XIII Международная олимпиада «Эрудит. Осень - зима 2015» Биология 7 класс Ответы

XIII Международная олимпиада «Эрудит. Осень - зима 2015»
Биология
7 класс
Ответы
Задание №1 (до 25 баллов): Вам прекрасно известно кто такой стоматолог. Не
мало, наверное, Вам известно и о заболевании зубов. Часть знаний, скорее всего,
получена из личного опыта.
Вопросы:
1. Как вы думаете, у какой группы позвоночных в процессе эволюции впервые
появилась возможность заболевания зубов?
2. С какими особенностями анатомии и физиологии это связано?
Приведите аргументы и примеры, подтверждающие Ваш ответ.
Примерное содержание ответа:
Выдержки из лучших ответов участников:
Впервые зубная система появляется у рыб. Она недифференцированная –
зубы одинаковые по форме и выполнению функций. По краям челюстных костей
начали расти острые жесткие конусы, которые позволяли лучше удерживать
добычу. Вскоре это преимущество стало решающим для выживания, и постепенно
ротовой инструмент становился все больше и прочнее. Рыбий зуб из
костеподобного материала дентина имеет форму конуса, который покрыт
необычайно жестким слоем – зубной эмалью. Зубная эмаль состоит из
износоустойчивого фосфата кальция (апатита). Она сохраняется на протяжении
миллионов лет в горных породах, поэтому от давно вымерших древних рыб
остаются хорошо сохранившимися, прежде всего, зубы. У рыб, в
противоположность людям, существует постоянная смена зубов. Изношенные зубы
выпадают и заменяются новыми. Такая замена происходит до конца жизни рыбы.
Челюсти усеяны зубами различного возраста и именно того вида, который всегда
обеспечивает функцию кусания. Хищная рыба, не имеющая зубов, испытывала бы
трудности с удерживанием добычи и не смогла бы продолжать свой род, так как
погибла бы от голода. Зубы у акул расположены в несколько рядов, кроме того,
они еще и растут на протяжении всей жизни. Акульи зубы не имеют корней,
поэтому легко теряются, но на смену выпавшим тут же выдвигаются более
молодые зубы из следующего ряда. В течение жизни большой белой акулы у нее
сменяется до 30 тысяч зубов.
Зубы крокодилов, как и всех рептилий, тоже растут всю жизнь, но новый зуб
вырастает в полости старого зуба и развивается по мере стирания предыдущего.
Поскольку зубы у млекопитающих служат для удержания и для измельчения
пищи, то высокий процент того, что между зубами у них могут оставаться волокна
пищи (животные его не могут вытащить). Волокна пищи сгнивают, разрушая
зубную эмаль, то есть появляется заболевание – кариес.
Заболевания зубов характерны для человека, они возникают у него на разных
этапах жизни. Кариес и тому подобное – это своеобразная плата за неправильное
питание, за дизбиоз в ротовой полости. Состояние зубов зависит от микрофлоры
ротовой полости, а микрофлора от той пищи, которую мы едим.
У Амурского тигра нет кариеса!!! И зубы он никогда не чистит.
Задание №2 (до 25 баллов): В последнее время правительство РФ уделяет
повышенное внимание проблеме безопасности дорожного движения. Причина –
шокирующая статистика по смертности и травматизму в результате различного
рода ДТП на дорогах России. Появились новые законы, акты, правила и штрафы,
направленные на повышение безопасности дорожного движения. Правительство
РФ разработало даже специальную федеральную целевую программу "Повышение
безопасности дорожного движения в 2013-2020 годах". В результате реализации
данной программы на дорогах нашей страны стали появляться инновационные
инженерно-технические конструкции, задача которых повысить безопасность
дорожного движения. Для созданий такого рода конструкций активно
используются и нанотехнологии. Есть и позитивная динамика по ДТП.
Как ни странно, в этой ситуации представители одного из семейств
о.Lepidóptera могут оказаться весьма полезными для инженеров. Ярким примером
тому могут являться представители подсемейства дневных бабочек из семейства
Nymphalidae, рода Morpho, которых в последнее время называют чудом
креативного дизайна.
