Ordinarie tentamen ht 2011 för biologimomentet i Klimatförändringar orsaker och verkan.

Transkript

1 Ordinarie tentamen ht 2011 för biologimomentet i Klimatförändringar orsaker och verkan. Observera att a) dina svar måste vara läsbara för att du ska få poäng för dem, samt b) grafer måste ha axelbenämningar för att kunna ge poäng. OBS 1!! Skriv bara på ena sidan av arken. Alla tentor ska nu skannas in, och om ni håller er till en sida går detta arbete oerhört mycket smidigare. OBS 2: Numreringen av frågorna hänvisar till numreringen av FSR i kursplanen. Det fattas sålunda INTE en fråga FSR för G: Beskriva och förklara grundläggande populationsdynamiska processer. Svaret måste ge minst 6,5 poäng innehållande en rimlig förklaring till figuren. Funktionella responser anses vara viktiga inom populationsdynamiken. a) Vad är en funktionell respons? Ge ett exempel på en funktionell respons. (2p) b) Vilken roll spelar funktionella responser i syftet att förstå populationsdynamiken hos organismer? (3p) c) Diskutera eventuella skillnader och likheter mellan mutualism, parasitism och kommensalism? (3p) d) Det finns ett antal idéer om hur ekologiska samhällen struktureras. Följande figur exemplifierar ofta ett fenomen som man antar är tämligen viktig för samexistens av arter (i detta fall Galapagosfinkar, vilka är små fåglar som liknar gråsparvar). Förklara vad figuren troligen visar och vilken eller evolutionär process figuren i så fall beskriver. Förklara vilken populationsdynamisk samhällstrukturerande mekanism förmodas orsaka detta mönster. Beak betyder näbb, texten i versaler under frekvensfördelningarna är namn på olika öar i Galapagosarkipelagen, och beak depth skulle man förstås översätta med näbbdjup, men är höjden av näbben mätt vid basen. (3p)

2 2. FSR för G: Beskriva och förklara hur biologisk diversitet är fördelad över jorden. Ett godkänt svar måste på ett rimligt sätt kunna presentera hypoteser, vilket mönster hypoteserna syftar till att förklara, samt vilka data från naturen som kan användas som stöd för hypoteserna i fråga. a) Figuren nedan visar ett välkänt mönster för den globala artrikedomen. Beskriv vilket mönster figuren åskådliggör samt välj ut två av hypoteserna som syftar till att förklara detta mönster, förklara dessa hypoteser och beskriv data som stödjer eller motsäger hypotesen. Meridian är longitud, mammals är däggdjur. OBS att mönstret i sig inte kan användas som stöd för hypotesen i fråga, utan mönstret är det man vill förklara med hypotesen. (8p)

3 4. FSR för G: Beskriva och förklara orsaker till den ökande koldioxidhalten, förväntade konsekvenser för globala klimatmönster samt hur de förväntade ändringarna förväntas påverka biologiska system (delen i fetstil examineras i denna tentamen). 4 poäng eller mer krävs för godkänt. Som ni säkert vet ses klimatförändringarna som en viktig orsak till förväntade framtida utrotningar av arter. a) Beskriv vilka organismer som man först förväntar sig får problem med klimatförändringarna och vilka habitat dessa organismer finns i idag. (2p) b) Väldigt få, om ens några arter har försvunnit som en effekt av den nuvarande klimatförändringen. Dock finns det en del olika förändringar (med detta menar jag att något i organismernas liv har förändrats) i biologiska samhällen som tyder på att en temperaturökning faktiskt har skett under de senaste åren. Vilka två konkreta biologiska förändringar är vanliga, och beskriv några organismer som visar dessa förändringar? (3p) c) Vad är ett biom? Välj ut ett biom utanför Arktis och Antarktis och beskriv kortfattat hur de förväntade klimatförändringarna kommer att påverka det biomet. (2p) 5. FSR för G: Förstå och analysera enkla biologiska modeller av tvåartssystem Båda underfrågorna måste besvaras i huvudsak korrekt för G Under kursens gång har vi diskuterat Lotka-Volterras predator-bytesdjursmodel med följande komponenter:

