MATERIA – ENERGI- LIV

particle.kth.se

MATERIA – ENERGI- LIV

MATERIAENERGI- LIV

Varifrån och varthän?


MATERIAENERGI- LIV

Varifrån och varthän?

Förutsättningar för uppkomsten av liv är

en mångsidig kemisk miljö, d v s stjärnan

och planeterna måste härstamma från en

tillräckligt lång rad generationer.

Förekomsten av grundämnet kol är

sannolikt en förutsättning.


MATERIAENERGI- LIV

Varifrån och varthän?

Koletkanbildakedjorochstoramolekyler

och föreningar med många andra

grundämnen. Däremot är syret inte så

viktigt. Livet på jorden har uppstått i en

atmosfär utan syre. Syret frigjordes

först som följd av livsfunktionerna.


MATERIAENERGI- LIV

Varifrån och varthän?

Vatten gör den kemiska miljön

mångsidigare. På jorden kan inga

livsfunktioner existera utan vatten. På

månen finns nästan samma grundämnen som

på jorden men inget vatten, och dessutom

är mängden olika mineraler och kemiska

föreningar mindre än på jorden.


MATERIAENERGI- LIV

Varifrån och varthän?

Månen är för liten för att dess gravitation

skall kunna hålla kvar en atmosfär.

Lättflyktiga ämnen (däribland vatten)

avdunstar helt enkelt ut i rymden. Om

planeten däremot är för stor kan trycket i

atmosfären vara så hög att vattnet blir

för varmt för att liv skall kunna uppstå.


MATERIAENERGI- LIV

Varifrån och varthän?

Från oorganiska till organiska ämnen

I början av 1800-talet tvistade forskarna

om det överhuvudtaget var möjligt att ur

oorganiska ämnen (t ex kol, natriumklorid,

svavelsyra) framställa organiska sådana

(kolhydrater, proteiner etc). Ingen hade

dittills lyckats med något sådant.


MATERIAENERGI- LIV

Varifrån och varthän?

Från oorganiska till organiska ämnen

Tvisten avgjordes en gång för alla när den

tyske kemisten Friedrich Wöhler år 1828

lyckades framställa urinämne utifrån

oorganiska föreningar.


1936 publicerade den ryske forskaren

Alexander Ivanovich Oparin en bok med titeln

The Origins of Life. I denna beskrev han de

atmosfäriska förhållanden som han antog hade

rått på Jorden under den period då livet

uppstod. Modellen byggde inte på några

observationer, utan var en helt hypotetisk

modell, som utgick från de förhållanden som

Oparin trodde var nödvändiga för livets

uppkomst.

MATERIAENERGI- LIV

Varifrån och varthän?

Från oorganiska till organiska ämnen


MATERIAENERGI- LIV

Varifrån och varthän?

Från oorganiska till organiska ämnen

Nästan tjugo år senare, 1953, utförde

amerikanen Stanley Miller, numera verksam vid

University of California, sitt sedermera så

berömda försök. Han utgick då från Oparins

prebiotiska (före livet) atmosfärmodell och

konstruerade försöksapparaturen nästa bild.


MATERIAENERGI- LIV

Varifrån och varthän?

Från oorganiska till organiska ämnen


MATERIAENERGI- LIV

Varifrån och varthän?

Den viktigaste kemiska processen i samband

med livets uppkomst var utvecklingen av

nukleinsyror som kunde fördubblas genom

självkopiering och på så vis bildade en bro

mellan livlöst och levande.


MATERIAENERGI- LIV

Varifrån och varthän?

Av proteiner med långa kedjor, RNA och

polysackarider i vattenlösning, bildades

genom inverkan endast av fysikaliska

krafter små bollar, mikroblåsor. I liknande

bildningar har möjligen nukleinsyraproteinkomplex

blivit inneslutna så att de

sedan kunnat fungera som primitiva

livsformer, urceller.


