X Международная дистанционная олимпиада «Эрудит» Биология 6 класс 2 тур Рекомендуемые ответы Максимальное количество баллов – 100. Задание №1 (20 баллов) Если собака долгое время бегает, прыгает, то в результате активной работы мышц в её теле скапливается большое количество тепла, от которого животному необходимо также избавиться. Для того, чтобы избежать перегрева и не получить тепловой удар, собаки обычно начинают учащённо дышать, высунув язык. Вопросы: 1. Почему они так поступают? Как эти действия помогают собаке избежать перегрева? 2. А как в такой ситуации поступает лошадь? Как она избавляется от избытков тепла, скопившегося в её теле в результате активной работы мышц во время долгих заездов? 3. Какие способы избавления от избытков тепла у различных животных вам известны? Примерное содержание ответа: За первую часть ответа можно заработать до 7 баллов. Вопрос № 1. Почему они так поступают? Как эти действия помогают собаке избежать перегрева? У любого теплокровного животного периодически возникает проблема избытка «эндогенного тепла». Очевидно, что степень актуальности этой проблемы определяется, прежде всего, уровнем обмена веществ животного, а также особенностями его анатомического строения. Есть и другие причины. В результате эволюции у разных животных возникли разные варианты механизмов решения проблемы «защиты от перегрева». Одним из примеров своеобразной "системы охлаждения", системы выводящей избытки тепла из организма возник у собаки. Собаки благодаря густой шерсти лучше переносят холод, чем жару. И если у находящейся в покое собаки густая шерсть скорее способствует поддержанию постоянной температуры тела организма, то при физических нагрузках она, наоборот, играет отрицательную роль, выполняя функцию теплоизоляции. Собаки потеют, но вместо пота кожные железы (прежде всего сальные) выделяют так называемый «жиропот». Очевидно, что эта субстанция гораздо хуже испаряется с поверхности её тела, т.к. больше предназначена для смазывания шерсти и придания ей эластичности и водоотталкивающих свойств, чем для участия в процессах избавления организма от избытков тепла. Для удаления излишнего тепла из организма собаки используют полипноэ – процесс, при котором избытки тепла удаляются из организма через поверхность языка и слизистой оболочки ротовой полости вовремя учащённого дыхания. При повышении температуры собака "максимально высовывает язык" и начинает учащенно дышать, испаряя с поверхности языка влагу. Параллельно с поверхности слизистого эпителия воздухоносных путей и легких испаряется влага, что в свою очередь также способствует охлаждению организма. При этом выдыхаемый воздух из легких также несёт в себе тепло. Если температура тела выше окружающей среды, то выдыхаемый воздух будет более теплым, чем вдыхаемый. Собака, в данной ситуации, вдыхает воздух через нос, а выдыхает через ротовое отверстие, выдыхаемый воздух более теплый и влажный. Проходя по воздухоносным путям воздух, нагревается, охлаждая при этом организм. Такое явление называют ещё «тепловой одышкой». Небольшую часть излишков тепла собака может отдать с помощью испарения секрета потовыделяющих желез, расположенных на подушечках лап и других участков тела, лишённых шерсти. Но избежать перегрева за счёт только этого ей вряд ли удастся, поэтому только с помощью особого функционирования дыхательной системы и решается проблема избыточного тепла. Т.е. когда повышается температура тела собаки, она высовывает свой язык и начинает активно дышать, при этом быстро испаряя влагу с его поверхности, в результате собственного чего и происходит охлаждение всего организма. В жаркие дни не забывайте оставлять собаке достаточное количество воды в миске!!! За вторую часть ответа можно заработать до 7 баллов. Вопрос № 2. А как в такой ситуации поступает лошадь? Как она избавляется от избытков тепла, скопившегося в её теле в результате активной работы мышц во время долгих заездов? Ответ: У лошади ситуация несколько иная. Чтобы избежать перегрева, лошадь активно потеет всей поверхностью кожи (также как и человек). Пот у лошади интенсивнее всего выступает в паху и на шее. Особенно это заметно во время длительных и тяжелых заездов, существует даже выражения; «взмыленная лощадь», «как лошадь в пене», «как лошадь в мыле», «потеет как лошадь» и т.