Urvalsprov i miljövetenskap 2008

Transkript

1 Urvalsprov i miljövetenskap 2008 Modellsvar Biologi ysik Kemi Geografi Biologi råga B1. Om påståendet enligt din mening är riktigt, svara och om påståendet enligt din mening är felaktigt, svara. Maximipoäng för frågan är 15. Påstående otosyntetiska växter producerar syre I mutualism gör sig bytet giftigt för rovdjuret I växternas kärlsträngar finns en veddel och en bastdel Bara de metanproducerande bakterierna producerar metan Metan och kvävedioxid är växthusgaser Växter har proteiner enbart i fröna Mutation är det enda sättet, där nya egenskaper uppstår i organismer Med genteknologi produceras redan nu läkemedel Levern är den viktigaste utsöndringsplatsen av hormoner hos människan Mikrober har en central roll i kvävets kretslopp Gröna växter är en viktig grupp av primärproducenter Däggdjuren har utvecklats från ödlor De röda blodcellerna skyddar organismen mot mikrobiella sjukdomar Det uppstår hela tiden nya arter på jordklotet Mykorrhiza förekommer i finska skogar Svar råga B2 i biologi Definiera eller beskriv kort följande termer. ör ett fullständigt rätt svar ges tre poäng. ör ett delvis rätt svar ges en eller två poäng. B2a) Kemosyntes Kemosyntetiska bakterier producerar alla organiska ämnen de behöver från koldioxid genom använda oxidering av oorganiska ämnen som energikälla. B2b) Biotop Biotop avser vissa organismers livsmiljö, t.ex. är skogen vissa fåglars och växters livsmiljö.

2 B2c) Bekämpningsmedel Ett bekämpningsmedel är ett ämne, som används för att förhindra eller minska på orsakare av växtsjukdomar, skadedjur eller ogräs. B2d) Diffus belastning En belastning av näringsämnen (såsom kväve eller fosfor) eller mikrober från flera olika källor (enskilda hushåll, jordbruk, åkrar, skogar), där belastningen från en enskild källa är liten. B2e) Genetisk information Den information, som finns i DNA-strukturen och som bestämmer cellens funktioner och går vidare till avkomman.

3 ysik råga 1. En bil rör sig på en våt, isig väg med hastigheten 89 km/h. riktionskoefficienten mellan bilen och isen är med låsta bromsar 0,11. Antag, att bilen rör sig rakt fram på en vågrät väg. Bilens massa är 1450 kg. (g=9,81 m/s 2 ) (15 p) a) Hur stor är friktionskraften mellan bilen och isen vid inbromsning? (5 p) μ=μn, N=mg μ=μmg=0,11*1450 kg*9,81 m/s 2 =1565 N 1600 N riktionskraften är c N. b) Hur lång bromssträcka behövs för att bilen stannar om enbart inbromsningens friktionskraft dämpar bilens framfart? (5 p) Bilens rörelseenergi omvandlas till friktionskraft E kin =μ*s mv 2 /2=μmgs s=v 2 /(2μg)=(89 000/3600 m/s) 2 /(2*0,11*9,81 m/s 2 )= 283 m 280 m Bromssträckan är 280 m. c) Hur många procent skulle bromsningssträckan ha förkortats om bilen rört sig enligt hastighetsbegränsningen 80 km/h? (5 p) Bromssträckan är proportionell till rörelseenergin, som är proportionell till kvadraten på hastigheten. Procentandelen är således: 100*( )/89 2 = 19,2% 20 % Bromssträckan skulle ha minskat c. 20 %. råga 2. En laser, som producerar pulser inom pikosekundområdet, fungerar på pulsfrekvensen 4,0 MHz och varje puls på cirka 20 ps har en totalenergi på 5,0 µj. (15 p) a) Hur stor är laserns maximieffekt under pulsen? (3 p) P=E/t=5,0 μj/20 ps=250000w=250 kw b) Hur lång tid är det mellan pulserna? (3 p) Tiden mellan pulserna är 1/f=1/ 4 MHz=2,5*10-7 s=0,25 μs c) Vilken är laserns genomsnittliga effekt? (3 p) Pave=5,0 μj/0,25 μs=20 W (tai P=4,0 MHz*5,0 μj=20 W)

4 d) Om man antar att laserljuset rör sig med ljusets hastighet i vakuum (3,0*10 8 m/s), hur många cm lång är ljuspulsen? (4 p) Pulsens längd är lika lång som det avstånd pulsens framkant rör sig under pulsens gång s=vt=3,0*108 m/s 20*10-12 s=0,60 cm Ljuspulsens längd är 0,6 cm. e) Ljuset våglängd är 1064 nm. Vilket våglängdsområde har lasern i fråga? (2 p) 1064 nm är infrarött ljus (när-infrarött)

