YMPÄRISTÖTIETEEN VALINTAKOE 2008

Transkriptio

1 YMPÄRISTÖTIETEEN VALINTAKOE 2008 Malliastaukset -Bilgia -Fysiikka -Kemia -Maantiede Bilgian ke B1. Js äittämä n mielestäsi ikein, merkitse O ja js äittämä n mielestäsi äärin, merkitse V. Kustakin ikeasta äittämästä saa 1 pisteen ja äärästä tai puuttuasta 0 pistettä. Kysymyksen maksimipistemäärä n 15. Väittämä Ftsynteettiset kasit tuttaat happea Mutualismissa saalis muuttaa itsensä pedlle myrkylliseksi Kasien jhtjänteissä n puusa ja nilasa Bikaasua tuttaat ain metaanintuttajabakteerit Metaani ja typpidiksidi at kasihunekaasuja Kaseissa n alkuaisaineita ain siemenissä Mutaati n aina tapa, jlla eliöissä syntyy uusia minaisuuksia Geeniteknlgialla tutetaan j nyt lääkeaineita Maksa n tärkein hrmnien erityspaikka ihmisellä Typen kierrssa mikrbit at keskeisellä sijalla Vihreät kasit at tärkeä primäärituttajaryhmä Nisäkkäät at kehittyneet liskista Veren punaslut sujaaat elimistöä mikrbitauteja astaan Maapalllla syntyy jatkuasti uusia eliölajeja Mykritsaa esiintyy sumalaissa metsissä astaus B2 Määrittele tai kuaa lyhyesti seuraaat termit. Kattaasta astauksesta saa klme pistettä. Osittain ikeasta astauksesta saa yhden tai kaksi pistettä. B2a) Kemsynteesi Kemsynteettiset bakteerit tekeät kaikkia taritsemiaan rgaanisia aineita hiilidiksidista käyttäen epärgaanisten aineiden hapetusta energialähteenään. B2b) Bitppi Bitppi tarkittaa tiettyjen eliöiden elinpaikkaa esim. metsä n eräiden lintujen elinpaikka tai tiettyjen kasien kasupaikka. B2c) Trjuntaine Trjunta-aine n aine, jta käytetään estämään tai ähentämään kasitautien aiheuttajia, tuheläimiä tai rikkakaseja.

2 B2d) Hajakurmitus Luntn mnesta eri lähteestä (yksittäisistä taluksista, maataludesta, pellilta, metsistä) tulea rainne-, kuten typpi- ja fsfri-, tai mikrbikurma, jssa yksittäisestä lähteestä tulee ain pieni kurma. Kun lähteitä n mnta, niiden yhteiskurma ympäristölle esim. esistöihin n merkittää. B2e) Geneettinen infrmaati Slujen perintöaineksen DNA:n rakenteessa lea tiet, jka määrää slujen timintaa ja jka siirtyy edelleen jälkeläiselle.

3 Fysiikan ke F1. Aut liikkuu märällä, jäisellä tiellä 89 km/h npeudella. Autn ja jään älinen kitkakerrin n lukkjarrutuksessa 0,11. Oletetaan, että aut etenee suraan aakasuralla tiellä. Autn massa n 1450 kg. (g=9,81 m/s 2 ) (15 p) a) Kuinka suuri n autn ja jään älinen kitkaima jarrutuksessa? (5 p) F µ =µn, N=mg F µ =µmg=0,11*1450 kg*9,81 m/s 2 =1565 N 1600 N Kitkaima n nin 1600 N. b) Kuinka pitkä n autn pysähtymiseen aadittaa jarrutusmatka, js auta hidastaa ain jarrutuksen kitkaima? (5 p) Autn liike-energia muuttuu kitkaiman tekemäksi työksi eli E kin =F µ *s m 2 /2=µmgs s= 2 /(2µg)=(89 000/3600 m/s) 2 /(2*0,11*9,81 m/s 2 )= 283 m 280 m Jarrutusmatka n 280 m. c) Kuinka mnta prsenttia lisi jarrutusmatka lyhentynyt, js aut lisi liikkunut npeusrajituksen mukaisesti npeudella 80 km/h? (5 p) Jarrutusmatka n errannllinen liike-energiaan, jka n pulestaan errannllinen npeuden neliöön. Kysytty prsenttisuus n siis 100*( )/89 2 =19,2% 20 % Jarrutusmatka lisi lyhentynyt 20 %. F2. Eräs piksekuntialueen pulsseja tuttaa laser timii 4,0 MHz:n pulssitaajuudella ja kunkin nin 20 ps kestään pulssin kknaisenergia n 5,0 µj. (15 p) a) Kuinka suuri n laserin maksimiteh pulssin aikana? (3 p) P=E/t=5,0 µj/20 ps=250000w=250 kw b) Kuinka pitkä aika kuluu pulssien älillä? (3 p) Pulssien äli n 1/f=1/ 4 MHz=2,5*10-7 s=0,25 µs

