Miten evoluutiota voidaan tutkia?
Evoluutiota voidaan todistaa fossiilien lisäksi, selvittämällä niiden perintötekijöitä. Lisäksi esimerkiksi voidaan tutkia kasvien tai eläinten sopeutumista ympäristöön, joka selittyy evoluution avulla. Biologisen ja geologisen tutkimuksen yhteydessä, voidaan tutkia tarkemmin niiden levittäytyneisyyttä liittyen kulloiseenkin vallinneeseen ympäristö olosuhteeseen. Esimerkiksi lajeja jotka esiintyvät vaan tietyllä alueella, kutsutaan kotoperäisiksi eli endeemisiksi lajeiksi. Darwin keksi teorian lajien välinen taistelu eli olemassaolon taistelu. Vahvin selviää ja jättää perintönsä jälkeläisille ja niistä saattaa lajiutua uusia lajeja. Kaksi saman lajin yksilöä voi erota ja muuttua jonkin verran toisiksi, sopeutumisen myötä, mutta ne voivat silti lisääntyä eli olevat samaa lajia eroista huolimatta, eli ovat eri rotuja.
Molekyylievoluutio
Vertaileva anatomia ja alkionkehitys
Molekyylievoluutio
- Molekyylievoluutiossa keskitytään lähinnä DNA ja RNA rakenteiden evoluution, joka käytännössä siis tarkoittaa geenien evoluutiota. Tätä ylläpitää mutaatiot, jotka tuottavat kantajalleen erilaisia ominaisuuksia. Jos mutaatio on yksilölle hyödyllinen, niin se ajan saatossa alkaa yleistymään. Varsinaisten molekyylien evoluutiolla voidaan tarkastella lähinnä lajiutumisen ajankohtaa eli ne toimivat ns. molekyylikellona. Molekyylien muuntuminen ajan saatossa näkyy erityisesti joissain -globiineissa ja sytokromi-C:ssä.
Vertaileva anatomia ja alkionkehitys
- Anatomisen rakenteen samankaltaisuus esim. käsi-, tassu- ja lepakonsiipi muistuttavat rakenteeltaan samaa, joten voidaan päätellä niillä olevan yhteinen kantamuoto nk. homologiset rakenteet, vaikka ne ovat toiminnallisesti erilaisia, joka johtuu niiden sopeutumisesta ympäristöön. Kun taas linnun ja perhosen siiven rakenne on täysin erilainen, mutta niiden toiminnallisuus on sama. Tälläistä kutsutaan analogiseksi rakenteeksi. Kun eri lajit kehittyvät rakenteeltaan tai toiminnaltaa samankaltaisiksi, niin tätä kutsutaan konvergenssiseksi evoluutioksi. Lisäksi surkastumat ovat merkki siitä että kantamuodolla oli hyötyä tietystä rakenteesta, mutta evoluution saatossa rakenteen merkitys on hävinnyt (häntäluu).
- Alkionkehitys huomataan samankaltaisiksi esimerkiksi kalan, linnun ja ihmisen välillä, jotka kaikki kuuluvat selkärankaisten ryhmään ja aivan aluksi muistuttavat kaikki samanlaisilta, eli ovat samaa kantamuotoa.
Populaation evoluutio
Populaatiolla tarkoitetaan tietyllä alueella tiettyyn aikaan elävää yhteisöä joka koostuu saman lajin edustajista ja jotka voivat saada keskenään lisääntymiskykyisiä jälkeläisiä. Luonnossa populaatiot voivat olla eristäytyneitä (isolaatio) tai vierekkäin. Yksilöt voivat olla sekaisin ympäriinsä tai ryhmittäytyneinä. Populaatio on varsinaisen evoluution pienin yksikkö ja muutos kohdistuu nimenomaan populaatioon, vaikka luonnonvalinta kohdistuu yksilöön. Sukupolvien aikana lisääntymiskyvyn erot johtavat geneettisiin muutoksiin eli se on mikroevoluutiota. Kaksi samanlaista lajia alkavat muuttumaan geneettisesti kun ne elävät erilaisissa ympäristöissä. Tarpeeksi kauan jatkunut eristäytyneisyys johtaa eri lajien syntyyn, makroevoluutioon, joita voi olla anageneesi (hiljalleen lajiutuminen) ja gladogeneesi (hyppäyksittäinen lajiutuminen). Myös jokin muu isolaatio voi johtaa uuteen lajiin kun yksi populaatio eristäytyy ja alkaa muuntuun esim. ympäristö, ajallinen isolaatio tai sukusoluisolaatio. Tiettynä aikana populaatiossa esiintyvien geenien joukko on populaation geenipooli.
Mitä vähemmän populaatiossa on porukkaa, niin sitä suurempi on sattuman vaikutus yksilöihin (geeneihin). Esimerkiksi luonnonmullistus voi johtaa pullonkaulailmiöön. Samantyyppinen ilmiö voi myös olla, kun muutama populaation jäsen pääsee asuttaan uuden alueen ja niiden geenit lähtevät leviämään (nk. perustajavaikutus). Huomaa että molemmissa tapauksessa vaikuttaa sattuma, eikä luonnonvalinta ja parhaiten sopeutunut yksilö. Populaatiosta saattaa muuttaa porukkaa toiseen populaatioon, jota kutsutaan geenivirraksi. Populaatiossa voi tapahtua myös valikoitua pariutumista, jossa tietynlaiset yksilöt lisääntyvät keskenään, ja muistuttavat fenotyyppisesti enemmän toisiaan, kuin populaation porukassa keskimäärin ja kun menee liian pitkälle, niin puhutaan sisäsiittoisuudesta.