MATERIAENERGI- LIV

De tidigaste livsformerna var antagligen, enligt det

allmänt accepterade scenariot, bakterieliknande,

anaeroba organismer. I den tidiga atmosfären fanns

ju inget syre, varför livet under detta skede var

tvunget att utnyttja andra processer än oxidation

genom syre för sin energiproduktion.


MATERIAENERGI- LIV

Biologerna är övertygade om att de

första självreproducerande molekylerna

helt enkelt var enkla RNA-molekyler.

RNA är ju en nukleinsyra, precis som

DNA, och laboratorieförsök har visat

att vissa RNA-sekvenser kan fungera

som katalysatorer. Dessutom har man

funnit att RNA-sekvenser också kan

fungera som enzym, vilka bildar nya

RNA-sekvenser. Denna process av

självkopiering är givetvis en

förutsättning för liv.


MATERIAENERGI- LIV

De första spåren av liv på Jorden har

man hittat i bergarter som anses vara

3,5 miljarder år gamla. Dessa fynd

utgörs av prokaryota fossil. Jorden anses

allmänt ha uppkommit för ca 4,5 - 5

miljarder år sedan.


MATERIAENERGI- LIV

Man menar att jordklotet var tillräckligt

avsvalnat för att oceanerna skulle kunna

bildas för ca 3,8 miljarder år sedan.

Detta innebär att slumpen haft ungefär

300 miljoner år på sig för att

åstadkomma livet.


MATERIAENERGI- LIV

Kanske tog det hela betydligt kortare

tid, eftersom det bör ha tagit åtskilliga

miljoner år för "ursoppan" i havet att

bildas och bli tillräckligt koncentrerad, så

att de antagna, slumpmässiga, kemiska

processer, vilka så småningom ledde fram

till livet, kunde starta.


MATERIAENERGI- LIV

Dessutom måste de prokaryota

organismerna rimligtvis ha föregåtts av

enklare, självreproducerande molekyler.

Den tidrymd slumpen haft till sitt

förfogande ter sig, ur evolutionistens

perspektiv, oroväckande kort.


MATERIAENERGI- LIV

Miller blandade metan,

ammoniak och vätgas, de

gaser man trodde att

atmosfären innehöll under

den prekambriska tiden, i en

sluten behållare tillsammans

med vattenånga. Sedan lät

han elektriska urladdningar

passera genom

gasblandningen. Dessa fick

representera de mängder av

blixtnedslag som man tror

härjade på jorden. Efter

några dagar hade

aminosyror, och andra

organiska molekyler, bildats i

behållaren.


MATERIAENERGI- LIV

Jorden bildades cirka för 46 miljarder år

sedan. Om vi illustrerar jordens utveckling

med en 4,6 meter lång lina så upptar tiden

innan jordskorpan är färdigbildad den första

halvmetern. Början till liv i havet finner man

litet mer än en meter bort och ännu efter 2

meter finns bara små encelliga djur. De

första spåren av djur på landet hittar vi

först efter 4 meter. Dinosaurierna uppstår

25 cm och den första hästen 6 cm från

slutet av linan och

människan finner vi 3 mm innan linan är slut.


MATERIAENERGI- LIV

Idag har man funnit drygt

375 000 olika växter på vår

jord.


MATERIAENERGI- LIV


MATERIAENERGI- LIV


MATERIAENERGI- LIV


MATERIAENERGI- LIV


MATERIAENERGI- LIV


MATERIAENERGI- LIV


MATERIAENERGI- LIV


MATERIA

ENERGI-

LIV


MATERIAENERGI- LIV

Av djur har vi funnit:

1 500 arter groddjur

6 000 arter däggdjur

6000 arterkräldjur

8600 arterfåglar

18 000 arter fiskar

1 000 000 arter insekter

232 000 arter övriga ryggradslösa djur


MATERIAENERGI- LIV

Varje år upptäcks nya arter, både av växter och

djur. Antalet kända djurarter på jorden är drygt

en miljon. Men en del forskare tror att det kan

finnas bortåt tio gånger så många. De flesta

djuren är alltså ännu inte beskrivna eller ens

upptäckta.

