Kungliga Fysiografiska Sällskapet i Lund logotyp

2010

Thunbergmedaljen

Erik Persson, professor, Institutionen för Medicinsk Cellbiologi, Uppsala universitet

Regleringen av kroppens vätskevolym är en mycket viktig funktion som också bestämmer vårt blodtryck. Vårt arbete kring volymsregleringen startade för mer än 40 år sen och inkluderar arbete vid Uppsala (65-85, 97-10) och Lunds Universitet (86-97) och även internationellt; Yale University , University of California San Diego, University of Munich, University of Montpellier och University of New South Wales, Sydney.

I Uppsala 1973, i samarbete med Dr Jürgen Schnermann från München, kunde vi visa otvetydiga bevis på att det existerar en tubulo-glomerulär feedback mekanism dvs ett återkopplingssystem som avkänner elektrolythalten i senare delen av njurens nefroner och reglerar blodtillförseln till njurens glomeruli där vätska pressas ut ur blodkärlen och in i nefronen för att bilda primärurinen. Detta reglersystem har visat sig vara viktigt för konstanthållning av urinproduktionen trots stora skillnader i blodtryck och för att reglera kroppens vätskevolym som i sin tur har ett avgörande inflytande på kroppens blodtryck. Känsligheten i detta reglersystem spelar därför en avgörande roll för kroppens vätskevolym och regleras av ett stort antal olika ämnen. Vi har också funnit att vissa ämnen spelar en större roll i denna reglering än andra. I Lund fann vi att en verkligt viktig komponent var kväveoxid som gör reglersystemet mera okänsligt och ökar utsöndringen av vätska. Syrgas radikaler (oxidativ stress) gör däremot reglersystemet mera känsligt ledande till volymsretention med ökad vätskevolym i kroppen och ett ökat blodtryck om följd. Vi har funnit att ökat saltintag (NaCl) ökar den oxidativa stressen och ökar blodtrycket. Vår grupp finner också att vid många andra typer av högt blodtryck spelar en liknande mekanism en avgörande roll. Vi arbetar för närvarande med metoder för att öka NO tillgängligheten och att minska den oxidativa stressen och därigenom till att sänka patienters blodtryck. L-arginin, nitrat/nitrit behandling (spenat, sallad) kan öka NO produktionen medan SOD liknande substanser som Tempol eller minskat saltintag, reducerar syrgasradikalerna. Vi tror att det inom några få år kommer att kunna utvecklas nya läkemedel efter dessa principer.

Roséns Linnémedalj i botanik

Mats Thulin, professor, Institutionen för organismbiologi, Evolutionsbiologiskt centrum, Uppsala universitet

Mats Thulins forskning är inriktad på växtsystematik i tropiska områden, särskilt Afrika. Efter 18 års arbete och många strapatser på vägen, kunde 2006 den fjärde och sista volymen av Flora of Somalia ges ut, då den första färdiga moderna floran över ett land i tropiska Afrika. Hundratals nya arter av träd, buskar, slingerväxter, suckulenter och örter, upptäcktes och beskrevs inom projektets ram. Somalia och angränsande torrområden på Afrikas horn har visat sig ha en mycket rikare biologisk mångfald än man tidigare känt till, med t ex 2750 växter som är endemiska, dvs de finns inte någon annanstans. Där finns också 20 endemiska däggdjur, 25 endemiska fåglar och 93 endemiska reptiler. Områdets biodiversitet, inte minst data genererade inom ramen för det somaliska floraprojektet, har lett till att torrområdena kring Afrikas horn idag erkänns som en global biologisk ”hotspot”.
En aspekt av floran i regionen kring Afrikas horn som tilldragit sig stort intresse är den rika förekomsten av disjunkta grupper, dvs växter med stora och svårförklarliga luckor i sina utbredningar. Väl känd är disjunktionen med arida områden i södra Afrika och än mer spektakulära är de transatlantiska disjunktioner som upptäcks i allt fler grupper av växter. Ett sätt att förklara sådana transatlantiska utbredningar är boreotropikhypotesen, som säger att tropiska växter kunde spridas mer eller mindre fritt mellan Nordamerika och Eurasien under den tidigare delen av tertiär, när dessa kontinenter låg närmare varandra och hade ett varmare klimat än idag. När klimatet blev kallare längre fram under tertiär tvingades dessa växtgrupper söderut och kunde på så sätt hamna i idag långt åtskilda områden som Centralamerika och Afrikas horn. De försök att datera dessa disjunktioner som vi gjort, indikerar dock att de är för unga för att passa in i boreotropikhypotesen. Alternativa förklaringsmodeller har därför föreslagits. Man kan t ex se de spridda heta och arida områdena på jorden, av vilka Afrikas horn är ett, som ett globalt metasamhälle, ”the succulent biome”. Mycket lite migration kan ske mellan de olika delarna av detta starkt fragmenterade biom, vilket främjar uppkomsten av grupper med geografiskt strukturerade släktskapsträd.