Ympäristön aiheuttama muuntelu voi tehdä kahden saman lajin edustajasta hyvinkin erilaisia eri olosuhteissa. Eri paikoissa kasvavat kasvit voivat kasvaa eri kokoisiksi, valaistuksen ansiosta. Tai eläimet kaupungissa ja maalla hankkivat ravinnon erilailla, joten he alkavat muuntua vallitsevaan tilanteeseen. Nämä ovat ns. hankittuja ominaisuuksia, jotka antavat yksilölle paremman kyvyn selvitä ks. ympäristössä.
Mutaation aiheuttama muuntelu voi antaa valintaedun yksilölle. Hyvä mutaatio antaa paremmat eväät lisääntyä enemmän ja tätä kautta se vahvistuu. Suvullinen lisääntyminen on siinä mielessä parempaa koska se antaa mahdollisuuden uusille sopeutumisille, kuin taas suvuton lisääntyminen on tehokasta, mutta se ei johda yhtä hyvään monimuotoisuuteen.
Luonnonvalintaan vaikuttaa sekä bioottiset että abioottiset tekijät. Tasapainottavasta valinnasta puhutaan silloin kun ääripäät leikataan käyrältä pois ja valinta suosii keskimääräistä ominaisuutta. Tämä voi olla silloin kun jotkut ääripäät jäävät helposti petojen armoille. Hajottava valinta suosii taas juuri niitä ääripäitä eikä keskimääräiset yksilöt pärjää. Pitkään jatkuessa hajottava valinta voi luoda ääripäistä uudet eri lajit.
Mitä vähemmän populaatiossa on porukkaa, niin sitä suurempi on sattuman vaikutus yksilöihin (geeneihin). Esimerkiksi luonnonmullistus voi johtaa pullonkaulailmiöön. Samantyyppinen ilmiö voi myös olla, kun muutama populaation jäsen pääsee asuttaan uuden alueen ja niiden geenit lähtevät leviämään (nk. perustajavaikutus). Huomaa että molemmissa tapauksessa vaikuttaa sattuma, eikä luonnonvalinta ja parhaiten sopeutunut yksilö. Populaatiosta saattaa muuttaa porukkaa toiseen populaatioon, jota kutsutaan geenivirraksi. Populaatiossa voi tapahtua myös valikoitua pariutumista, jossa tietynlaiset yksilöt lisääntyvät keskenään, ja muistuttavat fenotyyppisesti enemmän toisiaan, kuin populaation porukassa keskimäärin ja kun menee liian pitkälle, niin puhutaan sisäsiittoisuudesta.
Ympäristön aiheuttama muuntelu voi tehdä kahden saman lajin edustajasta hyvinkin erilaisia eri olosuhteissa. Eri paikoissa kasvavat kasvit voivat kasvaa eri kokoisiksi, valaistuksen ansiosta. Tai eläimet kaupungissa ja maalla hankkivat ravinnon erilailla, joten he alkavat muuntua vallitsevaan tilanteeseen. Nämä ovat ns. hankittuja ominaisuuksia, jotka antavat yksilölle paremman kyvyn selvitä ks. ympäristössä.
Mutaation aiheuttama muuntelu voi antaa valintaedun yksilölle. Hyvä mutaatio antaa paremmat eväät lisääntyä enemmän ja tätä kautta se vahvistuu. Suvullinen lisääntyminen on siinä mielessä parempaa koska se antaa mahdollisuuden uusille sopeutumisille, kuin taas suvuton lisääntyminen on tehokasta, mutta se ei johda yhtä hyvään monimuotoisuuteen.
Luonnonvalintaan vaikuttaa sekä bioottiset että abioottiset tekijät. Tasapainottavasta valinnasta puhutaan silloin kun ääripäät leikataan käyrältä pois ja valinta suosii keskimääräistä ominaisuutta. Tämä voi olla silloin kun jotkut ääripäät jäävät helposti petojen armoille. Hajottava valinta suosii taas juuri niitä ääripäitä eikä keskimääräiset yksilöt pärjää. Pitkään jatkuessa hajottava valinta voi luoda ääripäistä uudet eri lajit.
ELIÖKUNNAN JÄRJESTÄYTYMINEN
Eliöiden nimeämistä ja luokittelua kutsutaan taksonomiaksi. Luokittelussa voidaan hyödyntää anatomisia eroja, käyttäytymisen vertailua (soidinmenot), yksilön kehitystä, sekä molekyylibiologisia eroja (perimä, proteiinit).
Eliöt luokitellaan solurakenteen perusteella kahteen ryhmään (huom. viruksia ei luokitella):
1. ESITUMALLISET eli alkeiseliöt, eli prokaryootit. Ne ovat pieniä yksisoluisia eliöitä, joiden perintöaines sijaitsee solulimassa rengasmaisessa kromosomissa. Lisääntyvät suvuttomasti jakautumalla. Esitumalliset jatkojaetaan kahteen kuntaan arkit ja bakteerit. Arkit ja bakteerit eroavat toisistaan rakenteellisesti ja toiminnallisesti. Arkit muistuttavat enemmän tumallisia eliöitä kuin bakteereja ja ne ovat sopeutuneet poikkeuksellisiin oloihin. Bakteereita löytyy monenlaisia; hajottajat, syanobakteerit, symbiontit bakteerit ja patogeeniset bakteerit.