Вопросы:
1. Чем же смогут помочь представители одного из семейств о.Lepidóptera
инженерам, работающим над повышением безопасности дорог России?
2. Что же будет представлять собой новация (в будущем инновация),
позаимствованная у представителей одного из семейств о.Lepidóptera
специалистами в области бионики для инженеров?
3. Приведите (или предположите) примеры того, где именно новация,
обсуждаемая в данном задании, может быть применена? Какие
конструкторские решения, использующие данную новацию, могут быть
созданы инженерами и использованы на дорогах России для повышения
безопасности? Следует отметить, что уже есть реальные примеры
использования данной новации в нашей жизни, в частности, на дорогах.
4. В каких ситуациях позаимствованная новация весьма эффективно
используется представителями одного из семейств о.Lepidóptera в реальной
жизни?
Приведите аргументы и примеры, подтверждающие Ваш ответ.
Примерное содержание ответа:
Выдержки из лучших ответов участников:
Крылья бабочек рода морфо (Morpho) способны произвести неизгладимое
впечатление даже на человека, не очень склонного к восторгам. Дело в том, что
верхняя сторона крыльев этого поистине удивительного создания природы
покрыта мельчайшими чешуйками, словно черепицей. Они, преломляя падающий
свет, излучают неповторимый блеск.
Впечатляющий блеск крыльев этих диковинных бабочек целиком
представляет собой оптический спецэффект, в основе которого лежат особенности
преломления света. Металлическим блеском обладает только верхняя сторона
крыльев морфо, покрытая мельчайшими (50 на 100 микрометров) чешуйками,
которые являются природной разновидностью фотонных кристаллов.
При этом в чешуйках бабочек возникает явление тонкослойной
интерференции. Исследования показали: пигмент в нижней части таких
диковинных чешуек не пропускает свет. А лучи света, проходящие через них,
отражаются как от внешних, так и от внутренних поверхностей. В результате два
отражения накладываются и усиливают друг друга, придавая особую яркость
переливающейся окраске чудо-бабочки.
Самым сильным эффектом иризации
обладает горная бабочка морфо Сульковского,
имеющая белую окраску. Когда на это насекомое
под определенным углом попадает свет, оно
превращается в бирюзовое или лиловое.
Используя структуру крыла бабочки,
инженеры создают голографические покрытия.
Сотрудники Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) нашли
способ привлечения внимания к информационным сообщениям дорожнотранспортной инфраструктуры. В качестве основной технологии для изготовления
дорожных знаков, дорожной разметки, причальных визиров и прочих сигнальных
технических средств, предлагается использовать различные типы голограмм.
Современные дороги подчас перенасыщены информацией, что нередко
приводит к рассеянности внимания водителей. Например, о наличии впереди
дорожной полосы ответвления, связанного только с этой полосой, вовсе не
обязательно знать владельцам авто с соседней полосы. Аналогична ситуация с
разрешением или запрещением поворота для отдельных полос на перекрестке.
Пространство видения голографического изображения может быть разделено на
необходимое
количество
воспроизводимых
для
конкретной
позиции
информационных сообщений. Именно их (голограммы) предлагают использовать
сотрудники ФИАНа в качестве альтернативной технологии для производства
дорожных знаков, дорожной разметки, причальных
визиров и прочих технических средств регулирования
дорожного
движения.
Голограммы,
способные
переливаться всеми цветами радуги в видимом диапазоне,
относительно легки как в изготовлении первичной
голограммы, так и в тиражировании. А значит, при
наличии полезных преимуществ, вполне могут «составить
компанию» новейшим средствам, предлагаемым сегодня для обеспечения
безопасности движения, например, «алмазной» пленке для покрытия знаков или
электронным средствам дистанционного считывания информации о знаках для
систем полуавтоматического управления транспортом.
«Использование голографических дорожных знаков позволило бы иначе
подойти к организации дорожного движения – распараллелить его, или другими
словами, выдавать инструкции каждому участнику движения в зависимости от его
положения на дороге. При этом для конкретных условий или участка дороги
можно записать свой собственный "универсальный знак", – рассказывает
руководитель проекта, заведующий лабораторией Сверхбыстродействующей
оптоэлектроники и обработки информации ФИАН, кандидат физ. мат. наук Андрей
Путилин.