4 c) Mikä n laserin keskimääräinen teh? (3 p) P ae =5,0 µj/0,25 µs=20 W (tai P=4,0 MHz*5,0 µj=20 W) d) Js letetaan, että laserin al kulkee alnnpeudella tyhjiössä (3,0*10 8 m/s), kuinka mnta cm pitkä alpulssi n? (4 p) Pulssin pituus n yhtä pitkä kuin pulssin etureunan kulkema matka pulssin aikana eli s=t=3,0*10 8 m/s 20*10-12 s=0,60 cm Valpulssin pituus n 0,6 cm. e) Valn aallnpituus n 1064 nm. Minkä aallnpituusalueen laserista n kysymys? (2 p) 1064 nm n infrapuna-alueen ala (lähi-infrapuna)

5 Kemian ke 1. Selitä lyhyesti seuraaat sidstyypit ja anna esimerkki kemiallisesta yhdisteestä (kaaa tai nimi), jssa kyseinen sidstyyppi esiintyy. a) Kalenttinen sids (3 p.) Kun epämetalliatmit reagiat keskenään, syntyy yhteisten elektrniparien mudstama kalenttinen sids. Kalenttisesti tisiinsa situtuneet atmit mudstaat taallisesti mlekyylejä. CO 2, CH 4 b) Kaksissids (3 p.) Kalenttisessa sidksessa sitia elektrnipareja i lla myös kaksi (kaksissids). Näillä n merkitystä erityisesti rgaanisessa kemiassa. Hiiliyhdisteitä lukitellaan tyydyttyneisiin ja tyydyttymättömiin sen mukaan, atk hiiliatmien äliset sidkset yksinkertaisia ai eiät. H 2 C=CH 2 c) Inisids (3 p.) Inisids syntyy yleensä, kun metalli ja epämetalli reagiat keskenään. Inisidksessa sidsatmien älinen elektrnegatiiisuuser n niin suuri (suurempi kuin 1,6-1,8), että elektrpsitiiinen metalli luuttaa elektrnin (elektrneja) elektrnegatiiisemmalle epämetallille ja siitä tulee psitiiinen. Mudstuu katineja ja anineja, jiden äliset sähköstaattiset imat etäät erimerkkiset init yhteen. Esimerkkejä LiF, LiCl, NaCl d) Vetysids (3 p.) Vetysids i mudstua, kun etyatmi n situtunut kalenttisesti jhnkin ahasti elektrnegatiiiseen atmiin (F, O, N). Näissä sidksissa lealla etyatmilla n aha psitiiinen sittaisaraus. Fluri-, happi- tai typpiatmeilla pulestaan n aha negatiiinen sittaisaraus. Syntyy dipli-dipli uraikutus, jssa yhden mlekyylin psitiiiset etypäät iat nyt situtua tisen mlekyylin F-, O- tai N-atmeihin. Syntyä etysids n erraten aha sids. Suuressa mlekyylissä etysids i syntyä myös samassa mlekyylissä kauempana leien erimerkkisesti arautuneiden sien älille. Vetysidksilla n lunnssa hyin suuri merkitys. Veden elämälle tärkeät minaisuudet selittyät etysidksilla, samin esimerkiksi prteiinien ja DNA:n rakenteet. Esim. H 2 O---HOH, HF---HF, H 3 N---HNH 2, H 3 N---HOH e) Metallisids (3 p.) Puhdas metalli sisältää ain metalliatmeja, jtka at situtuneet tisiinsa metallisidksilla. Jkainen atmi n luuttanut 1-3 elektrnia ja mudstanut psitiiisen inin. Luutetut elektrnit at yhteisiä kaikille metalli-ineille. Näin mudstuu metallisids ja metallihila, jssa elektrnit pääseät liikkumaan apaasti tiiiisti pakkaantuneiden psitiiisten inien älissä. Vapaasti liikkuat ulkelektrnit pitäät sähköisillä etimillaan kssa psitiiiset metalliatmit. Metallien hyä sähkönjhtkyky perustuu apaasti liikkuiin sidselektrneihin. Metallien läpinäkymättömyys jhtuu metallihilan tiiiistä rakenteesta. Metalli kiiltää, kska al heijastuu jutuessaan uraikutukseen apaasti liikkuien ulkelektrnien kanssa. Tiiis rakenne aiheuttaa myös metallien hyän lämmönjhtkyyn. Esim. Ag, Fe, Cu