2. TUMALLISET eli aitotumaiset eli eukaryootit, joilla on siis tuma, joka sisältää perintöaineksen lineearisissa kromosomeissa. Eukaryooteilla on myös erillisiä kalvon ympäröimiä soluorganelleja. Voi muodostaa monisoluisia kokonaisuuksia eri tehtäviin. Lisääntyy suvullisesti. Monisoluisten aitotumaisten eli eukaryoottien kolme kuntaan ovat kasvit, sienet ja eläimet, sekä alkueliöt (protoktistit), joita ei voida luokitella kolmeen muuhun. Tumallisten tumaa ympäröi tumakotelo ja lisäksi kasveilla ja sienillä on erillinen soluseinä, joka siis eläinsolusta puuttuu.
Toinen tapa on käyttää luokitteluun superkuntia, jotka olisivat bakteerit, arkkibakteerit ja eukaryootit sekä neljäs pääryhmä yksisoluiset aitotumaiset alkeiseliöt (mm alkueläimet, hiivat), sekä monisoluiset levät. Joista esitumaisista muodostui alkuunsa bakteerit ja arkkibakteerit.
Eliöt luokitellaan solurakenteen perusteella kahteen ryhmään (huom. viruksia ei luokitella):
1. ESITUMALLISET eli alkeiseliöt, eli prokaryootit. Ne ovat pieniä yksisoluisia eliöitä, joiden perintöaines sijaitsee solulimassa rengasmaisessa kromosomissa. Lisääntyvät suvuttomasti jakautumalla. Esitumalliset jatkojaetaan kahteen kuntaan arkit ja bakteerit. Arkit ja bakteerit eroavat toisistaan rakenteellisesti ja toiminnallisesti. Arkit muistuttavat enemmän tumallisia eliöitä kuin bakteereja ja ne ovat sopeutuneet poikkeuksellisiin oloihin. Bakteereita löytyy monenlaisia; hajottajat, syanobakteerit, symbiontit bakteerit ja patogeeniset bakteerit.
2. TUMALLISET eli aitotumaiset eli eukaryootit, joilla on siis tuma, joka sisältää perintöaineksen lineearisissa kromosomeissa. Eukaryooteilla on myös erillisiä kalvon ympäröimiä soluorganelleja. Voi muodostaa monisoluisia kokonaisuuksia eri tehtäviin. Lisääntyy suvullisesti. Monisoluisten aitotumaisten eli eukaryoottien kolme kuntaan ovat kasvit, sienet ja eläimet, sekä alkueliöt (protoktistit), joita ei voida luokitella kolmeen muuhun. Tumallisten tumaa ympäröi tumakotelo ja lisäksi kasveilla ja sienillä on erillinen soluseinä, joka siis eläinsolusta puuttuu.
Toinen tapa on käyttää luokitteluun superkuntia, jotka olisivat bakteerit, arkkibakteerit ja eukaryootit sekä neljäs pääryhmä yksisoluiset aitotumaiset alkeiseliöt (mm alkueläimet, hiivat), sekä monisoluiset levät. Joista esitumaisista muodostui alkuunsa bakteerit ja arkkibakteerit.
Elämän synty maapallolle
Noin 4,6 miljardia vuotta sitten syntyneelle maapallolle alkoi Prekambri kaudella kehittyä kemiallisen evoluution seurauksena orgaanisia eliöitä. Hapen tuleminen ja maapallon jäähtyminen sekä veden lisääntynyt nestemuoto alkoi kehittää eliöitä niin että jo oli selkärangattomia pehmeitä eläimiä. Kunnes alkoi paleotsooinen kausi kun alkoi tulla paljon kaloja ja kehitys jatkui muiksi matelijoiksi, sekä kasvit kehittyivät laajalti. Tämän jälkeen alkoi mesotsooinen kausi ja dinosaurukset ja muut matelijat kehittyivät sekä linnut ja kasvit jatkoivat monimuotoisuuttaan. Tämän kauden lopussa dinot kuolivat sukupuuttoon. Seuraava kausi oli kenotsooinen eli alkoi kehittyä nisäkkäitä ja koppisiemenisten kasvien kehitys lisääntyi ja tätä jatkumoa myötä ihmisten kausi alkoi. Sukupuutot ja mannerten liikkuminen on vahvasti vaikuttaneet eri kausien syntyyn.
Kasvien kehittyminen
Ensimmäisten miljardien vuosien aikana elämä oli keskittynyt lähinnä vesiympäristöön mm. meriin. Vasta noin 460 miljoonaa vuotta sitten elämä levisi pikkuhiljaa myös maalle, joista ensimmäisenä lähinnä kasvit ja sienet alkoivat elää maalla. Alunperin kasvit kehittyivät monisoluisista levistä ja niille alkoi muodostua moninaisia erikoispiirteitä, kuten selluloosa soluseinä, fotosynteesi koneisto, varastomekanismit tärkkelyksen muodostamiseen, lisääntyminen suvullisesti. Lisäksi kasvien erikoispiirteenä maaelämään sopivaksi on varren ja pinnan vahamainen rakenne (kutikula), joka estää vettä haihtumasta, ilmaraot CO2 ja O2 vaihdunnalle.
Kasvit luokitellaan ei-putkilo (sammalet) ja putkilokasveihin (itiö- ja siemenkasvit). Putkilokasveista edelleen siemenkasvit ovat paljas- ja koppisiemeniset.
Kasvien maalle siirtymistä on seurannut eläinten siirtyminen. Eläimet ovat hyötyneet kasveista monella tapaa sekä kasvit ovat hyötyneet, kun pystyvät lisääntymään eläinten avustuksella, tätä kutsutaan koevoluutioksi. Tällöin suhde on lisännyt molempien kelpoisuutta.