д. Около 80% общей потери тепла у лошади происходит через кожу. Этому способствуют хорошо развитые потовые железы, расположенные на всей поверхности тела. Ни одно животное не потеет так сильно, как лошадь. С потом лошадь теряет до 85-100 грамм солей в день. Именно поэтому, лошадям необходимо добавлять в рацион соль и не забывать регулярно их поить!!! В удалении избытков тепла также принимает участие и дыхательная система. Выдыхаемый воздух лошадью также несёт в себе тепло, если температура тела выше окружающей среды, то выдыхаемый воздух будет более теплым, чем вдыхаемый. С поверхности слизистого эпителия воздухоносных путей испаряется влага, что в свою очередь также способствует охлаждению организма. Лошадь, в данной ситуации, вдыхает более теплый и влажный воздух. Проходя по воздухоносным путям воздух, нагревается, охлаждая при этом организм. Глоточные мешки лошади, заполненные воздухом, также участвуют в процессе охлаждения организма, внося свою скромную лепту. А вот обливать вспотевшую лошадь холодной водой нельзя, в этой ситуации: «перегрев организма» быстро превратится в «переохлаждение» и лошадь заболеет. За третью часть ответа можно заработать до 6 баллов. Пример ответа участника №1. 1. Испарение воды с поверхности тела для увеличения теплоотдачи. У млекопитающих потоотделение и испарение воды со слизистой оболочки рта и верхних дыхательных путей. У птиц только последний способ, так как они лишены потовых желез. 2. Сосудистые реакции – расширение кровеносных сосудов, расположенных близко к поверхности кожи, что ведет к усилению отдачи тепла во внешнюю среду. У птиц большое значение в сосудистой терморегуляции имеют неоперенные участки тела - аптерии: например, голая, богатая сосудами кожа «украшений « на голове кур имеет более низкую температуру тела. У ящериц скорость тока крови по сосудам возрастает при увеличении температуры. 3 «Гипервентиляция тела» у насекомых. Для снижения температуры тела насекомые испаряют влагу путем открывания дыхалец. Это характерно, например, для цикад. 4 «Орошение» улья пчёлами. Температура в улье может быть ниже, чем в окружающем воздухе, за счет испарения воды, которую пчелы специально приносят в улей, и его вентиляции. 5. Использование укрытий. Более мелкие животные не могут позволить себе расходовать воду на охлаждение путем испарения, но обычно им этого и не нужно, поскольку они спасаются от полуденного зноя, прячась в тенистые места или прохладные норы. 6. Пустынные грызуны не способны к потоотделению, но имеют «аварийный» терморегуляторный механизм и в ответ на тепловой стресс выделяют обильную слюну. Она смачивает мех на нижней челюсти и горле, принося временное облегчение, когда температура тела приближается к критической. Также поступают и некоторые рептилии. Например, черепахи, тоже выделяют слюну для терморегуляции. Помимо этого, когда температура тела становится слишком высокой, черепахи выделяют мочу, стекающую на задние ноги. Натуралисты долго не могли понять назначение огромного мочевого пузыря у пустынных черепах. Теперь ответ известен: моча запасается не только в целях защиты от врагов, но и для экстренного охлаждения тела. 7. ……………………………. Пример из ответа участника №2. 1. Зебра. Полосатость помогает зебре переносить жару африканской саванны. Черные полосы поглощают солнечные лучи, а белые - отталкивают. Тепло как бы рассеивается, что помогает зебрам избежать перегрева. 2. У зебр также как и у лошади есть глоточные мешочки, которые в свою очередь также помогают зебре, как и лошади, избежать смерти от перегрева. 2. Рептилии. При приближении температуры к верхней критической начинают тяжело дышать или держать рот открытым, усиливая отдачу воды со слизистых оболочек. 3. Лягушки. У лягушек эффективно действует и механизм испарительной терморегуляции. Лягушка за час при +20 °C теряет на суше 7770 Дж, что в 300 раз больше ее собственной теплопродукции. 4. Антилоповый суслик. Натирает мордочку слюной, охлаждаясь при этом. 5. Пчелы. Пчелы, летающие в жаркую погоду, избегают перегрева, выделяя изо рта каплю жидкости, испарение которой удаляет избыток тепла. 6. Слоны. Особое значение для поддержания теплового баланса имеют уши, снабженные, как правило, большим количеством кровеносных сосудов Огромные уши африканского слона, превратились в специализированные органы терморегуляции. Через огромные уши в окружающую среду удаляется избыток тепла. Горячая кровь отдает свое тепло воздуху и возвращается в тело слона на несколько градусов холоднее. Чтобы увеличить поток отходящего воздуха, слон ими все время обмахивается. 7. Верблюды в жару сбиваются вместе, прижимаясь друг к другу боками. Этим достигается противоположный эффект – предотвращение сильного нагревания всей поверхности тела солнечными лучами. Температура в центре скопления животных равна температуре их тела, 39 °C, тогда как шерсть на спине и боках крайних животных нагревается до 70 °C. 8. Сумчатые, ленивцы, муравьеды. Системы противоточного теплообмена, помогающие поддерживать постоянную температуру внутренних органов, обнаружены в лапах и хвостах у сумчатых, ленивцев, муравьедов, полуобезьян. При этом сосуды, по которым нагретая кровь движется от центра тела, тесно контактируют со стенками сосудов, направляющих охлажденную кровь от периферии к центру, и отдают им свое тепло. 