Maatalous-metsätieteellinen tiedekunta Metsien ekologia ja käyttö

Transkriptio

1 Tehtävä 1: Pisteet /5 pistettä 1. Mitä ovat abioottiset ympäristötekijät? Kuvaa vähintään neljä abioottista ympäristötekijää ja kerro, minkälainen yhteys tai vaikutus niillä on metsämäntyyn? (5 p.) Abioottisilla ympäristötekijöillä tarkoitetaan elottoman luonnon fysikaalisia ja kemikaalisia ympäristötekijöitä. Näitä ovat esimerkiksi lämpötila, sade, lumi, valo, tuuli, ilman hiilidioksidipitoisuus, ravinteet ja tuli. Lämpötilalla, sademäärällä, valon määrällä, ravinteilla ja ilman hiilidioksidipitoisuudella on kullakin selkeä yhteys männyn elintoimintoihin, aineenvaihduntaan ja kasvuun (kasvunopeuteen). Mänty tarvitsee yhteyttämiseen vettä, valoenergiaa ja hiilidioksidia. Yhteyttämisen käynnistymiseen tarvitaan tietty minimilämpötila ja lämpötilalla on vaikutusta myös yhteyttämisnopeuteen. Tarvittavat ravinteet mänty saa veteen liuenneina maasta juurillaan. Liian alhainen tai liian korkea lämpötila ja/tai sademäärä hidastavat männyn kasvua. Jatkuva kuivuus tai maaperän liika märkyys voivat johtaa puun kuolemiseen. Tuuli, lumi ja tuli ovat tekijöitä, joita vastaan mänty joutuu suojautumaan. Tuuli- ja lumirasitusta vastaan puulle on kehittynyt tietynlainen rungon ja latvuston muoto. Kun mänty ei pysty vastustamaan tuulen voimaa, se kaatuu yleensä juurineen. Raskas lumitaakka taas voi katkaista puun rungon. Vanhat männyt selviytyvät yleensä metsäpaloilta paksun kaarnansa ansiosta. Oikeasta määritelmästä ja kustakin oikeasta ympäristötekijästä ja sen perustellusta yhteydestä mäntyyn saa yhden pisteen. (yhteensä 5 p.)

2 Tehtävä 2: Pisteet /5 pistettä 2. Suomessa on yli 5 miljoonaa hehtaaria ojitettuja soita. Miten niitä hyödynnetään ja mikä on tärkein käyttömuoto? (5 p.) Ojitettujen soiden tärkein käyttömuoto on metsätalous eli puun tuotanto (noin 4,9 miljoonaa hehtaaria). Metsätalouden käyttöön on ojitettu etenkin runsaspuustoisia korpia ja rämeitä. Metsäojitukset olivat laajimmillaan ja 1970-luvuilla. Soita on ojitettu ja raivattu viljely- ja laidunmaiksi eli pelloiksi (noin 1 milj. ha) jo useita vuosisatoja. Huomattava osa Suomen pelloista onkin entistä suota. Ojitettuja soita hyödynnetään myös turvetuotannossa (noin 0,1 milj. ha). Turvesoilta nostetaan sekä poltto- että kasvuturvetta. Turvetta käytetään pieniä määriä myös terveystuotteina. Ojitettuja, samoin kuin luonnontilaisiakin soita hyödynnetään laajasti virkistyskäyttöön (marjastus, metsästys jne.). Käytöstä poistettuja turvesoita on myös ennallistettu esimerkiksi lintujärviksi. Kustakin käyttömuodosta saa yhden pisteen. Kun vastauksessa mainitaan, että tärkein käyttömuoto on metsätalous, saa siitä yhden pisteen. (yhteensä 5 p.)

3 Tehtävä 3: Pisteet /5 pistettä 3. Määrittele käsitteet. Anna myös esimerkkejä! a) Biosfääri (1 p.) Biosfääri eli elokehä on se osa maapalloa (pintakerrokset ja ilmakehä), jossa esiintyy elämää (0,75 p.). Se on Maapallon kaikkien ekosysteemien muodostama toimiva kokonaisuus (voidaan laajasti ajatella myös yhtenä valtavana ekosysteeminä). (0,25 p.) b) Meioosi (1 p.) Meioosilla tarkoitetaan solun jakautumistapahtumaa, jonka tuloksena syntyy sukusoluja. (0,5 p.) Meioosiin kuuluu kaksi tumanjakautumista: vähennysjako ja tasausjako. (0,25 p.) Meioosin aikana: 1. kaksinkertainen kromosomiluku puolittuu ja 2. perintöaines järjestyy uudelleen. (0,25 p.)