Eläinten kehittyminen
Kaikki eläinten 35 pääjaksoa on jo kehittynyt kambrikauteen mennessä. Kambrikaudella eläinten monimuotoisuus on ollut runsasta (ns. kambrikauden räjähdys). Eläinkunta on saanut alkunsa yhdestä tai useammasta, yksi- tai monisoluisesta alkueliöstä.
Kasvien kehittyminen
Ensimmäisten miljardien vuosien aikana elämä oli keskittynyt lähinnä vesiympäristöön mm. meriin. Vasta noin 460 miljoonaa vuotta sitten elämä levisi pikkuhiljaa myös maalle, joista ensimmäisenä lähinnä kasvit ja sienet alkoivat elää maalla. Alunperin kasvit kehittyivät monisoluisista levistä ja niille alkoi muodostua moninaisia erikoispiirteitä, kuten selluloosa soluseinä, fotosynteesi koneisto, varastomekanismit tärkkelyksen muodostamiseen, lisääntyminen suvullisesti. Lisäksi kasvien erikoispiirteenä maaelämään sopivaksi on varren ja pinnan vahamainen rakenne (kutikula), joka estää vettä haihtumasta, ilmaraot CO2 ja O2 vaihdunnalle.
Kasvit luokitellaan ei-putkilo (sammalet) ja putkilokasveihin (itiö- ja siemenkasvit). Putkilokasveista edelleen siemenkasvit ovat paljas- ja koppisiemeniset.
Kasvien maalle siirtymistä on seurannut eläinten siirtyminen. Eläimet ovat hyötyneet kasveista monella tapaa sekä kasvit ovat hyötyneet, kun pystyvät lisääntymään eläinten avustuksella, tätä kutsutaan koevoluutioksi. Tällöin suhde on lisännyt molempien kelpoisuutta.
Eläinten kehittyminen
Kaikki eläinten 35 pääjaksoa on jo kehittynyt kambrikauteen mennessä. Kambrikaudella eläinten monimuotoisuus on ollut runsasta (ns. kambrikauden räjähdys). Eläinkunta on saanut alkunsa yhdestä tai useammasta, yksi- tai monisoluisesta alkueliöstä.
Kasvien, sienten ja eläinten piirteitä
Kasvit
Kasvit ovat monisoluisia ja aitotumaisia, joiden soluseinät ovat pääasiassa selluloosaa. Ne ovat fotosynteesiin kykeneviä autotrofeja eli omavaraisia, jonka yhteyttämistuotteet varastoidaan tärkkelyksenä. Lähes kaikki kasvit lisääntyvät suvullisesti eli siittiö hedelmöittää munasolun. Kasveilla on erityiset ilmaraot, joiden kautta vaihtuu kaasut hiilidioksidi CO2 ja happi O2. Kasvit voivat myös tuottaa muita aineita kuten vahaa, pinnalleen. Kasvien munasolu hedelmöittyy ja kehittyy alkioksi, joka on suojattu ja näin kestää hyvin kuivuutta. Jotkut jakavat kasvit sammalet, sanikkaiset ja siemenkasvien kuntaan.
Kasvien solukot
Kasvusolukko on erilaistumaton solukko, jonka avulla kasvi kasvaa. Perussolukko, joka on ihan perus soluja jotka yhteyttää ja varastoi aineita. Pintasolukko on uloinkerros joka suojaa ja osallistuu kaasujen vaihtoon ja veden/ravinteiden ottoon juurissa (ilmaraot jne.). Tukisolukko on rakenteita tukevaa solukkoa, kovaa ja puutunutta. Johtosolukko jonka tehtävä on kuljettaa vettä ja ravinteita juurista lehtiin, sekä yhteyttämistuotteita lehdistä juuriin.
Kasvien rakennepiirteitä
Haihtumisimu jossa vettä haihtuu diffuusiolla ilmaraoista. Haihtuneen veden tilalle tihkuu vettä perussolukosta ja edelleen johtosolukosta. Juuripaine on havaittavissa kylminä sumuisina aamuina kun kasvi työntää vettä juuripaineen avulla kun ei voi haihduttaa liian kosteella säällä. Ilmaraot muodostuu kahdesta uunimakkaramaisesta solusta joka säätelee veden haihtumista.
Putkilokasvit ja ei-putkilokasvit
Ei putkilokasveista tyypillisin on sammalet. Sammaleilla alkiot kehittyvät suojassa ja sukusolut sukusolupesäkkeissä. Siittiöiden viejänä toimii sammaleilla vesi. Useimmilla sammaleilla ei ole johtosolukkoa, joten ne ottavat veden suoraan pinnalta, eli ei juuria. Sammalet ovat matalakasvuisia koska niillä ei ole soluseinässä tukea antavaa ligniiniä. Elinkierrossa niillä on vallitsevana haploidi vaihe.
Putkilokasveja ovat mm. itiökasvit (kortteet, lieot, sanikkaiset) sekä siemenkasvit (paljas- ja koppisiemeniset). Putkilokasveilla on monia etuja maaelämään sopeutumista varten, kuten veden ja ravinteiden ottoa varten olevat juuret ja kehittynyt johtosolukko. Niillä on lisäksi sukupolvenvuorottelua, joka tarkoittaa sitä, että niillä on vuorotelleen suvuton- ja suvullinen lisääntyminen.
