevet hen over jordoverfladen. 12. Hvor og hvornår opstod kloakdyrene, og hvilken dyregruppe var på den tid deres største konkurrent? Kloakdyr er æglæggende pattedyr. De opstod i den Australsk-Antarktiske del af Gondwana. Deres største rival på den tid var dinosaurerne. 13. Der findes ikke pungdyr i New Zealand. Hvad fortæller det os? New Zealand må have været adskilt fra Australien og Antarktis før pungdyrene ankom fra Sydamerika. 14. Australien er krybdyrenes land. Hvorfor trives de så godt i dette klima? Krybdyr er vekselvarme dyr, der har brug for varme til at sætte stofskiftet i gang før de kan bevæge sig. Australien ligger i det varme, subtropiske område, og der er forholdsvis ringe skydække det meste af året. 15. Der findes kun et enkelt jagende rovdyr i Australien. Hvad hedder dyret? Hvordan og hvornår kom dyret til Australien? Det drejer sig om en dingo. Dyret blev formodentlig bragt til Australien som kæledyr fra Indonesien for til år siden. 16. Hvad er aestivation? Aestivation er en dvaletilstand, der svarer til det vi kender hos fx pindsvin om vinteren. Her hænger dvaletilstanden blot sammen med varme og mangel på vand. Stofskiftet sænkes til et absolut minimum for at overlevelse kan finde sted. 17. Australien var dækket af frodig vegetation for 40 millioner år siden. I dag er der mest tale om delvis ørken. Nævn to årsager hertil. Kontinentet er drevet fra antarktiske breddegrader til subtropiske områder. Under den sidste istid har vandet været bundet og derfor sparsom på de mellemste breddegrader. Da Australien er meget flad findes der kun få muligheder for at hente fugten ud af luften (fx når luften afkøles ved opstigning i forbindelse med bjerge).

12 Side Hvordan klarede de fleste planter sig gennem denne ændring? De udviklede sig til hårdføre planter, der kunne beskytte deres frø mod tørke, forbedre optagelse af vand og næring og minimere vandtabet gennem bladene. 19. Nævn de to mest almindelige plantefamilier i Australien? Eucalyptus og akacier (myrtaceae og mimosaceae). Hver familie består af mere end 800 arter i Australien. 20. Hvilke atomer i din krop er ca. 13,7 milliarder år gamle? Og hvor stammer alle de andre fra? Hydrogen (brint). Hydrogen stammer fra Universets skabelse i Big Bang for 13,7 mia. år siden, hvor det blev dannet sammen med helium. Alle øvrige grundstoffer er dannet i midten af stjernerne (de lettere grundstoffer) eller i forbindelse med supernovaeksplosioner (de tungere grundstoffer). 21. Nævn de fire bogstaver og navnene på baserne, der udgør koden i jordisk liv. ATCG Adenin, Thymin, Cytosin og Guanin. 22. Hvad betyder forkortelserne RNA og DNA? Ribonukleinsyre (eng. Ribonucleic Acid) og deoxyribonukleinsyre (eng. Deoxyribonucleic Acid). 23. Hvad er en eukaryot? En celle, hvor det genetiske materiale findes i en kerne omgivet af en membran. 24. Hvilken global katastrofe ændrede evolutionens retning for 2-2,5 milliarder år siden? Atmosfæren (biosfæren) blev gradvis tilført oxygen (ilt), der er en særdeles giftig luftart for de fotosyntetiserende bakterier (cyanobakterier), der selv producerer luftarten som et spildprodukt. 25. Hvordan påvirker denne begivenhed os den dag i dag hvert eneste sekund? Vi indånder ilten, fører det rundt i kroppen og anvender det sammen med føden til at frigive energi til bl.a. muskler.