NATURVIDENSKABELIGE FODSPOR
NATURVIDENSKABELIGE FODSPOR Oplevelser med læring i Syddanmark og Schleswig-Holstein Udgivet af TMN - Turisme, Menneske, Natur
Naturvidenskabelige fodspor Udgivet af TMN - Turisme, Menneske, Natur Redaktører: Linda Ahrenkiel, Claus Michelsen, Magnus Wahlberg, Morten Rask Petersen, Achim Englert og Andreas Christian Produktion: Rosendahls A/S Oversættelse: Hans-Otto Rosenbohm Omslagsfoto: Stefanie Klingel, Lisa Iwon, Rasmus Bendixsen. http://p4.focus.de/img/gen/i/x/hbix9fna_pxgen_r_ax541.jpg, Johannes Larsen Museet, Solvin Zankl, Fjord&Bælt, Fjord&bælt. Dennis Barnekow. Colourbox
Indholdsfortegnelse TEMA FØR OG NU Kemisk livshistorie: Barnet fra Ribe.... 10 Vov at tænke: H.C. Ørsted en international videnskabsmand fra Rudkøbing... 12 Vores fælles forhistorie... 16 TEMA MAD OG DRIKKE Det glemte spisekammer: Havets køkkenhave.... 24 TEMA LAND OG VAND Filsø: Naturen indtager igen en hovedrolle ved Vestjyllands store sø.... 30 Nordsøen i forandring... 35 Følgerne af den globale opvarmning for vandstanden i havene... 38 Hvordan klarer marsvinene alt det menneskelige undervandsstøj?... 41 Lyset og synet under vand... 44 Hvorledes fisk ser os og hvorledes vi ser fiskene.... 51 TEMA FLORA OG FAUNA Fuglemaleren ved Filsø, Johannes Larsen... 56 Dykkende svin og hvalers oprindelse... 60 Skarven: En fugl vi elsker at hade.... 64 Hasselmusen, syvsoveren som ingen ser... 68 Krabber.... 74 Hajer og deres sanser... 78 Havpattedyr i Nord- og Østersøen... 84
Syddanmark-Schelswig-K.E.R.N. 9 8 1 5 2 7 3 6 4 1 Kerteminde: Fjord&Bælt, Det glemte spisekammer: Havets køkkenhave, Fuglemaleren ved Filsø, Johannes Larsen, Skarven: En fugl vi elsker at hade, Hajer og deres sanser, Krabber 2 Svendborg: Naturama, Hasselmusen, syvsoveren som ingen ser 3 Rudkøbing: Vov at tænke: H.C. Ørsted en international videnskabsmand fra Rudkøbing 4 Warder: Ache Warder, Vores fælles forhistorie, Dykkende svin og hvalers oprindelse 5 Flensburg: Phänomenta 6 Tönning: Multimar Wattforum 7 Nordsøen: Nordsøen i forandring, Følgerne af den globale opvarmning for vandstanden i havene, Hvordan klarer marsvinene alt det menneskelige undervandsstøj?, Lyset og synet under vand, Hvorledes fisk ser os og hvorledes vi ser fiskene, Havpattedyr i Nord- og Østersøen. 8 Kemisk livshistorie: Barnet fra Ribe 9 Filsø: Naturen indtager igen en hovedrolle ved Vestjyllands store sø 6 Naturvidenskabelige fodspor
Forord Kære turist i regionerne Syddanmark, Slesvig og Kiel-Eckernförde-Neumünster-Rendsburg Bogen du her har i hånden præsenter en række oplevelsesmuligheder inden for et bredt spektrum af natur og kultur i den såkaldte Interregion Sydanmark-Schlesvig-KERN, der dækker et geografi sk område omkring den dansk-tyske grænse rækkende fra Kielerkanalen i syd, til Nordsøkysten i vest, Vejle i nord og Storebælt i vest. Ud over en unik og kystnær natur byder Interregionen på en række oplevelsescentre og museer, hvor temaet er naturen og dens biologiske og fysiske fænomener. Bogen præsenterer en række fortællinger, der alle tager udgangspunkt i en destination i Interregionen, og omhandler menneskets relationer til den omgivne natur. Fortællingerne forholder sig til de udfordringer mennesket relationer til naturen aktuelt stiller os over for, og inviterer til turismeoplevelser med autentisk indhold, aktiviteter og personligt udbytte. Kombinationen af bogens fortællinger og besøg på destinationer skal overraske, vække underen, stimulere lysten til at lære mere og motivere til at forholde sig til spørgsmål vedrørende naturbeskyttelse og bæredygtighed. Bogen er et resultat af det dansk-tyske projekt TMN Turisme, Menneske, Natur, der som overordnet formål har at udvikle turismen i Interegionen gennem profi lering af denne som en oplevelsesregion. Fokus er