6 2. a) Tarkastele kahden aminhapn, glysiinin (C 2 H 5 NO 2 ) ja kysteiinin (C 3 H 7 NO 2 S) keskinäistä reaktita (9 p.). b) Mitä tarkitetaan prteiinien primääri-, sekundääri- ja tertiäärirakenteella (6 p.)? Aminhapt at yhdisteitä, jissa n amniryhmä NH 2 ja karbksyyliryhmä COOH. Kahden aminhappmlekyylin liittyessä yhteen, tisen mlekyylin karbksyyliryhmä ja tisen mlekyylin aminryhmä reagiat keskenään. Syntyy peptidi- eli amidisidksen sisältää dipeptidi. Vesimlekyyli lhkeaa pis, jten kyseessä n kndensaatireakti. Esimerkiksi: COOH-CH 2 -NH 2 +HOOCCH(NH 2 )CH 2 SH COOH-CH 2 -NH-COCH(NH 2 )CH 2 SH+ H 2 O glysiini kysteiini gly-cys HOOCCH(NH 2 )CH 2 SH+COOH-CH 2 -NH 2 HOOC-CH(CH 2 SH)-NH-CO-CH 2 NH 2 + H 2 O kysteiini glysiini cys-gly Kaiken kaikkiaan kahdesta eri aminhapsta n mahdllista mudstaa neljä eri dipeptidiä, kska n myös mahdllista, että kaksi glysiinimlekyyliä reagiat keskenään tai kaksi kysteiinimlekyyliä reagiat keskenään. Näin glysiinistä ja kysteiinistä saadaan seuraaat dipeptidit: cys-cys, gly-gly, cys-gly ja gly-cys. Entsyymien katalysimissa ja hjaamissa reaktiissa syntyy alikidusti ain yhtä peptidityyppiä. Aminhappjen mudstaman amidin sidsta nimitetään siten peptidisidkseksi. Kahden aminhapn liittyessä yhteen mudstuu dipeptidi, klmen tripeptidi jne. Peptidisidksen ympäristössä n runsaasti elektrneja, jten hiili- ja typpiatmin älinen sids muistuttaa minaisuuksiltaan enemmän kaksissidsta kuin yksinkertaista sidsta: se n jäykkä ja mudstaa mlekyyliin tasannekhdan. Tällä n merkitystä prteiinien sekundaari- ja tertiäärirakenteen mututumisessa. Useimmissa peptidisidksissa happi- ja etyatmi at sidksen eri pulilla (trans). Useiden (10-100) aminhappjen liittyessä tisiinsa peptidisidksin (aminhappjen plykndensaati) mudstuu plypeptidejä. Js ketjussa n yli 100 aminhappa, kyseessä n prteiini eli alkuaisaine. Lunnn alkuaisaineet at siis aminhappjen mudstamia plypeptidejä. Primäärirakenne n aminhappjen järjestys (plypeptidi)ketjussa (sekenssi). Sekundäärirakenne n plypeptidiketjun spiraalirakenne. Se n usein kierteinen. Tämä jhtuu eri sien C=O ja N-H ryhmien älille mudstuista etysidksista. Näiden aulla spiraali säilyttää mutnsa. Tertiäärirakenne kuaa spiraalin muta, esim. sura, pimuttunut tai pallmainen. On suureksi saksi riippuainen eri sien älisistä etysidksista. Muita aikuttaia sidksia at inisidkset NH 3 + ja COO - ryhmien älillä.