4 Byte N: dn/dt = rn anp och Predator P: dp/dt = fanp qp där dn/dt = hastigheten på bytets populationsändring, dp/dt motsvarande för predatorn, N och P bytets och predatorns täthet, r = bytets per capita ökningstakt, a är predatorns attackeffektivitet (an = funktionell respons), f = predatorns konversionseffektivitet och q = predatorns per capita mortalitetshastighet a) Beskriv grafiskt den klassiska Lotka-Volterra predator-bytesdjursmodellen, som varken har självbegränsning av bytet eller predatorn. Förklara hur tätheten av predatorer och byten kommer att variera över tiden. b) Föreställ dig att predatorn av något skäl blir mer effektiv. Hur påverkar detta predatorns isoklin, och vilka parametrar eller variabler är det som påverkas i den matematiska modellen ovan? c) Nu är ju antagandet att byten inte har någon resursbegräsning aningen orimlig. Beskriv på liknande sätt som ovan den mer komplexa varianten av ovanstående modell, där bytespopulationen har självbegränsning (dvs det finns ett K, en bärförmåga, för bytespopulationen). Hur påverkar detta populationsdynamiken för predator- och bytespopulationen? Hur påverkas jämviktstätheter och stabiliteten av systemet om K för bytet ökar?

5 VG-frågor 1. FSR för VG. Utifrån givna populationsdata kunna konstruera en enkel populationsmodell med två ingående populationer och utifrån denna modell kunna förstå och förklara hur populationsantalet för de två populationerna utvecklas över tiden. Svaret måste innehålla korrekta grafer, korrekt angivna slutpunkter och korrekt angivna startpunkter. Förklaringen till vad som händer måste vara rimlig och visa att du förstått dina grafer. Lotka-Volterras enkla konkurrensmodell beskrivs av: dn 1 /dt= r 1 *N 1 *((K 1 -N 1 -alfa 12 *N 2 )/K 1 ) och motsvarande för art 2, där N x är antalet individer i population x, alfa xy är ett mått på den effekt en individ av population y har på K x, K x är bärförmågan för population x och r x är per capita ökningstakten för population x. I dag stod det i tidningen att tvättbjörnar snart befaras etablera sig i Sverige. Tvättbjörnarna ses ofta i Danmark, där de har invaderat från Tyskland. I Tyskland är tvättbjörnarna vanliga och antas härstamma från amerikanska truppers tvättbjörnsmaskottar. Naturvårdsmyndigheter i Sverige är något oroliga för vad som kommer att hända om (när?) tvättbjörnar etablerar sig i Sverige. Tvättbjörnar är rovdjur, som antas få stor betydelse för organismer i våtmarker. Ett annat infört, redan väletablerat rovdjur, som vi redan vet har stort inflytande på fågeltätheten i dessa miljöer, är mink. Minkar och tvättbjörnar kommer förmodligen i viss mån konkurrera med varandra, men hur vet vi inte riktigt. Illustrera med Lotka-Volterramodellen för mellanartskonkurrens en situation där tvättbjörnar utkonkurrerar mink från våtmarkerna. Med andra ord, visa med Lotka-Volterradiagrammet hur tvättbjörnar etablerar sig och alltid lyckas konkurrera ut minkar. Ange axelbenämningar, startpunkter och slutpunkter tydligt samt förklara vad som händer. Nu tror jag inte att tvättbjörnar kommer att lyckas att utkonkurrera minkar från våtmarkerna. Använd samma modell men i ett nytt diagram för att visa hur systemet skulle se ut om tvättbjörnar och minkar samexisterar i våtmarkerna (dvs ange axelbenämningar, startpunkter och slutpunkter tydligt samt förklara vad som händer). Förklara även vad som bör gälla för de båda arternas resursutnyttjande när de samexisterar. 2. FSR för VG: Diskutera kopplingen mellan populationsdynamiska processer och de förväntade effekterna av klimatförändringar på den lokala, regionala och globala biologiska mångfalden. Svaret måste innehålla en rimlig koppling mellan populationsdynamisk teori, de abiotiska faktorer som klimatförändringarna kan tänkas förändra samt effekten man rimligen som konsekvens kan förvänta sig på utbredningen av den organismen du valt på olika rymdmässiga skalor. Välj en organism utanför Arktis eller Antarktis vars täthet du tror kommer att påverkas positivt eller negativt av klimatförändringarna. Beskriv hur du förväntar dig att

6 klimatförändringarna kan påverka populationsdynamiska processer hos denna organism. Diskutera hur denna påverkan kommer att förändra utbredningen av denna art på lokal, regional och global skala.