Roséns Linnépris i botanik – 500.000 kr vardera

Ove Eriksson, professor, Botaniska institutionen, Stockholms universitet

I växtvärlden finns en fascinerande mångfald av fröstorlekar, frukttyper och spridningsätt. Vikten på frön varierar från någon miljondels gram upp till flera kilo, och frön sprids på en mängd olika sätt, med hjälp av djur, vind, vatten, eller till synes utan assistans från någon så kallad spridningsvektor. Kunskapen om hur växternas spridning går till är av stor betydelse för att besvara grundläggande ekologiska frågor om arternas dynamik, förekomst och utbredning. Det är också, ur ren grundvetenskaplig synvinkel, spännande att förstå hur evolutionen frambringat denna mångfald av frön och frukter.

Ove Erikssons forskning behandlar olika frågeställningar om växternas spridningsbiologi, såväl ur evolutionär som ur ekologisk synvinkel. Hans studier av klonbildande växter, som i huvudsak förökar sig vegetativt och sällan rekryteras från frön, har lagt grunden till en utvecklad kunskap om frörekrytering hos dessa växter. En mera generell frågeställning är vad som begränsar frörekrytering hos växter. Eriksson var en tidig förespråkare för att så kallad ”fröbegränsning” – att tillväxten av växtpopulationer vanligen begränsas av tillgången på frön – var förhärskande i naturen, en uppfattning som efterhand har blivit alltmera accepterad. Eriksson har också lett flera naturvårdsinriktade forskningsprojekt om växternas spridning och förekomst i det ”gamla kulturlandskapet”, framför allt naturbetesmarker.

Ove Erikssons evolutionära studier av växternas frön och frukter har skett i samarbete med paleobotaniker och växtsystematiker, och bland annat visat på att utvecklingen av så kallade köttiga frukter (t.ex. bär och stenfrukter) skett i samband med de omfattande miljöförändringar som ägde rum för 65-55 miljoner år sedan, efter dinosauriernas utdöende och då klimatet genomgick en period av kraftig uppvärmning.

Peter Högberg, professor, Institutionen för skogens ekologi och skötsel, Sveriges lantbruksuniversitet, Umeå

Peter Högbergs forskning rör samspel mellan växter och mark, speciellt flödena av kol och kväve genom skogsekosystem.

Under sitt doktorsarbete studerade han rotsymbioser (mykorrhiza och kvävefixerande rotknölar) hos träd i afrikanska savannskogar, men har under de senaste 25 åren fokuserat på tempererade och boreala skogar. Högberg och hans medarbetare har betonat behovet av ett ”växtfysiologiskt” synsätt vid studier av marken, enligt vilket det direkta flödet av fotosyntat från trädkronorna till rötterna och deras mykorrhizasvampar har stor betydelse. Detta demonstrerades direkt i fält i ett stort försök med ringbarkning av träd, vilket visade att hälften av markandningen (avgivningen av koldioxid från marken) var direkt beroende av flödet av kol (socker) från fotosyntesen.