7 Maantieteen ke M1 Phdi rainnntutannn lisäämiseen liittyiä ngelmia maapalllla (15 p) Ongelmien tausta (2 p): Väestönkasu (Lisää rainnn taritsijita) Vaurastuminen ja siihen liittyä: - rainnn määrän lisääntyminen per capita (asukasta khden laskettu kalrimäärä) - rainnn laadun muuttuminen (lisää prteiineja, erityisesti liha- ja kalatutteita, asukasta khden) - Lihan tutannn kasattaminen jhtaa iljan kysynnän kasuun, jka saattaa pahentaa raitsemustilannetta kehitysmaissa Ongelmat (13 p): Taludelliset ngelmat (1 p) - Lähtökhtana se, että nälkängelmaa ei lisi maapalllla, js ruka jaettaisiin tasan kaikkien maapalln ihmisten kesken - Rainnn hinta nusee, js ja kun sen kysyntä lisääntyy. - Elintarikkeiden kuljetuksiin, markkinintiin ja arastintiin liittyy ngelmia arsinkin kehitysmaissa. Ssiaaliset ngelmat (4 p) - Päämaaltainen tellinen maaniljely taritsee ain ähän työimaa, jllin maaseutu tyhjenee ja äestö purkautuu (sin ylikansitettuihin) kaupunkeihin - Kuluttamatttmia maaseudun ihmisiä uhkaa työttömyys - Maanmistuslista jhtuat ngelmat Eklgiset ngelmat (6 p) - Raiataan uutta maata metsästä: Haitallisia aikutuksia maankäyttöön ja lunnn mnimutisuuteen - Liikakalastus - Vesiiljelyn ngelmat (rannikkesia ja mangrealueita tetaan iljelykäyttöön) - Perinnebitppien kataminen, kska perinneiljelyn sattas n yleensä alhainen - Lannituksen lisääntyminen, rainnekurmitus ja erityisesti esien reheöityminen - Keinkastelun ngelmat: esiarjen äheneminen, maaperän sulaantuminen - Maapalllla n paljn maataluteen seltumattmia alueita, napa-alueiden tuntumassa leat ja uristissa sijaitseat maataludelle liian kylmät alueet sekä kuiuusalueet, myös trppisten metsäseutujen ydinsat ---> aikeuttaa peltpinta-alan lisäämistä Kulttuuriin ja perinnäistapjen muuttumiseen ja muuttamisyrityksiin liittyät ngelmat (1 p) - Länsimaisen maatalustekniikan siirtäminen sellaisenaan kehitysmaihin n sittautunut käytännössä hunksi ratkaisuksi Teknlgian ja kuljetusten haittaaikutukset ja riskit (1 p)

8 M2 Matkailuun liittyät haita maapalllla. Tarkastele, miten matkailun haitat ilmeneät Egyptissä, Sumessa ja Thaimaassa. Haittjen tausta (3 p): Väestönkasu - Lisää ihmisiä - Suhteessa ielä enemmän lisää matkailijita, kska maapalln äestön ikärakenne ei le tasainen aan nurekas (matkailijat syntyät 20-utiaina ) Vaurastuminen ja siihen liittyä: - Matkailu n mahdllista ain arakkaille - Lisääntyä arallisuus lisää matkailemista imakkaasti - Mitä arakkaampi yhteiskunta, sitä pitempiä at matkailuetäisyydet Haitat (12 p): Ssiaaliset ngelmat (3 p) - Khdemaan ihmisten hun khtelu. Sama tek ei le kaikkialla riks, js khdemaassa n kehittymätön lainsäädäntö - Rikllisuuden ja prstituutin lisääntyminen (erityisesti Thaimaa) - Tautien leiäminen (Egypti, Thaimaa) - Huumeet - Terrrismi (erityisesti Egypti) - Meluhaitat (esim. Sumi) Eklgiset ngelmat (7 p) - Energiankulutus, arsinkin öljynkulutus (Egypti, Thaimaa, Sumi) - Vedenkulutus kuiilla alueilla (Egypti) - Jätengelmat ja jäteesipäästöt turistikeskuksissa (Egypti, Thaimaa) - Lunnn mnimutisuuden köyhtyminen turistikeskuksissa (Egypti, Thaimaa, Sumi) - Haitallisten ieraslajien leiäminen (Egypti, Thaimaa) Kulttuuriin liittyät ngelmat (1 p) - Perinnäistapjen muuttuminen (Egypti, Thaimaa) - Kulttuurimuistmerkkien aarantuminen (Egypti) Onnettmuusriskit (Egypti, Thaimaa) (1 p)