5 Kemi råga K1. Beskriv kort följande bindningstyper och ge ett exempel på en kemisk förening, där ifrågavarande bindningstyp förekommer. a) Kovalent bindning (3 p.) När icke-metaller reagerar sinsemellan uppstår en kovalent bindning med gemensamma elektronpar. Atomer med kovalent bindning bildar vanligen molekyler. Exemel: O2, CH4 b) Dubbelbindning (3 p.) I kovalenta bindningar kan det också vara två bindande elektronpar (dubbelbindning). De här är viktiga speciellt inom organisk kemi. Kolväten delas in i mättade och omättade kolväten beroende av om bindningarna mellan kolatomerna är enkla eller inte. Exemel: H2C=CH2 c) Jonbindning (3 p.) Jonbindning uppkommer vanligen när en metall och en icke-metall reagerar med varandra. I jonbindning är elektronegativitetsskillnaden mellan bindatomerna så stor (större än 1,6-1,8), att den elektropositiva metallen avlåter en eller flera elektroner åt den mera elektronegativa icke-metallen och blir positiv. Det uppstår katjoner och anjoner, som hålls ihop av elektrostatiska krafter. Exemel: Li, LiCl, NaCl d) Vätebindning (3 p.) En vätebindning kan uppkomma när väteatomen har bundits kovalent till någon starkt elektronegativ atom (, O, N). Väteatomen i dessa bindningar har en stark positiv partiell laddning. luor-, syre- eller kväveatomerna har för sin del en stark negativ partiell laddning. Det uppkommer en dubbeldipolär växelverkan, där en molekyls positiva väteatomer nu kan bindas till den andra molekylens -, O- eller N-atomer. Den uppkomna vätebindningen är en rätt stark bindning. I stora molekyler kan en vätebindning uppkomma också mellan laddade partier i samma molekyl. I naturen har vätebindningen en mycket stor betydelse. Vattnets för livet viktiga egenskaper kan förklaras med vätebindningar, likaså proteiners och DNA:s strukturer. Exemel: H2O---HOH, H---H, H3N---HNH2, H3N---HOH e) Metallbindning (3 p.) En ren metall innehåller enbart metallatomer, som binds till varandra med metallbindningar. Varje atom har avlåtit 1-3 elektroner och bildat en positiv jon. De avlåtna elektronerna är gemensamma för alla metalljoner. Så uppkommer metallbindning och metallgitter, där elektronerna kan röra sig fritt mellan de tättpackade positiva jonerna. De fritt rörliga yttre elektronerna håller med sina elektriska dragningskrafter ihop de positivt laddade metallatomerna. Metallernas goda ledningsförmåga grundar sig på de fritt rörliga bindingselektronerna. Ogenomskinligheten beror på metallernas täta struktur. Metaller glänser eftersom ljuset

6 återspeglas när det träffar det rörliga yttre elektronskalet. Den täta strukturen medför också en god värmeledningsförmåga. Exemel: Ag, e, Cu... råga K2 a) Betrakta reaktionen mellan två aminosyror glycin (C 2 H 5 NO 2 ) och cystein (C 3 H 7 NO 2 S). b) Vad avses med proteinernas primär-, sekundär- och tertiärstrukturer (6 p.)? Aminosyrorna är föreningar, som har en aminogrupp NH 2 och en karboxylgrupp COOH.. När två aminosyramolekyler går ihop, reagerar den ena molekylens karboxylgrupp med den andra molekylens aminogrupp. Det uppstår en dipeptid med peptid- eller amidbindning. Vattenmolekylen avspjälks, vilket betyder att det är en kondensationsreaktion. T.ex.: COOH-CH2-NH2 + HOOCCH(NH2)CH2SH COOH-CH2-NH-COCH(NH2)CH2SH+ H2O glycin cystein gly-cys HOOCCH(NH2)CH2SH + COOH-CH2-NH2 HOOC-CH(CH2SH)-NH-CO-CH2NH2+ H2O cystein glycin cys-gly Alltsomallt kan två olika aminosyror tillsammans bilda fyra olika dipeptider, eftersom det är möjligt att två glycinmolekyler reagerar med varandra eller att två cysteinmolekyler reagerar med varandra. Så kan glycin och cystein bilda följande dipeptider: cys-cys, glygly, cys-gly och gly-cys. I reaktioner som katalyseras och kontrolleras av enzymer uppstår selektivt bara en peptidtyp. Den bindning, som aminosyrorna bildar, kallas sålunda peptidbindning. När två aminosyror går ihop, uppkommer en dipeptid, när tre aminosyror går ihop, uppkommer tripeptider osv. Eftersom det runt peptidbindningen finns rikligt med elektroner, påminner bindningen mellan kol- och kväveatomerna mera en dubbelbindning än en enkel sådan: den är styv och bildar molekylens platåställe. Det här har betydelse vid uppkomsten av proteiners sekundär- och tertiärstruktur. I de flesta peptidbindningar är syre- och väteatomerna på olika sidor om bindningen (trans). När många (10-100) aminosyor går ihop med peptidbindningar (polykondensation av aminosyror) uppstår polypeptider. Om det finns över 100 aminosysor I kedjan, är det frågan om ett protein eller äggviteämne. Naturens äggviteämnen är således polypeptider, som bildats av aminosysor. Primärstrukturen avser aminosyrornas ordning (sekvens) i peptidkedjan. Sekundärstrukturen är polypeptidkedjans spiralstruktur. Det att den ofta är vriden beror på vätebindningar mellan olika delars C=O- och N-H-grupper. Med hjälp av dem består spiralens form. Tertiärstrukturen avser spiralens form, t.ex. rak, veckad eller klotformad. Den är till stor del beroende av vätebindningarna mellan de olika delarna. Övriga bindningar, som inverkar, är jonbindningar mellan NH och COO - -grupper.