på den moderne borgers interesse for og bevidsthed om den omgivende natur og betydningen af menneskets relationer til denne. TMN Turisme, Menneske, Natur er Medfi nansieret af INTERREG 4 A-programmet Syddanmark-Schleswig-K.E.R.N. med midler fra Den Europæiske Fond for Regionaludvikling, der siden 1991 har støttet samarbejde på tværs af landegrænserne i EU via de særlige INTERREG-programmer. Projektet har deltagelse af fem oplevelsescentre og tre universiteter: Phänomenta, Flensburg Multimar Wattforum, Tönning Arche Warder, Warder Fjord & Bælt, Kerteminde Naturama, Svendborg Flensburg Universität Christian-Albrechts-Universität zu Kiel Syddansk Universitet Derudover har en række turismeorganisationer og andre museer og oplevelsescentre i Interegionen bidraget til TMN Turisme, Menneske, Natur. Dette unikke samarbejde mellem turismeerhvervet, universiteternes forskningsmiljøer samt oplevelsescentre og museer har resulteret i den foreliggende bog, der inviterer til oplevelsesrejser i Interegionen, hvor kultur- og naturoplevelser naturligt relateres til menneskets relationer til den biologiske og fysiske omverden. Vi ønsker velkommen til Interregion Sydanmark-Schlesvig-KERN samt et godt, udbytterigt og lærerigt ophold. Professor Claus Michelsen Projektleder, TMN Turisme, Menneske, Natur Naturvidenskabelige fodspor 7
Lyset og synet under vand Andreas Christian Institut für mathematische, naturwissenschaftliche und technische Bildung/Abteilung Biologie, Universität Flensburg, Tyskland. Synet under vand er et fænomen, som er af betydning både for mennesker og for dyr, som hele tiden eller noget af tiden lever under vandet. Vand er mindre lysgennemtrængeligt end luft. Med tiltagende vanddybde forsvinder farverne lidt efter lidt, indtil der til sidst hersker totalt mørke. For fi sk og andre dyr, som lever i det dybe vand, har det ingen betydning at kunne skelne mellem farver. Dog kan mange af disse dyr udnytte det sparsomme resterende lys samt det lys, der udsendes af andre levende væsner, til grov visuel orientering. For dyr i de øverste vandlag, der gennemstrømmes af lys, er det af lige så stor betydning at kunne se, som det er for landdyr. Afbildningen i et øje med linse er dog vanskeliggjort. Lys I regionerne Syddanmark og Schleswig-Holstein KERN med deres mange kyster, badegæster og talrige forskellige dyr, som lever ved og i havet, er emnet Lyset og synet under vand allestedsnærværende. brydes ved grænsefl aden mellem luft og vand. Brydningen af lyset på øjets forside spiller en vigtig rolle for afbildningen i landhvirveldyrenes øjne, der har en linse. Under vandet forsvinder denne brydning næsten fuldstændigt. Det er normalt ikke muligt for et menneske at se skarpt under vand, medmindre man benytter dykkerbriller. Mange hvirveldyr, der lever i vandet, er imidlertid i stand til at se skarpt under Koncentration af lysstråler gennem en samlelinse i luft (A) og i vand (B). For at simplifi cere fremstillingen af lysbrydningen behandles linsen som en fl ad skive (punkteret linje). 46 Land og vand
vand, da deres øjne har linser med meget stor brydningskraft. Nogle dyr bruger regelmæssigt deres øjne både i luften og under vand. Man kan se på øjnenes form, i hvilket medium et hvirveldyr kan bruge sine øjne effektivt. På en klar dag kan man fra en bjergtop se andre bjergtoppe på mere end 100 km afstand. Under vand er synsvidden, selv når forholdene er meget gode, højst 10 m eller lidt mere. Som følge af forureninger, som absorberer eller spreder lyset, begrænses synsvidden yderligere, således at vandet ofte forekommer plumret. I vandet udfiltreres spektrets langbølgede områder først. Dykker man længere ned i klart vand, forsvinder farverne lidt efter lidt, indtil man igen befinder sig i en fuldstændig blå verden. En