4 Tehtävä 3: Pisteet /5 pistettä c) Osmoosi (1 p.) Osmoosilla tarkoitetaan soluissa veden siirtymistä diffuusiossa puoliläpäisevän kalvon läpi laimeammasta liuoksesta väkevämpään eli suuremman vesipitoisuuden puolelta pienempään vesipitoisuuteen. (0,5 p.) Tämä tasoittaa kalvon eri puolilla olevien liuosten väkevyyseroja. (0,25 p.) Osmoosiin ei tarvita energiaa (0,25 p.) d) Ekologinen käytävä (1 p.) Ekologinen käytävä on esimerkiksi kaupunkiympäristössä viheralue, jota pitkin eliöt voivat siirtyä alueelta toiselle. (1 p.) tai Ekologisia käytäviä käytetään suojelualueilla yhdistämään pieniä suojelualueita toisiinsa. Tavoitteena on auttaa eliöitä siirtymään alueelta toiselle. (1 p.) e) Harsuuntuminen (1 p.) Harsuuntumisella tarkoitetaan havupuiden neulasten (myös lehtipuiden lehtien) vähenemistä, neulaskatoa (lehtikatoa). (0,5 p.) Harsuuntuminen heikentää puun kasvukykyä. Se voi johtua ilmansaasteista, sienitaudeista, tuholaisista tai säätekijöistä. (0,25 p., kun mainitaan yksi tekijä; 0,5 p., kun mainitaan vähintään kaksi tekijää).

5 Tehtävä 4: Pisteet /5 pistettä Merkitse ratkaisusi välivaiheet näkyviin. Älä ylitä annettua vastaustilaa! 4. Puun haihduntanopeus (H) on verrannollinen puun massaan (m) korotettuna potenssiin ¾, eli H m. Jos 10 kg:n puu haihduttaa vettä nopeudella 100 g/h, niin millä nopeudella 1000 kg:n puu haihduttaa? (5 p.) VASTAUS: Kirjoitetaan yhtälö haihduntanopeuden (H) ja puun massan välille (m): H am 1 1 ja H am, (1 p.) 2 2 missä a on puiden yhteinen vakio. Ratkaistaan jakamalla H 2 H H am m m H am m m Sijoittamalla annetut arvot saadaan. (3 p.) H g/h 3162 g/h 3,2 kg/h. (5 p.) 10

6 Tehtävä 5: Pisteet /5 pistettä Merkitse ratkaisusi välivaiheet näkyviin. Älä ylitä annettua vastaustilaa! 5. Öljylähde sisältää 1000 tynnyriä öljyä. Lähteen omistaja valitsee tuotantokapasiteetin, joka määrää kuinka paljon ensimmäisenä vuotena öljyä tuotetaan. Vuosituotanto vähenee kymmenen prosenttia vuodessa ensimmäisen vuoden jälkeen lähteen paineen vähenemisen seurauksena. Kuinka monta tynnyriä öljyä ensimmäisenä vuotena täytyy tuottaa, jotta lähde on kahdenkymmenen vuoden päästä tyhjä? (5 p.) VASTAUS: Olkoon ensimmäisen vuoden tuotantomäärä a. Tämä tuotantomäärä vähenee vuodessa kymmenen prosenttia, joten kahdenkymmenen vuoden kokonaistuotanto on 2 19 a a a a S (2 p.) Vuosituotannot muodostavat geometrisen lukujonon, joka voidaan kirjoittaa seuraavasti: S a a a a a a a a S S S 1 a a a 1 S. 1 Koska lähteen täytyy olla tyhjä 20 vuoden päästä, on summan oltava 1000 tynnyriä, ja saadaan yhtälö a 1 1 josta voidaan ratkaista a 113,8 tynnyriä. (5 p.) , (4 p.) 20

7 Tehtävä 6: Pisteet /5 pistettä Merkitse ratkaisusi välivaiheet näkyviin. Älä ylitä annettua vastaustilaa! 6. Lapsi heittää kahta kuusisivuista noppaa, joiden sivut ovat joko mustia tai valkeita. Todennäköisyys, että molemmat nopat saavat arvokseen mustan sivun on yksi neljäsosa. Kuinka monta valkoista sivua nopissa on yhteensä, jos nopat ovat identtisiä? (5 p.) VASTAUS: Olkoon mustien sivujen määrä. Koska noppa on kuusisivuinen, saadaan todennäköisyyslaskennan tulosäännöllä yhtälö xx 1. (2 p.) Tämän yhtälön positiivinen ratkaisu on x 3. (4 p.) Valkoisia sivuja on siten kuusi. (5 p.)