Itiökasvit pystyvät kehittämään vahvan soluseinän ansiosta varren, jonka vuoksi ne pystyvät kasvamaan korkeammiksi kuin sammalet. Hiilikaudella niiden monimuotoisuus oli suurta ja nykyiset maaperän hiilivarat ovat niiden jäännöksiä.
Siemenkasvien edistysaskel evoluutiossa oli lisääntymistavan eli siemenen ilmaantuminen. Siemenen kuori suojaa alkiota ja siinä oleva vararavinto riittää taimivaiheeseen. Pöytyksen ansiosta eivät tarvitse vettä kuljettimena hedelmöityksessä. Elinkierrossa sporofyyttivaihe vallitseva. Evoluution saatossa ensin kehittyi paljas- ja myöhemmin koppisiemeniset.
Paljassiemensisiä ovat mm. käpypalmukasvit, neidonhiuspuut ja havupuut. Paljassiemenisten kasvien siemenet kehittyvät emilehtien pinnalle, eikä umpinaiseen sikiäimeen, niinkuin koppisiemenisillä. Kaikki nykyään elävät paljassiemeniset kasvit ovat puuvartisia. Lajeja on maailmassa noin 1000, mutta Suomessa mänty, kuusi ja kataja.
Koppisiemeniset ovat laajin kasvien ryhmä (250000) ja ne jaetaan kahteen ryhmään: kaksi- ja yksisirkkaisiin. Kaksisirkkaisia ovat mm. pavut, varvut, ruusut ja tammet. Yksisirkkaisia: heinät, ruohot, liljakasvit, orkideat ja palmut. Koppisiemenisten etu on pölytyksen toteutus komealla kukalla. Samalla kasvi voi säästää energiaa siinä että ei tarvi siemeniä niin paljon, koska hyönteispölytys on täsmällisempää kukasta kukkaan. Koppisiemenisten kukan rakenteessa on: verholehdet, kehälehdet ja heteet. Heteissä on ponsi ja palho, joista ponnesta ponnahtaa siitepölyt. Kukan emi ottaa vastaan siitepölyhiukkasen ja emin rakenteessa on luotti, vartalo, sikiäin, siemenaiheet ja kukkapohjus. Siemenkasveilla hedelmä suojaa siemeniä ja edistävät niiden leviämistä kun siemenet selviävät eläinten GI-kanavan läpi.
Sienet
Sienet muodostavat oman eliökunnan, koska niiden rakenne ja toiminta on poikkeava muista. Ne toimivat ravintoketjussa hajottajina ja toisaalta elävät symbioosissa monien kasvien kanssa (sienijuuret, mykoritsa). Sienet ovat täysin toisenvaraisia eli heterotrofeja ja ne eivät pysty valmistamaan orgaanisia ravinteita, epäorgaanisesta materiaalista. Ne ovat riippuvaisia joko kuolleesta tai elävästä materiaalista. Sienet saavat ravintonsa absorboimalla ne itseensä ympäröivästä väliaineesta. Kasvi- ja eläinjätteellä toimivat sienet, erittävät entsyymiä joilla se pilkkoo pinnaltaan rakenteita ravinnokseen. Suurin osa sienistä on näkymättömiä mikrosieniä, kuten homeet ja hiivat.
Sieni koostuu sienirihmastosta, joka sopivissa olosuhteissa voi muodostaa itiöemän. Sienet lisääntyvät itiöemän tuottamilla itiöillä. Sienet voivat lisääntyä suvullisesti tai suvuttomasti. Symbiontit sienijuuret mahdollistavat esim kasville paremman veden ja ravinteiden oton ja vastineeksi ne saavat sokeria ja happea kasvilta. Jäkälä muodostuu taasen symbiontista sienestä ja syanobakteerista, jossa sienirihmasto hoitaa veden ja ravinteiden ottoa, sekä syanobaku hoitaa yhteyttämisen.
Eläimet
Kaikki eläimet ovat toisenvaraisia eliöitä ja niiltä puuttuu soluista varsinaiset soluseinät. Eläimet rakentuvat kudoksista jotka ovat joukko samantyyppistä solukkoa, joilla on pitkälle erikoistuneet tehtävät. Eläimet lisääntyvät suvullisesti, tosin poikkeuksiakin löytyy esim. jotkut kirvat voivat lisääntyä partenogeneettisesti (suvuttomasti), jossa uusi yksilö syntyy suoraan munasolusta. Alkeellisimmalla eläimellä kuten polyypit, ruumis voi olla sellainen että se koostuu ainoastaan kahdesta solukerroksesta (sisä- ja ulkopuoli), joten se ei tarvi hengityselimiä, koska se voi ottaa vedessä suoraan diffuusiolla happea sisään. Isoilla eläimillä on paljon samankaltaiset anatomiset välineet eli sisuskalut, tai ainakin toiminta periaate hyvin samanlainen mutta poikkeuksiakin löytyy. Esim verenkierto voi olla erilainen, esim kaloilla se on kaksilokeroinen suora pumppu (eteinen ja kammio sarjassa), sanotaan yksinkertainen verenkierto, tai sitten voi olla kaksinkertainen verenkierto, esim sammakoilla, joissa kaksi eteistä ja yksi kammio, joka pruuttaa sekä pieneen että isoon kiertoon yhdestä rööristä. Lisäksi erilaisuutena on hengityselimistö. Eläimet varastoivat glukoosin glykogeeninä kuin taas kasvit tärkkelyksenä. Eläimet eivät kykene muodostamaan epäorgaanisisita aineista orgaanisia aineita.