koralfisk, som tæt på vandoverfladen falder i øjnene på grund af sin farvepragt, vil i dybt vand fremstå uanselig og ensfarvet. I takt med at vandet bliver dybere, bliver det blålige lys også svagere og svagere, således at tusmørket for mennesker bliver til totalt mørke i ca. 60 m dybde. DYBHAVSFISK Fisk, der lever i dybt vand, har ikke brug for at kunne skelne farver fra hinanden. De har som regel store øjne, som kan udnytte endog meget små lysmængder. Således er nogle dybhavsfisk i stand til ned til ca. 1000 m dybde at udnytte den lille smule resterende lys til at opfange simple informationer fra omgivelserne. Desuden udsendes lidt lys af dyrene selv. Denne såkaldte bioluminescens anvendes af dybhavsdyrene til at finde partnere eller til at lokke bytte til. LYSBRYDNING OG AFBILDNING I HVIRVELDYRS ØJNE Man kan forestille sig spredning af lys som bølger eller stråler. Når man betragter lyset som bølger, spreder det sig langsommere i medier som vand eller glas end i luften. Materialer, som bremser lysbølgerne stærkere, betegnes som optisk tættere. Forestiller man sig lyset som stråler, så bøjes disse ved overgangen mellem to materialer med forskellig optisk densitet, idet vinklen mellem lysstrålen og grænsefladen er større i det optisk tættere medium. Vands optiske densitet er større end lufts optiske densitet. Glas har typisk en endnu større optisk densitet end vand. Gennem buede (konvekse) glaslinser samles parallelt indfaldende lysstråler. Ved en passende overfladefacon er det muligt at bryde et parallelt strålebundt med en konveks glaslinse, således at samtlige stråler forløber igennem et punkt, brændpunktet (F). Man taler derfor også om samlelinser. Brændpunktets afstand til midten af linsen betegnes som brændvidde (f). Jo kortere brænd- A B At se med dykkerbriller. Gennem lysbrydningen på dykkerbrillernes glas nedsættes afstanden til et objekt (B) i vandet tilsyneladende til 3/4 af den faktiske afstand. Det tilsyneladende objekt (A) er forstørret med faktor 4/3. vidden er, desto større er linsens brydningskraft. Denne defineres som den omvendte værdi af brændvidden i meter og benævnes som dioptrier (dpt). Samlelinsens brydningskraft stiger med overfladens krumning og med glassets optiske densitet. Hvis en linse ikke befinder sig i luften, men i vandet, falder dens brydningskraft, da der er mindre forskel mellem de optiske densiteter af glas og vand end af glas og luft (illustration side 46). Lysbrydningen i menneskenes og typiske landhvirveldyrs linseøjne (illustration side 47) sker hovedsageligt på Land og vand 47
hornhindens fremhvælving. Kammervandet bag hornhinden har en optisk densitet, som ligner destilleret vands, og er således optisk klart tættere end luft. Således danner den fremhvælvede hornhinde en effektiv samlelinse. Øjets egentlige linse bagved har en betydeligt ringere effekt på lysstrålernes forløb, da linsematerialets optiske densitet ikke ligger ret langt over den omgivende væskes optiske densitet. Mens hornhindens krumning ikke kan ændres aktivt, er linsens form variabel. Dertil anvendes den omgivende ciliarmuskel, som kan trækkes mere eller mindre sammen, således at linsen får en mere kugleagtig eller fl adere form. Ved en ændring af linseformen ændres øjets brydningskraft, således at objekter i forskellige afstande afbildes skarpt på nethinden. Ved denne proces, som kaldes akkommodation, har linsen den største krumning, når der betragtes objekter, der ligger tæt foran øjet. Øjets brydningskraft er så maksimal. Et sundt menneskeligt øje har en brydningskraft mellem 59 og 71 dioptrier. Deraf skyldes mere end halvdelen krumningen af hornhinden. Linsen alene kan ved et ungt, sundt øje kun opnå 19 til 34 dioptrier. Med tiltagende alder nærmer den øverste værdi sig den nederste, således at