Økosystemer, klima og bærekraft i Naturfag

I et økosystem fanger planter solenergi gjennom fotosyntese, planteetere spiser plantene, og rovdyr spiser planteeterne. På hvert ledd går mye energi tapt som varme, og derfor blir det færre individer jo høyere opp i kjeden man kommer. Det er også grunnen til at toppdyr alltid er få sammenlignet med plantene i bunnen.

Karbon beveger seg i et kretsløp mellom luft, hav, jord og levende ting. Fotosyntesen tar CO2 ut av lufta og bygger det inn i planter, mens celleånding og forbrenning slipper det ut igjen. Så lenge opptak og utslipp er i balanse, holder mengden CO2 i lufta seg stabil. Når vi brenner fossilt brensel, tilfører vi ekstra karbon som har ligget lagret i millioner av år.

Sola sender kortbølget stråling som varmer jorda, og jorda sender ut langbølget varmestråling. Drivhusgasser som vanndamp, CO2 og metan slipper sollyset inn, men holder igjen noe av varmen, omtrent som et teppe. Denne naturlige drivhuseffekten gjør jorda rundt 33 grader varmere enn den ellers ville vært. Uten den ville jorda vært en isklump.

Problemet er at vi brenner kull, olje og gass og slipper ut ekstra CO2, samtidig som avskoging fjerner karbonlagring. CO2 i lufta har steget fra rundt 280 deler per million før industrien til over 420 i dag, og den globale temperaturen har steget omtrent 1,2 grader. Denne menneskeskapte forsterkningen er det vi kaller klimaendringer, og den viktigste klimagassen fra forbrenning er CO2.

Når det blir varmere, kan arter flytte seg mot polene eller høyere opp i fjellet for å finne egnet temperatur. Noen utvider området sitt, andre mister leveområde. I Norge presses fjellreven av rødreven som klatrer oppover, og arter trekker nordover. De som ikke klarer å flytte raskt nok, kan dø ut lokalt.

Et habitat er leveområdet en art trenger. Klimaendringer kan ødelegge habitater: havis smelter under isbjørnen, og varmere hav bleker korallrev. Biologisk mangfold er variasjonen av arter, gener og økosystemer, og stort mangfold gjør naturen mer robust. Når arter henger sammen i næringsnett, kan tap av én ramme mange andre, og utryddelse er irreversibelt.

Et endret klima endrer seleksjonstrykket. Individer med egenskaper som passer det nye klimaet, for eksempel bedre toleranse for varme eller endret tidspunkt for formering, overlever og formerer seg bedre, og slike arvelige trekk blir vanligere over generasjoner. Arter med kort generasjonstid og stor genetisk variasjon tilpasser seg lettere, mens andre kan dø ut hvis endringen går for fort.

Da ulven forsvant fra en nasjonalpark i USA, vokste hjortebestanden enormt og spiste opp ung skog langs elvebreddene. Uten røtter eroderte breddene, og elveløpene endret seg. Da ulven ble satt ut igjen, holdt den hjorten i sjakk, skogen kom tilbake, og elvene ble mer stabile. Ett rovdyr i toppen påvirket helt ned til landskapet, og det viser hvor sammenvevd et økosystem er.

En miljøgift er et stoff som er giftig, brytes langsomt ned og kan hope seg opp i organismer, som kvikksølv, bly, PCB og DDT. Nettopp fordi de er tungt nedbrytbare, blir de værende i naturen i mange år og spres helt til Arktis. Bioakkumulering betyr at en organisme tar opp giften raskere enn den klarer å skille den ut, ofte fordi giften er fettløselig.

Kvikksølv slippes ut i havet i bittesmå mengder og tas opp av plankton. Smådyr spiser mye plankton, fisk spiser mange smådyr, og sel spiser mange fisk. På hvert trinn samles giften opp, så en isbjørn øverst kan ende med farlig høye nivåer selv om konsentrasjonen i vannet var ufarlig lav. Dette kalles biomagnifisering, og det er grunnen til at topprovdyr ofte rammes hardest, og til at gravide rådes til å begrense inntak av enkelte rovfisk.

Skadene fra miljøgifter begrenses ved å forby de farligste stoffene (DDT og PCB er forbudt), rense industriutslipp, samle inn farlig avfall, gi kostholdsråd og inngå internasjonale avtaler, siden stoffene krysser landegrenser. Dette er en del av bærekraftig utvikling: å dekke dagens behov uten å ødelegge for kommende generasjoner, der miljø, økonomi og sosiale forhold må veies mot hverandre.