Пример
голографического
ограничительного
дорожного
знака –
максимальная скорость движения в зависимости от угла зрения
Максимальный угол обзора голограммы может достигать 180 градусов, а
минимальный угол обзора конкретного ракурса – доли градуса. Однако
воспроизводить различные изображения с разных точек можно не только в
зависимости от угла зрения, но и от расстояния до голограммы, иными словами,
можно структурировать все пространство вокруг нее. Например, есть возможность
«научить» голографический знак увеличивать яркость – ярко вспыхивать или
начинать мерцать – при приближении к нему транспорта на определенное
расстояние, а известно, что вся изменяющаяся информация хорошо привлекает к
себе внимание.
Также радужные голограммы могут служить в качестве ретро-рефлектора,
отражающего свет фар. В этом случае голографический светоотражатель будет
способен разделять по цвету свет, отраженный от собственных фар конкретного
автомобиля и фар автомобиля, идущего навстречу, идущего по соседней полосе
или выезжающего сзади на обгон.
«Если использовать голограмму в качестве ретро-рефлектора, тогда то, что
освещается конкретным автомобилем, будет светиться его водителю, скажем,
зеленым, а в обратную сторону, например, красным. Это будет показателем того,
что по определенной полосе уже кто-то движется, и значит ехать туда нельзя», –
комментирует Андрей Путилин.
Еще один пример использования голограмм на дороге – оповещение
пешеходов о приближении автомобиля. Не секрет, что пешеходы порой
«забывают» про светофоры, а водители – про «зебру». Голографические мигающие
знаки, встроенные непосредственно в проезжую часть или около нее, могли бы
оповестить пешехода о возможной опасности, а водителя – о пешеходном переходе
впереди, то есть послужить на пользу представителям обеих групп участников
дорожного движения. Но и это отнюдь не все преимущества использования
голограмм на дороге.
«Такого же типа знаки могут использоваться в причальных приспособлениях,
например, визирах, причем там это даже более важно, чем на дороге. Еще на
парковках – там голограмма могла бы сигнализировать о приближении опасной
зоны, например, стены. Еще голограммы можно интегрировать в систему световых
сигналов транспортных средств. То есть это практически вся инфраструктура,
связанная с дорогой, где есть перемещающийся источник света», – подытоживает
руководитель проекта.
В подмосковных городах столицы, да и в самой Москве, в местах
пешеходных переходов очень скоро появятся 3D голограммы переходящих «зебру»
людей. Для организации проекта под названием «Инновационная дорога»
определены два перекрестка: в Москве на Пятницкой и в Долгопрудном.
Изготовлением переходов с 3D голограммой занимается Московский физикотехнический институт. Устройство представляет собой лазерный проектор,
который устанавливают сверху светофора. В местах пешеходных переходов
предусмотрено поставить специальные датчики движения, которые будут
сигнализировать проектору о приближении людей, и тот сразу же создаст
виртуальную проекцию пешеходов. Водитель будет заранее предупрежден, видя
данную проекцию, и успеет вовремя затормозить.
Окраска и внешний вид многих бабочек тем
или иным способом связаны с защитой от врагов.
Морфо Деидамия. Сверху на крыльях широкая
зеленовато-голубая полоса с металлическим блеском,
снизу – коричневый узор с глазками. Хищников
сбивает с толку такая разница в окраске. Птица,
увидев ослепительно голубую бабочку, устремляется
за ней в погоню, но натыкается на другую, коричневую. Птица летит дальше, а
бабочке удается скрыться.
Задание №3 (до 25 баллов): Любому натуралисту хорошо известно, что растения
активно выделяют различные вещества во внешнюю среду, затрачивая при этом
значительные ресурсы.
Вопросы:
1. Каковы истинные причины такого расточительства?
2. Какие вещества (группы веществ) выделяют растения во внешнюю среду?
3. Зачем они выделяют эти вещества во внешнюю среду?
Предлагаем Вам оформить ответ в виде таблицы.
Приведите аргументы и примеры, подтверждающие Ваш ответ.