Högberg har också använt stabila (icke-radioaktiva) isotoper, främst kvoterna av kol-13/kol-12 och kväve-15/kväve-14, i sina studier. Detta inbegriper dels tolkningar av den naturliga fördelningen av dessa isotopkvoter, dels direkta spårförsök, där tillsatt kol-13 och kväve-15 följts med stor upplösning i tid och rum. Ett exempel på detta är experiment där fotosynteskolet hos grupper av träd inmärkts genom exponering för kol-13-koldioxid. Experimenten visar att det bara tar några få dagar från fotosyntes i trädkronorna till det att samma kol byggs in i och används av organismer i marken. Samma experiment visar att detta flöde är starkt säsongsbundet, vilket förklarar varför mykorrhiza-svamparna företrädesvis bildar fruktkroppar i slutet av växtsäsongen. Flödet regleras också av tillgången på kväve; stor tillgång på kväve leder till en kraftig reduktion av mängden kol som allokeras till rötterna och deras mykorrhizasvampar.

Högberg vill framhålla viktiga bidrag från sina närmaste medarbetare, mikrobiologen Mona N. Högberg och växtfysiologen Torgny Näsholm.

Roséns Linnépris i zoologi - 500.000 kr vardera

Thomas Alerstam, professor, Biologiska institutionen, Lunds universitet

Fågelflyttningens ekologi

Djurens och inte minst fåglarnas flyttning är en stor ekologisk märkvärdighet som ställer forskningen inför fängslande problem.

Hur kan en liten sångare genomföra en målinriktad precisionsflyttning över tusentals mil? Fåglarnas långa flygresor fordrar många avancerade anpassningar i beteende, fysiologi, flykt och navigation.

De flyttande fåglarna måste klara sin egen försörjning med flygbränsle och anpassa sina flygetapper till rastningsmöjligheter längs färdvägen så att de lagrar stora fettförråd inför långflygningar över öknar, hav och inlandsisar. De måste också välja rätt flygväder och lämplig flyghöjd och undvika att drivas ur kurs av vindar som ibland blåser fortare än vad fågeln kan flyga. Det måste finnas en noggrann tidkontroll när på säsongen och dygnet som flyttningen genomförs, och även ett orienterings- och navigeringssystem som ger god kontroll över färdvägarna och gör det möjligt för fåglarna att nå sina mål.

Många av dessa anpassningar måste vara medfödda och genetiskt styrda eftersom de flesta fåglar genomför sina flyttningsresor på egen hand. Inlärning kan också spela en viktig roll, särskilt för arter som flyttar i flock och som får ledning av sina föräldrar under första flyttningsresan. Ungfåglar som flyttar på egen hand kan också använda första resan för att lära sig lämpliga flygvägar och rastplatser som de sedan utnyttjar under kommande flyttningsresor. Kanske är fåglarna flexibla nog att under varje resa lära sig ytterligare information om betingelserna längs flyttningsvägen, som de sedan drar nytta av under de nästföljande resorna?

Flyttningens kostnader och vinster i tid, energi, dödlighet och sjukdomsrisker är viktiga för att förstå skillnader i flyttningsvanor mellan fåglar av olika ålder, kön och art liksom mellan höst- och vårflyttningen.

Ny teknik och nya experimentmetoder har medfört revolutionerande framsteg i kunskapen om fåglarnas flyttning under de senaste decennierna. I arsenalen av olika metoder som används inom fågelflyttningsforskningen vid Lunds Universitet ingår bl.a. radar som används både lokalt och på expeditioner till Arktis och Antarktis, orienteringsburar för experiment med magnetfältsändringar, vindtunnel, genetiska och molekylära metoder. Nya omvälvande kunskaper erhålles just nu genom satellitföljningar och genom följningar med små positions-loggrar (baserade på ljus- och tidsregistrering) som gör det möjligt att följa enskilda individer under flera års flyttningsresor. Genom satellitföljningarna med GPS-precision går det också att fastställa när och hur fåglarna dör eller möter stora svårigheter (returrörelser, vinddrift) under flyttningen.

Forskningen om fåglarnas flyttning är alltså i hög grad tvärvetenskaplig och innefattar aspekter från vitt skilda forskningsgrenar, alltifrån aerodynamik, navigation och meteorologi till fysiologi, sinnesbiologi och beteendeekologi.