Kasvit ovat monisoluisia ja aitotumaisia, joiden soluseinät ovat pääasiassa selluloosaa. Ne ovat fotosynteesiin kykeneviä autotrofeja eli omavaraisia, jonka yhteyttämistuotteet varastoidaan tärkkelyksenä. Lähes kaikki kasvit lisääntyvät suvullisesti eli siittiö hedelmöittää munasolun. Kasveilla on erityiset ilmaraot, joiden kautta vaihtuu kaasut hiilidioksidi CO2 ja happi O2. Kasvit voivat myös tuottaa muita aineita kuten vahaa, pinnalleen. Kasvien munasolu hedelmöittyy ja kehittyy alkioksi, joka on suojattu ja näin kestää hyvin kuivuutta. Jotkut jakavat kasvit sammalet, sanikkaiset ja siemenkasvien kuntaan.
Kasvien solukot
Kasvusolukko on erilaistumaton solukko, jonka avulla kasvi kasvaa. Perussolukko, joka on ihan perus soluja jotka yhteyttää ja varastoi aineita. Pintasolukko on uloinkerros joka suojaa ja osallistuu kaasujen vaihtoon ja veden/ravinteiden ottoon juurissa (ilmaraot jne.). Tukisolukko on rakenteita tukevaa solukkoa, kovaa ja puutunutta. Johtosolukko jonka tehtävä on kuljettaa vettä ja ravinteita juurista lehtiin, sekä yhteyttämistuotteita lehdistä juuriin.
Kasvien rakennepiirteitä
Haihtumisimu jossa vettä haihtuu diffuusiolla ilmaraoista. Haihtuneen veden tilalle tihkuu vettä perussolukosta ja edelleen johtosolukosta. Juuripaine on havaittavissa kylminä sumuisina aamuina kun kasvi työntää vettä juuripaineen avulla kun ei voi haihduttaa liian kosteella säällä. Ilmaraot muodostuu kahdesta uunimakkaramaisesta solusta joka säätelee veden haihtumista.
Putkilokasvit ja ei-putkilokasvit
Ei putkilokasveista tyypillisin on sammalet. Sammaleilla alkiot kehittyvät suojassa ja sukusolut sukusolupesäkkeissä. Siittiöiden viejänä toimii sammaleilla vesi. Useimmilla sammaleilla ei ole johtosolukkoa, joten ne ottavat veden suoraan pinnalta, eli ei juuria. Sammalet ovat matalakasvuisia koska niillä ei ole soluseinässä tukea antavaa ligniiniä. Elinkierrossa niillä on vallitsevana haploidi vaihe.
Putkilokasveja ovat mm. itiökasvit (kortteet, lieot, sanikkaiset) sekä siemenkasvit (paljas- ja koppisiemeniset). Putkilokasveilla on monia etuja maaelämään sopeutumista varten, kuten veden ja ravinteiden ottoa varten olevat juuret ja kehittynyt johtosolukko. Niillä on lisäksi sukupolvenvuorottelua, joka tarkoittaa sitä, että niillä on vuorotelleen suvuton- ja suvullinen lisääntyminen.
Itiökasvit pystyvät kehittämään vahvan soluseinän ansiosta varren, jonka vuoksi ne pystyvät kasvamaan korkeammiksi kuin sammalet. Hiilikaudella niiden monimuotoisuus oli suurta ja nykyiset maaperän hiilivarat ovat niiden jäännöksiä.
Siemenkasvien edistysaskel evoluutiossa oli lisääntymistavan eli siemenen ilmaantuminen. Siemenen kuori suojaa alkiota ja siinä oleva vararavinto riittää taimivaiheeseen. Pöytyksen ansiosta eivät tarvitse vettä kuljettimena hedelmöityksessä. Elinkierrossa sporofyyttivaihe vallitseva. Evoluution saatossa ensin kehittyi paljas- ja myöhemmin koppisiemeniset.
Paljassiemensisiä ovat mm. käpypalmukasvit, neidonhiuspuut ja havupuut. Paljassiemenisten kasvien siemenet kehittyvät emilehtien pinnalle, eikä umpinaiseen sikiäimeen, niinkuin koppisiemenisillä. Kaikki nykyään elävät paljassiemeniset kasvit ovat puuvartisia. Lajeja on maailmassa noin 1000, mutta Suomessa mänty, kuusi ja kataja.
Koppisiemeniset ovat laajin kasvien ryhmä (250000) ja ne jaetaan kahteen ryhmään: kaksi- ja yksisirkkaisiin. Kaksisirkkaisia ovat mm. pavut, varvut, ruusut ja tammet. Yksisirkkaisia: heinät, ruohot, liljakasvit, orkideat ja palmut. Koppisiemenisten etu on pölytyksen toteutus komealla kukalla. Samalla kasvi voi säästää energiaa siinä että ei tarvi siemeniä niin paljon, koska hyönteispölytys on täsmällisempää kukasta kukkaan. Koppisiemenisten kukan rakenteessa on: verholehdet, kehälehdet ja heteet. Heteissä on ponsi ja palho, joista ponnesta ponnahtaa siitepölyt. Kukan emi ottaa vastaan siitepölyhiukkasen ja emin rakenteessa on luotti, vartalo, sikiäin, siemenaiheet ja kukkapohjus. Siemenkasveilla hedelmä suojaa siemeniä ja edistävät niiden leviämistä kun siemenet selviävät eläinten GI-kanavan läpi.