Примерное содержание ответа:
Выдержки из лучших ответов участников:
Фитонцидные
вещества
Биологически активные вещества, убивающие или подавляющие рост и
развитие бактерий, микроскопических грибов, простейших.
Органические
кислоты
Изменяют кислотность почвы, повышает растворимость ее
минеральной части. Кислотность почвы влияет на жизнедеятельность
микроорганизмов.
Обладают расщепляющей и синтезирующей способностью, т. е.
вызывают или ускоряют как реакции расщепления, так и реакции
синтеза.
Привлечение насекомых для опыления.
Ферменты
Ароматические
вещества
Нектар
Обладает бактерицидными свойствами и защищает завязь цветка от
микроорганизмов.
Привлекает
насекомых,
осуществляющих
перекрестное опыление
1. Считаю, что растения выделяют вещества для привлечения опылителей и своего
дальнейшего размножения.
Выделение веществ может быть пассивным и активным. Пассивное выделение по
градиенту концентрации называется экскрецией, активное выведение веществ с
затратой энергии – секрецией. Процесс секреции у растений осуществляется
специализированными клетками и тканями. К наружным секреторным структурам
относятся железистые волоски (трихомы), железки, нектарники, осмофоры
(железки, расположенные в цветках и вырабатывающие эфирные масла, от
которых зависит аромат цветков) и гидатоды. Примером внутренних секреторных
структур могут быть идиобласты – одиночные клетки, служащие для отложения
каких-либо веществ.
2. Таблица
Выделительные
ткани
Органы
выделения
Ткани внешней Железистые
секреции
волоски
(экзогенные)
(трихомы)
Железистые
эмергенцы
Строение
Секреты
Железистые
волоски
(выросты эфирные масла,
эпидермиса) имеют в своём строении кристаллы соли,
длинную ножку и головку, через слизь
которую
и
выделяются
наружу
переработанные растением вещества.
Образуются не только эпидермисом, но едкий сок
и
клетками
более
глубоко
(молочай,
расположенных тканей
крапива)
Ткани
внутренней
секреции
(эндогенные)
Нектарники
Представлены в виде различных ямочек, нектар
бугорков или желобков, урночек и
подушечек в цветке
Осмофоры
Железки, расположенные в цветках
эфирные масла,
от
которых
зависит аромат
цветков
Гидатоды
(водяные
устьица)
Специальные образования, служащие
для выделения капельножидкой воды и
солей. Имеются у водных растений и у
растений из сильно увлажненных мест
обитаний. В отличие от обычных устьиц
они образуются группой паренхимных
клеток, заканчивающихся у вершины
листа или у зубчика парой замыкающих
клеток, которые почти никогда не
закрывают устьичную щель.
капельная
жидкость (роса).
При этом вместе
с водой могут
выделяться
соли, сахар и
другие
органические
вещества.
Вместилища
выделений
Лизигенные вместилища образуются в
результате
лизиса
(растворения)
оболочек клеток, наполненных секретом.
Схизогенные вместилища развиваются в
молодых
тканях
вследствие
значительного увеличения размеров
межклетников. При этом образуются
полости
и
ходы,
выстланные
секретирующими
эпителиальными
клетками.
летучие
терпены, вязкие
бальзамы,
Млечники
Живые клетки с цитоплазмой, многими
ядрами и вакуолью, заполненной
млечным соком. Различают членистые и
нечленистые
млечники.
Членистые
образуются из нескольких клеток путем
разрушения
перегородок
между
клетками (сем. астровые), нечленистые –
из одной разветвленной клетки (сем.
молочайные).