Christer Wiklund, professor, zoologiska institutionen, Stockholms universitet

Christer Wiklund är en beteende-ekolog vars forskning är inriktad på att vinna ökad förståelse för den variation som förekommer i naturen – och den förklaringsmodell han använder är baserad på evolutionsbiologisk teori. Han har nästan uteslutande använt sig av fjärilar som studieobjekt, och har intresserat sig för flera olika ämnesområden, som

• anledningen till att vissa fjärilar är specialister i sitt utnyttjande av värdväxter, som t ex nässelfjärilen vars larver lever uteslutande på blad av brännässla, medan andra fjärilar är generalister, som tex vinbärsfuksen vars larver lever på en mängd olika växter som t ex brännässla, humle, sälg, alm och björk

• varför vissa fjärilar är monogama och endast parar sig en enda gång i livet, som t ex skogsgräsfjärilen, medan andra är polygama och parar sig upprepade gånger – upp till sex gånger under sin korta levnad - som tex rapsfjäril och rovfjäril.

• hur fjärilar försvarar sig mot predatorer - genom varningsteckning, som t ex larver av makaonfjärilen vars larver är tecknade i grönt-svart-orange, kryptisk färgteckning, som tex vinbärsfuksen som är skäckigt tecknad i gråbrunt och är näst intill omöjlig att särkilja från ett visset löv, eller skräckteckning, som t ex påfågelögat, som i vila mest liknar ett gammalt löv, men vid störning plötsligt öppnar vingarna upprepade gånger och därvid uppvisar ett par stora ugglelika ögon som skrämmer småfåglar från vettet och dessutom producerar ett väsande läte som får attackerande möss att fly hals över huvud.

• anledningen till att sökandet efter en partner skiljer sig åt hos fjärilar, där vissa arter som tex citronfjäril är patrullerare, vilket innebär att hanarna tillbringar merparten av sitt liv i flykt sökande efter parningsvilliga honor, medan andra arter, som t ex kvickgräsfjäril, är revirhävdande, vilket innebär att hanarna upprättar revir, som de försvarar mot inkräktande hanar och dessutom utnyttjar som utkiksplatser när de spanar efter parningsvilliga honor; strider mellan hanar av kvickräsfjäril kan pågå upp till en och en halv timme, varvid två hanar flyger omkring varandra i cirkelflykt och hela tiden försöker jag bort motståndaren. Christer Wiklunds forskning har bl a försökt besvara frågan om vilka egenskaper som avgör vilken hane som avgår segrande ur sådan flyktstrider, och i vilken utsträckning parningsvilliga honor är attraherade av de revir som vaktas av hanarna.
Tillsammans med forskarstuderande Martin Bergman och kollegan Karl Gotthard har Christer Wiklund precis publicerat en artikel om honornas beteende hos kvickgräsfjäril i tidskriften Animal Behaviour, som har uppmärksammats av BBC, som refererar artikeln på sin hemsida
- http://news.bbc.co.uk/earth/hi/earth_news/newsid_9220000/9220916.stm

Assar Haddings pris i geologi – 350.000 kr

Jan Backman, professor, Institutionen för geologiska vetenskaper vid Stockholms universitet - 35 år som djuphavsgeolog

I världshavens solbelysta översta delar lever växt- och djurplankton som producerar små hårda skal av främst kalk och kisel, som "regnar" ner mot bottnarna och bildar djuphavens sedimentlager. De biologiskt bildade djuphavssedimenten byggs på med en snitthastighet om 1-2 cm vart 1000:e år och täcker ca. 45 % av Jordens totala yta. Ett gram av ett sådant sediment innehåller miljontals fossila skal. Studier av mikrofossilen ger kunskap om gångna tiders miljö- och klimatförhållanden vid havsytan. Avhandlingsarbetet användes till att bli expert på en av de större sedimentbildande planktongrupperna (kokkolitoforider) samt att skapa kunskap om de senaste 23 miljoner årens sedimentationsförhållanden i norra Nordatlanten. Intresse för istidernas framväxt och avsmältning ledde till ett postdoktorsår i Cambridge och deltagande i en första (1981) vetenskaplig djuphavsborrningsexpedition till Nordatlanten. Resultaten angav en större förändring i nedisningsmönstret för ca 2.5 miljoner år sedan. Då började isberg tränga ner norrifrån och påverkade sedimentationsmönstret i alla delar av Nordatlanten som låg norr om Azorerna.