Sienet
Sienet muodostavat oman eliökunnan, koska niiden rakenne ja toiminta on poikkeava muista. Ne toimivat ravintoketjussa hajottajina ja toisaalta elävät symbioosissa monien kasvien kanssa (sienijuuret, mykoritsa). Sienet ovat täysin toisenvaraisia eli heterotrofeja ja ne eivät pysty valmistamaan orgaanisia ravinteita, epäorgaanisesta materiaalista. Ne ovat riippuvaisia joko kuolleesta tai elävästä materiaalista. Sienet saavat ravintonsa absorboimalla ne itseensä ympäröivästä väliaineesta. Kasvi- ja eläinjätteellä toimivat sienet, erittävät entsyymiä joilla se pilkkoo pinnaltaan rakenteita ravinnokseen. Suurin osa sienistä on näkymättömiä mikrosieniä, kuten homeet ja hiivat.
Sieni koostuu sienirihmastosta, joka sopivissa olosuhteissa voi muodostaa itiöemän. Sienet lisääntyvät itiöemän tuottamilla itiöillä. Sienet voivat lisääntyä suvullisesti tai suvuttomasti. Symbiontit sienijuuret mahdollistavat esim kasville paremman veden ja ravinteiden oton ja vastineeksi ne saavat sokeria ja happea kasvilta. Jäkälä muodostuu taasen symbiontista sienestä ja syanobakteerista, jossa sienirihmasto hoitaa veden ja ravinteiden ottoa, sekä syanobaku hoitaa yhteyttämisen.
Eläimet
Kaikki eläimet ovat toisenvaraisia eliöitä ja niiltä puuttuu soluista varsinaiset soluseinät. Eläimet rakentuvat kudoksista jotka ovat joukko samantyyppistä solukkoa, joilla on pitkälle erikoistuneet tehtävät. Eläimet lisääntyvät suvullisesti, tosin poikkeuksiakin löytyy esim. jotkut kirvat voivat lisääntyä partenogeneettisesti (suvuttomasti), jossa uusi yksilö syntyy suoraan munasolusta. Alkeellisimmalla eläimellä kuten polyypit, ruumis voi olla sellainen että se koostuu ainoastaan kahdesta solukerroksesta (sisä- ja ulkopuoli), joten se ei tarvi hengityselimiä, koska se voi ottaa vedessä suoraan diffuusiolla happea sisään. Isoilla eläimillä on paljon samankaltaiset anatomiset välineet eli sisuskalut, tai ainakin toiminta periaate hyvin samanlainen mutta poikkeuksiakin löytyy. Esim verenkierto voi olla erilainen, esim kaloilla se on kaksilokeroinen suora pumppu (eteinen ja kammio sarjassa), sanotaan yksinkertainen verenkierto, tai sitten voi olla kaksinkertainen verenkierto, esim sammakoilla, joissa kaksi eteistä ja yksi kammio, joka pruuttaa sekä pieneen että isoon kiertoon yhdestä rööristä. Lisäksi erilaisuutena on hengityselimistö. Eläimet varastoivat glukoosin glykogeeninä kuin taas kasvit tärkkelyksenä. Eläimet eivät kykene muodostamaan epäorgaanisisita aineista orgaanisia aineita.
Eläinten luokittelusta
Pääjakso sienieläimet
Sienieläimet poikkeavat muista eläimistä, sillä että niillä ei ole varsinaisia kudoksia ja niiltä puuttuu myös hermosto. Ne ovat monisoluisia ja huokoisia vesieläimiä, jotka ottavat ravinteet diffuusiolla. Niillä ei ole tukirankaa vaan vesi kannattelee niiden muotoa.
Pääjakso polttiaiseläimet
Polyypit, meduusat ja korallit. Niillä on polttiaiselimet, joilla ne voivat pyydystää eläinplanktonia.
Pääjakso Laakamadot
Lapamadot sun muut heisimadot, joko vedessä tai isännän suolistossa loisivia eläviä selkärangattomia eliöitä. Kudokset järjestäytyneet toiminnallisiksi yksiköiksi, mutta ei varsinaista tukirankaa, verenkiertoa tai hengityselimistöä. Ottaa diffuusiolla ravinnon pinnaltaan. Hermosto alkeellinen. Omaa molemmat sukusolut ja voi hedelmöittää itsensä, eli on hermafrodiitti.
Pääjakso sukkulamadot
Ihmisellä kihomato, suolinkainen, mutta löytyy paljon vesistöissä eläiviä ja muita lajeja. Ovat vähäsen kehittyneempiä (valeruumiinontelo) kuin edelliset madot. Niillä on ruoansulatuskanava suusta perärööriin, mutta ei verenkierto/hengityselimistöä. Alkeellinen hermosto, voivat aistia valoa lämpöä jne. Löytyy myös lajeja jotka loisivat.
Pääjakso nilviäiset
Nilviäiset ovat niveljalkaisten jälkeen toiseksi suurin pääjakso eläimistä. Kotilot, simpukat ja pääjalkaiset kuten mustekalat. Ovat selkärangattomia merten ja makeiden vesien eläimiä. Lihaksikkaat jalat ja kehittynyt muutoinkin esim verenkierto, ruoansulatus ym erityselimet. Tyypillistä osalla kalsiumkarbonaattikuori. Mustekalat ja kalmarit muodostavat alajakson: pääjalkaiset.
Pääjakso nivelmadot
Kehittyneimmät madot, juotikkaat ja lierot (kastemato). Hermostossa on jo ganglioita ja se on melko kehittynyt. Löytyy myös kaikki muut tarpeelliset elinkokonaisuudet. Ei sydäntä ja hengitys ihon ja kidusten kautta. Elää vedessä ja kosteikoissa, jotkut voivat myös loisia. Kaksineuvoisia, voi toimia koiraina tai naaraina. Jotkin lisääntyvät jakaantumalla suvuttomasti.