Insekterna är den djurgrupp som har de överlägset

flesta arterna. Där finns de flesta individerna

också


MATERIAENERGI- LIV

Om man emellertid vill vara fullständigt

objektiv, dvs kasta bort alla förutfattade

meningar, och studera livets uppkomst på

Jorden så förutsättningslöst som möjligt,

finns i huvudsak följande fem möjliga

scenarion:


MATERIAENERGI- LIV

Biokemisk evolution (dvs ovanstående). Livet har

uppkommit vid ett enda, eller ett litet fåtal

tillfällen, som ett resultat av slumpmässiga

fysikaliska och kemiska processer i universum.

Livet är således en indirekt konsekvens av de

naturlagar som råder.


MATERIAENERGI- LIV

Uralstring. Liv uppstår ständigt ur död materia.

Stationärt tillstånd. Livet har inget ursprung,

utan har alltid existerat.

Kosmiskt ursprung. Livet har kommit till Jorden

utifrån rymden.

Skapelse. Livet har skapats av en övernaturlig

Skapare vid en speciell tidpunkt.


MATERIAENERGI- LIV

Fotosyntesen

Växterna måste växa. Det gör de genom att

hämta vatten, koldioxid och solenergi. Växter

hämtar vatten ur marken genom rötter och

koldioxid ur luften genom löv. Med hjälp av

klorofyll - det gröna färgämnet i bladen - och

solenergin bygger växten upp stärkelse (socker).

Detta kallas för fotosyntes.


MATERIAENERGI- LIV

Fotosyntesen

Utan fotosyntes skulle inte vi har funnits.

Antingen äter vi gröna växter som skapar

fotosyntesen eller djur som har ätit gröna

växter. (Möjligen äter vi djur som har ätit

djur som har ätit djur som...som har ätit

gröna växter.)


MATERIAENERGI- LIV

Fotosyntesen

Fotosyntesen är en produktion som är den

största och viktigaste. 0,1% av den

solenergi som når jorden används till

fotosyntesen.

Fotosyntes är ursprungligen grekiska och

betyder "sammanställning av ljus".


MATERIAENERGI- LIV

Fotosyntesen

6 CO 2 + 6H 2 0 + energi

C 6 H 12 0 6 + 6O 2

fotosyntes

(Druvsocker)


MATERIAENERGI - LIV

Kretsloppet

6 CO 2 + 6H 2 0 + energi

förmultna andas brinn

fotosyntes

C 6 H 12 0 6 + 6O 2

(Druvsocker)


MATERIAENERGI - LIV

Luftens sammansättning / Koldioxid

Kväve 78%

Syre 21%

Argon 0,9%

Koldioxid 0,035%


MATERIAENERGI - LIV

Luftens sammansättning / Koldioxid

350 ppm normalt

1000 ppm ofräscht

1500 ppm koncentrationsproblem

7000 ppm påverkan

50000 ppm svindel

80000 ppm död


MATERIAENERGI - LIV

Luftens sammansättning / Koldioxid

Idag finns bärbara temperatur

och koldioxidmätare som också

kan logga data och dumpas till

en dator. På så sätt kan man

kontinuerligt mäta hur

förändringarna sker.

Alternativt flytta instrumentet

från plats till plats.


MATERIAENERGI - LIV

Luftens sammansättning / Koldioxid

SenseAir heter denna svenska

koldioxid-logger. Den har en

optisk cell och mäter i IR

området.


MATERIAENERGI - LIV

Luftens sammansättning / Koldioxid

Den mäter halten koldioxid i

ppm. Men den har också ett

antal lysdioder som tänds vid

halter på:

Alltid på

>600 ppm

>1000 ppm

>2000 ppm

>5000 ppm


MATERIAENERGI - LIV

Luftens sammansättning / Koldioxid

Ett antal

applikationsprogram utökar

andvändbarheten. Tex kan

friskluftsventilationen

kontrolleras i miljöer där

människor vistas.

More magazines by this user
Similar magazines