млечный
сок
(латекс)
содержит
запасные
и
экскреторные
вещества
–
крахмал,
алкалоиды,
смолы, каучук,
гуттаперчу
Идиобласты
Одиночные клетки,
продукты выделений
слизи,
смолы
накапливающие эфирные масла,
слизи,
смолы,
кристаллы
оксалата
кальция, воск,
дубильные
вещества,
камедь
Смоляные
ходы
Межклетники
3. Образование и выделение побочных
многообразное приспособительное значение:
смола
продуктов
метаболизма
имеет
 привлечение насекомых-опылителей. В цветках яблони, огурца и других
энтомофильных перекрестноопылителей образуется нектар, привлекающий
пчёл, а зловонные выделения цветка раффлезии привлекают мух;
 отпугивание травоядных животных (тмин, крапива и др.);
 защита от бактерий и грибов, разрушающих древесину (сосна, ель и др.);
 выделение в атмосферу летучих соединений, что способствует очищению
воздуха от болезнетворных бактерий;
 внеклеточное переваривание добычи у насекомоядных растений за счёт
выделения протеолитических ферментов (росянка, альдрованда и др.);
 минерализация органических остатков в почве благодаря выделению
корнями специальных почвенных ферментов;
 регулирование водного режима посредством водяных устьиц – гидатод,
расположенных по краю листовой пластинки (земляника, капуста, толстянка
и др.);
 регулирование испарения воды в результате выделения летучих эфирных
соединений, которые уменьшают прозрачность и теплопроводность воздуха
около поверхности листа (хвойные породы);
 регулирование солевого режима клеток (марь, лебеда и др.);
 изменение химических и физических свойств почвы, а также регулирование
видового состава почвенной микрофлоры под влиянием корневых
выделений;
 регулирование взаимодействия растений в фитоценозе посредством
корневых, стеблевых и листовых выделений, именуемое аллелопатией (лук,
чеснок и др.).
Задание №4 (до 25 баллов): У простейших живых организмов существуют
разнообразные способы питания. А некоторые из них удивляют своими
необычными способностями добывать и потреблять пищу.
Вопросы:
1. Как Вы думаете, какое простейшее животное – амеба или инфузориятуфелька – может питаться более крупными пищевыми частицами, чем они
сами?
2. Объясните механизм, с помощью которого это удается сделать простейшим
организмам?
Приведите аргументы и примеры, подтверждающие Ваш ответ.
Примерное содержание ответа:
Выдержки из лучших ответов участников:
И амеба, и инфузория-туфелька питаются при помощи фагоцитоза –
процесса, при котором пища в мембранной оболочке (внутри вакуоли) оказывается
в цитоплазме простейшего. Ложноножки, окружающие пищевой комок, возникают
в любой части клеточной мембраны. Поэтому они способны обхватить крупные
куски пищи.
Питание же инфузории происходит через специальный клеточный рот.
Мембрана инфузории способна к фагоцитозу только в этом месте. Во всех
остальных местах под мембраной лежат вакуоли, придающие наружным слоям
цитоплазмы жесткость. По сравнению с поверхностью клетки рот невелик, поэтому
пища инфузорий мельче пищи амеб.
Но есть хищная инфузория дидиний (Didinium nasutum) – относительно
небольшая инфузория, длиной в среднем около 0, 1 – 0, 15 мм. Передний конец
вытянут в виде хоботка, на конце которого помещается ротовое отверстие.
Дидиний быстро плавает в воде, часто меняя направление движения.
Предпочитаемая пища дидиниев – инфузории -туфельки. В данном случае хищник
оказывается меньше своей жертвы. Дидиний внедряется в добычу хоботом, а
затем, постепенно все более и более расширяя ротовое отверстие, проглатывает
туфельку целиком. В хоботке имеется особый, так называемый, палочковый
аппарат. Он состоит из ряда эластичных прочных палочек, располагающихся в
цитоплазме по периферии хоботка. Предполагают, что этот аппарат увеличивает
прочность стенок хоботка, который не разрывается при проглатывании такой
огромной по сравнению с дидинием добычи, как туфелька. Дидиний – пример
крайнего случая хищничества среди простейших. Если сравнить заглатывание
дидинием своей добычи – туфельки – с хищничеством у высших животных, то
аналогичные примеры найти трудно. Дидиний, проглотивший парамецию,
разумеется, очень сильно раздувается. Процесс переваривания протекает очень
быстро, при комнатной температуре он занимает всего около двух часов. Затем
непереваренные остатки выбрасываются наружу, и дидиний начинает охотиться за
очередной жертвой. Специальными исследованиями было выяснено, что суточный
«рацион» дидиния составляет 12 туфелек.
Максимальное количество баллов – 100