Pääjakso niveljalkaiset
Niveljalkaisia ovat mm. sukupuuttoon kuolleet trilobiitit, sitten hyönteiset (hämähäkit ym.) sekä äyriäiset. Ne ovat evolutiivisesti kehittyneitä ja ne ovat eliökunnan suurin pääjakso. Kitiinikuori johon kiinnittyneet lihakset. Niillä on putkilomainen sydän ja hengitys maahyönteisillä ilmaputkien kautta, sekä vesieläimillä kiduksilla. Vallitsevana suvullinen lisääntyminen mutta myös suvutonta löytyy.
PÄÄJAKSO SELKÄJÄNTEISET
Kuuluvat mm. selkärankaiset ja kaikki joilla on on tai on ollut jonkinlainen selkäjänne. Kolme alajaksoa on vaippaeläimet, suikulaiset ja selkärankaiset. Esim ihmiset ja muut peruseläimet ovat selkärankaisia, eikä sanota selkäjänteiseksi vaikka se yläryhmä on se. Eläimet joiden selkäranka on jaoteltuna nikamiin kuuluvat selkärankaisiin.
Vesikalvollisia ovat matelijat, linnut ja nisäkkäät (sikiökalvo) ja kalvottomia ovat kalat ja sammakkoeläimet. Nisäkkäät eroavat muista selkärankaisista sillä että ne synnyttävät suoraan elävän poikasen, kun taas esim. linnut munivat.
Sienieläimet poikkeavat muista eläimistä, sillä että niillä ei ole varsinaisia kudoksia ja niiltä puuttuu myös hermosto. Ne ovat monisoluisia ja huokoisia vesieläimiä, jotka ottavat ravinteet diffuusiolla. Niillä ei ole tukirankaa vaan vesi kannattelee niiden muotoa.
Pääjakso polttiaiseläimet
Polyypit, meduusat ja korallit. Niillä on polttiaiselimet, joilla ne voivat pyydystää eläinplanktonia.
Pääjakso Laakamadot
Lapamadot sun muut heisimadot, joko vedessä tai isännän suolistossa loisivia eläviä selkärangattomia eliöitä. Kudokset järjestäytyneet toiminnallisiksi yksiköiksi, mutta ei varsinaista tukirankaa, verenkiertoa tai hengityselimistöä. Ottaa diffuusiolla ravinnon pinnaltaan. Hermosto alkeellinen. Omaa molemmat sukusolut ja voi hedelmöittää itsensä, eli on hermafrodiitti.
Pääjakso sukkulamadot
Ihmisellä kihomato, suolinkainen, mutta löytyy paljon vesistöissä eläiviä ja muita lajeja. Ovat vähäsen kehittyneempiä (valeruumiinontelo) kuin edelliset madot. Niillä on ruoansulatuskanava suusta perärööriin, mutta ei verenkierto/hengityselimistöä. Alkeellinen hermosto, voivat aistia valoa lämpöä jne. Löytyy myös lajeja jotka loisivat.
Pääjakso nilviäiset
Nilviäiset ovat niveljalkaisten jälkeen toiseksi suurin pääjakso eläimistä. Kotilot, simpukat ja pääjalkaiset kuten mustekalat. Ovat selkärangattomia merten ja makeiden vesien eläimiä. Lihaksikkaat jalat ja kehittynyt muutoinkin esim verenkierto, ruoansulatus ym erityselimet. Tyypillistä osalla kalsiumkarbonaattikuori. Mustekalat ja kalmarit muodostavat alajakson: pääjalkaiset.
Pääjakso nivelmadot
Kehittyneimmät madot, juotikkaat ja lierot (kastemato). Hermostossa on jo ganglioita ja se on melko kehittynyt. Löytyy myös kaikki muut tarpeelliset elinkokonaisuudet. Ei sydäntä ja hengitys ihon ja kidusten kautta. Elää vedessä ja kosteikoissa, jotkut voivat myös loisia. Kaksineuvoisia, voi toimia koiraina tai naaraina. Jotkin lisääntyvät jakaantumalla suvuttomasti.
Pääjakso niveljalkaiset
Niveljalkaisia ovat mm. sukupuuttoon kuolleet trilobiitit, sitten hyönteiset (hämähäkit ym.) sekä äyriäiset. Ne ovat evolutiivisesti kehittyneitä ja ne ovat eliökunnan suurin pääjakso. Kitiinikuori johon kiinnittyneet lihakset. Niillä on putkilomainen sydän ja hengitys maahyönteisillä ilmaputkien kautta, sekä vesieläimillä kiduksilla. Vallitsevana suvullinen lisääntyminen mutta myös suvutonta löytyy.
PÄÄJAKSO SELKÄJÄNTEISET
Kuuluvat mm. selkärankaiset ja kaikki joilla on on tai on ollut jonkinlainen selkäjänne. Kolme alajaksoa on vaippaeläimet, suikulaiset ja selkärankaiset. Esim ihmiset ja muut peruseläimet ovat selkärankaisia, eikä sanota selkäjänteiseksi vaikka se yläryhmä on se. Eläimet joiden selkäranka on jaoteltuna nikamiin kuuluvat selkärankaisiin.
Vesikalvollisia ovat matelijat, linnut ja nisäkkäät (sikiökalvo) ja kalvottomia ovat kalat ja sammakkoeläimet. Nisäkkäät eroavat muista selkärankaisista sillä että ne synnyttävät suoraan elävän poikasen, kun taas esim. linnut munivat.