objekter tæt på ikke kan ses skarpt (aldersbetinget langsynethed). Grunden er, at linsens elasticitet aftager. SYNET UNDER VAND Hvis man åbner øjnene under vandet, ser man utydeligt. Da øjenvæsken bag hornhinden har omtrent samme densitet som det omgivende vand, forekommer der i vandet næsten ingen lysbrydning på øjets forside. Således mister det menneskelige øje størstedelen af sin brydningskraft, når man dykker. Der kan ikke dannes skarpe billeder på nethinden. Dykkerbriller kan hjælpe. Øjnene er så igen omgivet af luft, således at lysbrydningen fungerer på den fremhvælvede hornhinde. Ganske vist brydes lyset nu på dykkerbrillernes glasfl ade. Ser man bort fra det tynde lag glas, kan man forestille sig overgangen af lyset gennem en plan grænsefl ade direkte fra vand til luft. På grænsefl aden bøjes lysstrålerne, således at objekter i vandet forekommer at være større og tættere på (Illustration side 47). Denne effekt ses også, når man ser på fi sk i et stort akvarie. Hvilket øje hører til hvilket levende væsen? Du kan vælge mellem: Mennesket, en typisk fisk, firøjet og en frø. Prøv at fordele følgende øjne (ill. 5, ) A B C D Ill. 5: Skematiske tegninger af øjnene hos nogle hvirveldyr. Forsiden er til højre. Turkis: linse, blå: øjenvæske, rød: muskler til akkommodation, gul: nethinde. A: Frø. Den runde linse har en stor brydningskraft og muliggør skarpe afbildninger under vand. Hornhinden er moderat krummet og øger derved øjets brydningskraft i luften. B: Fisk. Linsen er rund og har således en meget stor brydningskraft. Lysbrydningen på hornhinden spiller ingen rolle under vand. Hornhinden kan derfor være flad. C: Mennesket. Den kraftigt fremhvælvede hornhinde har en stor brydningskraft i luften. Linsen er nærmest flad og bruges først og fremmest til akkommodation (nær- og fjernindstilling). D: Firøje. Lyset kan komme ind i øjet både oppefra og nedefra. Nethinden er todelt. Linsen er i skråt opadgående retning (luft) fladere end i skråt nedadgående retning (vand), således at lyset fra vandet brydes kraftigere gennem linsen end lyset fra luften. På den måde kompenseres der for den reducerede lysbrydning i vandet på hornhinden. Denne øjenform muliggør samtidig, at firøjet kan se både over og under vand. 48 Land og vand
Pupil Glaslegemet Hornhinde Linse Optisk nerve Nethinde Årehinde Skematisk tegning af det menneskelige øje. (Colourbox). En dybhavsfisk (tudsefisk). (Fotolia, Lizenz X, Frieder Werth). Land og vand 49
I de klare, lysgennemstrømmede have i det tropiske Asien har man iagttaget børn, der var trænet til at kunne se nogenlunde skarpt under vandet uden dykkerbriller. Børnenes pupiller var meget kraftigt indsnævret, således at øjnene fungerede som et hulkamera. Gennem et lille hul kan lysstråler fra en bestemt retning kun ramme et lille område på nethinden. Så er det muligt at se skarpt, selv om øjets linsevirkning er stærkt reduceret. Fisk skal klare sig uden dykkerbriller. Da der heller ikke ved fi skeøjet fi ndes lysbrydning på øjets forside, er en hvælving af hornhinden overfl ødig, som hos os mennesker og andre landdyr forøger øjets brydningskraft markant. I stedet for har fi skene meget kraftigt krummede, næsten kugleformede øjenlinser. Desuden har deres linsemateriale en klart større optisk densitet end linsematerialet i det menneskelige øje. Til akkommodationen deformeres den kugleformede linse ikke, men forskydes fremad eller bagud. ØJENFORM OG LEVEMÅDE Der er specielle udfordringer for linseøjnene hos hvirveldyr, som ser både over og under vandet. Firøjet (Anableps) er en fi sk, som normalt lever lige under vandoverfl aden. Firøjet iagttager med sine øjne både omgivelserne over og under vandoverfl aden. Dens øjne er specielt tilpasset hertil og gør det muligt for den samtidig at se skarpt med