7 Geografi råga M1. Granska problem gällande ökningen av matproduktionen på jordklotet. (15 p) Bakgrund till problemen (2 p): Befolkningstillväxten (fler munnar att mätta) Ökande välstånd och därtill hörande faktorer: Ökning av mängden föda per capita (kalorimängd per person) örändring av födans kvalitet (mera proteiner, speciellt kött- och fiskprodukter) Ökningen av köttproduktionen leder till ökad efterfrågan på spannmål, vilket kan försvåra näringssituationen i u-länderna Problemen (13 p): Ekonomiska problem (1 p) Utgångspunkten är att inget hungerproblem skulle finnas om all föda skulle distribueras jämnt mellan jorden invånare Priset på mat stiger om och när efterfrågan ökar Problem i anslutning till distribution, marknadsföring och lagring av livsmedel speciellt i u-länder Sociala problem (4 p) Ett kapitalintensivt, industriellt jordbruk behöver inte mycket arbetskraft, varför landsbygden avfolkas och befolkningen flyttar till städerna, som ofta redan är överbefolkade Outbildade människor på landsbygden hotas av arbetslöshet Problem i anslutning till markägande Ekologiska problem (6 p) Ny mark röjs i skogsområden: skadlig inverkan på markanvändning och biodiversitet Överfiskning Problem i anslutning till akvakultur (kustområden och mangroveområden tas i odlingsbruk) Traditionella biotoper försvinner eftersom skördenivån vanligen är lägre vid traditionell odling Ökad gödsling, belastning och eutrofiering av vattendrag Problem i anslutning till konstbevattning: minskning av vattenresurser, försaltning av marken Det finns mycket för jordbruk olämpliga områden, alltför kalla områden nära polerna och bergstrakter samt de inre delarna av tropiska skogsområden svårt att utöka odlingsarealen Problem i anslutning till förändringar i kultur och traditioner (1 p) En direkt överföring av västerländsk jordbruksteknik har i praktiken visats vara en dålig lösning Men och risker förknippade med teknologi och transporter (1 p)

8 råga M2. Globala olägenheter förknippade med turism. Granska också hur turismens olägenheter kommer till uttryck i Egypten, inland och Thailand. (15 p) Bakgrund till problemen (3 p): Befolkningstillväxten Mera människor Proportionellt ännu mera turister eftersom jordens åldersstruktur inte är jämn utan ungdomlig ( turisten föds som 20-åring ) Ökande välstånd och därtill hörande faktorer: Turism är möjlig bara för rika Ökat välstånd ökar kraftigt turismen Ju rikare samhälle, desto längre är turistavstånden Skadlig inverkan (12 p): Sociala problem (3 p) Dålig behandling av lokalbefolkningen. Samma gärning är inte straffbart överallt, u-landet kan ha outvecklad lagstiftning Ökad kriminalitet och prostitution (speciellt Thailand) Spridning av sjukdomar (Egypten, Thailand) Droger Terrorism (speciellt Egypten) Bullerproblem (t.ex. inland) Ekologiska problem (7 p) Energiförbrukning, speciellt oljeförbrukning (Egypten, Thailand, inland) Vattenförbrukning i torra områden (Egypten) Avfalls- och avloppsvattenproblem i turistcentra (Egypten, Thailand) Minskad biodiversitet i turistcentra (Egypten, Thailand, inland) Spridning av skadliga nykomlingsarter (Egypten, Thailand) Kulturrelaterade problem (1 p) örändring av traditionellt leverne (Egypten, Thailand) isker för kulturminnesmärken (Egypten) Olycksrisker (Egypten, Thailand) (1 p)