Under de senaste 25 åren har studier av kalksediment i tropiska hav (Atlanten, Indiska oceanen, Stilla havet) varvats med studier av de kalkfattiga sedimenten i Norra ishavet ända upp till Nordpolen. Fokus har legat på de senaste 60 miljoner åren. Under den tiden har oceanerna och det globala klimatet genomgått mycket stora förändringar, från en tid då ingen is fanns vare sig till havs eller på land till dagens istidsvärld som många djuphavsgeologer anser började för 34 miljoner år sedan när Antarktis fick sin första större iskappa. Längre tillbaka i den geologiska tiden, för ca. 53-55 miljoner år sedan, avbröts det redan varma globala klimatet av några kortare (den längsta ca 200 tusen år) mycket extrema värmeböljor, då sommartemperaturen vid Nordpolen översteg 23°C och palmer växte runt Norra ishavets stränder. De bakomliggande orsakerna till dessa intensiva värmepulser är fortfarande oklara och debatteras friskt av djuphavsgeologerna. Många av mina arbeten har ägnats åt att försöka förbättra kunskapen om hur klimatet utvecklats över de senaste 60 miljoner åren.

De tropiska områdena i östra Stilla havet är idag en viktig klimatregion på Jordens yta, och har varit det under flera miljoner år. Områdets storlek och läge gör att det fångar in stora mängder solinstrålning, vilket gör att området påverkar Jordens klimat långt bortom sina gränser. Över 10 % av den globala produktionen av plankton i världshaven sker just i de näringsrika ytliga vattnen i östra tropiska Stilla havet. Detta område är därför viktigt också för utbytet av koldioxid mellan hav och luft. Pågående forskning riktas mot att bestämma såväl temperaturförhållanden som produktionen av sedimentbildande plankton i de ytliga vattnen i östra ekvatoriella Stilla havet under de senaste åtta miljoner åren. Projektet syftar till att öka vår kunskap om hur detta för klimatet så viktiga havsområde fungerar i en varmare värld, som rådde för tre-fyra miljoner år sedan och som liknar det som beräknas råda om ca 100 år från nu.

Eva och Lars Gårdings pris i lingvistik – 135.000 kr

Marianne Gullberg, professor, chef för Humanistlaboratoriet, Lunds universitet

Marianne Gullberg (MG) forskar kring hur vuxna lär sig och använder ett andra språk, hur flerspråkiga personer bearbetar sina språk i realtid, och hur tal och gest samverkar i flerspråkighet. Genom att kombinera experimentella med mera traditionella metoder, studerar hon den vuxna förmågan till inlärning genom att undersöka vad en vuxen inlärare kan lära sig efter enbart ett par minuters kontakt med ett nytt, okänt språk utan hjälp. Hennes studier har visat att gester, ordfrekvens och ordstruktur hjälper inlärare att identifiera ord, betydelse och kunskap om ljudsystemet redan efter 7 minuter, och att man kan se effekter av inlärning i en inlärares hjärna redan efter 14 minuters kontakt med ett nytt språk.

I mera framskridna stadier av inlärning och flerspråkighet, studerar MG effekter av tvärspråkliga skillnader. Olika språk uttrycker t.ex. olika betydelser. Svenskan gör exempelvis skillnad på sätta, ställa, lägga medan engelskan endast använder put. Genom att studera inlärares tal och gester undersöker MG hur sådana tvärspråkliga skillnader påverkar inlärning och språkbearbetning, hur det mentala lexikonet ser ut och förändras hos flerspråkiga talare. En relaterad frågeställning är hur vuxna inlärare förstår och bearbetar strukturer som de inte själva använder, t.ex. hur de förstår ordföljder i svenska som de inte själva behärskar.

Slutligen undersöker MG hur flerspråkiga talare kan använda flera språk samtidigt i en och samma mening, s.k. kodväxling. I samtliga studier undersöker MG språkbruk i tal och gest parallellt. Tal och gest är nära förbundna och gestanalys kan därför belysa aspekter av språkutveckling som är osynliga i tal, en slags manuell brytning. MG undersöker dels vad inlärares gester avslöjar om deras språkfärdigheter, men också i vad mån inlärning underlättas av att se andras gester och av att producera gester själv.