hvert øje over og under vandet. Et fi røjes øje kan man betegne som dobbeltøje. De lysstråler, der falder igennem pupilsprækken fra den øverste og nederste halvdel af synsfeltet, optages af en todelt nethinde. Øjenlinsen har et ovalt tværsnit. For de lysstråler, der falder ind fra vandet skråt nedefra, er den klart kraftigere krummet end for de stråler, der falder ind skråt oppefra fra luften. Andre hvirveldyr, der bruger deres øjne både over og under vandet, har ikke den slags mærkelige tilpasninger. I det ydre giver øjenlinsens form og hornhindens krumning et fi ngerpeg, om øjnene bruges mest til at se over eller under vandet. Mange dyr ser langt mindre skarpt end vi mennesker, således at kravene til deres optiske udstyr er langt mindre. Nogle dyr ser derimod skarpere end mennesket. Det er nok fugle, der har de mest udviklede linseøjne. Rovfugle er kendt for deres ekstremt gode syn. Nogle havfugle styrter ved jagten på fi sk fra stor højde ned i vandet og forfølger nogle gange deres bytte et lille stykke under vandoverfl aden. Deres øjne skal derfor være i stand til at danne skarpe afbildninger både over og under vandet. Disse fugle udligner tabet af brydningskraften i hornhindens fremhvælvning i vandet, idet de deformerer deres øjenlinse meget kraftigt, så øjet også under vandet opnår en tilstrækkelig stor brydningskraft. 1. I hvilken rækkefølge forsvinder farverne med tiltagende vanddybde? 2. Dybhavsfisk har tit et bizart udseende (ill. 1). Mange har en uformelig krop, en kæmpestor mund og lange, spidse tænder. Hvad har lysforholdene under vandet med det mærkværdige udseende at gøre, som mange dybhavsfisk har? 3. Ad hvilken vej når lyset udefra frem til nethinden i det menneskelige øje? Hvor brydes lysstrålerne hovedsageligt? 4. Hvordan ændres den tilsyneladende størrelse af en fisk i et stort akvarie, når man stiller sig lige foran glasruden i akvariet og iagttager fisken i forskellige afstande bag glasruden? 5. Hvorfor fungerer dette princip kun ved rigtig gode lysforhold? nethinden. pupil. Ved svagt lys kommer der ikke tilstrækkeligt lys på Der trænger kun meget lidt lys gennem den snævre end lige bag ruden. 4. I den bagerste del af akvariet synes fisken at være større det omgivende, vandige medium. igen, da linsematerialet har en større optisk densitet end de trænger ind i linsen, og når de kommer ud af linsen fremhvælvede hornhinde. Desuden brydes lysstråler, når lysbrydning sker ved overgangen mellem luften og den øjenkammer, linsen og glaslegemet. Den kraftigste 3. Lysets vej forløber gennem hornhinden, det forreste strømlinet form. meningsløs. Derfor er der ikke brug for en udpræget i det endeløse mørke. En længere forfølgelse vil være byttet alligevel slipper væk, vil det hurtigt være fortabt der en gang er fanget, ikke kommer fri igen. Såfremt ane uråd. De spidse, lange tænder sørger for, at et dyr, lettere at få fat i byttet, der nærmer sig munden uden at man hurtigt kan opsuge en stor mængde vand, er det stor elastisk mundpose og lange spidse tænder. Hvis producerer lys. I den forbindelse er det nyttigt med en lokker det ikke sjældent til sig ved hjælp af organer, der stærkt begrænset. Mange fisk lurer på deres bytte og vandet. I større dybder er den visuelle fjernorientering ved en strømlinet krop, som kun giver lidt modstand i føde eller på jagt eller flugt for fjender, udmærker sig sig hurtigt og udholdende gennem vandet på jagt efter skal tilbagelægge større strækninger. Fisk, som bevæger fisk sig ved hjælp af deres synssans, især når de hurtigt 2. I vand, der gennemstrømmes af lys, orienterer de fleste 30 m dybde er der næsten kun blåligt lys tilbage. herefter forsvinder farverne orange, gul og grøn. I 20 til 1. Allerede efter nogle få meter er det røde lys filtreret fra; 5. 50 Land og vand