9. Кенгуру. В сильную жару кенгуру открывает рот и часто дышит. 10. ……………………………………………………. Задание №2 (20 баллов) Вам хорошо известно, что ёжики питаются насекомыми, жабами и лягушками. Из уроков зоологии вам должно быть известно, что покровы жаб, лягушек и некоторых насекомых покрыты весьма агрессивной слизью. Вопрос: Какие приспособления, возникшие в результате эволюции, позволяют эффективно справляться ёжикам с этими весьма неприятными, агрессивными свойствами пищи? Примерное содержание ответа: За ответ на этот вопрос можно заработать до 20 баллов. Вопрос: Какие приспособления, возникшие в результате эволюции, позволяют эффективно справляться ёжикам с этими весьма неприятными, агрессивными свойствами пищи? Ответ: За первую часть ответа можно заработать до 15 баллов. Ежи в результате эволюции стали мало восприимчивы к ядам и приобрели к ним иммунитет. Поэтому они совершенно спокойно поедают ядовитых животных, без всякого вреда для себя и своей пищеварительной системы. Такого рода иммунитет к ядам являются врожденным, неспецифичным и действуют в отношении самых разнообразных видов ядов. Обусловлен он генетическими особенностями организма. Ежи невосприимчивы к ядам, которые попадают через пищеварительную систему. Если ежам ввести такой же яд непосредственно в кровь, то он погибнет. Пример повышенной сопротивляемости ежей к ядам: Если гадюка укусит, например ушастого ежика в мордочку, то он проживет около 2–3 часов. Белая мышь при таком укусе умрёт уже через 1–2 минуты, а морская свинка – через 8 – 10 минут. Для такого мелкого зверька, это пример ярко демонстрирующий повышенную сопротивляемость к сильнейшим ядам. Приспособления, возникшие в процессе эволюции: Нечувствительность к ядам нервных клеток ежа. Это можно объяснить так: может быть из-за недостатка пищи в прошлые времена, ежи перешли на пищу содержащую яд. Сначала они были чувствительны к яду. Но потом за этим периодом усиленной чувствительности следует другой, во время которого чувствительность уменьшается и, в конце концов, уступает место настоящей приспособленности. Большое накопление жира под кожей, почти лишенного кровеносных сосудов, благодаря чему яд очень слабо всасывается и не оказывает сколько-нибудь сильного воздействия на этих животных. В таком случае, если яд проник только в клетчатку, то он не усваивается и не обнаруживает своего присутствия обычным эффектом. Организм ежей вырабатывает специальные ферменты, разлагающие яды биологического происхождения, они содержаться в слюне и желудочном соке. Яд « сворачивается» в желудке ежей. Нечувствительность к ядам почечных канальцев, благодаря чему ежи избегают смерти от воспаления почек. Нечувствительность к ядам рецепторов желудка и кишечника, мышечные волокна оказывает значительно большее сопротивление действию яда, чем у других животных. Благодаря этому ежи не погибают от катара желудка и кишечника. За вторую часть ответа можно заработать до 5 баллов. Ежи при встрече с некоторыми специфически пахнущими объектами обычно демонстрируют странное поведение, известное под названием «самосмазывание» (англ. self anointing). Ёж сначала лижет предмет, пока у него не начинает выделяться пенистая слюна, затем он переносит слюну с предмета на свои иголки, а вместе с ней и вещества, находившиеся на предмете. В результате чего колючки некоторых ежей могут действительно быть ядовитыми. Получается, что ёж как бы «одалживает» яд для собственной защиты, например у ядовитых жаб. Так, например, когда ёж убивает ядовитую жабу, то в первую очередь отыскивает у нее ядовитые железы, выделяющие ядовитый секрет, которые находятся позади глаз, после чего тщательно пережевывает их, а затем обрабатывает слюной с веществами из данных желез свои колючки, и только после этого начинает есть жабу. Впервые данное явление было описано Эдмундом Броуди. Данная процедура с покрыванием колючек слюной содержащей токсины также может быть эффективной и в борьбе ежа с паразитами. Задание №3 (20 баллов) У человека пищеварение в толстом кишечнике практически отсутствует, хотя этот отдел кишечника хорошо развит. Вопросы: 1. Чем объясняется такая физиологическая особенность? 2. Зачем нужен такой массивный отдел кишечника, если он не переваривает пищу? Примерное содержание ответа: На примере ответа участника олимпиады: Толстый кишечник является конечной частью пищеварительного тракта человека и весьма значительной по размеру. Он имеет ряд весьма важных функций для организма человека. На границе между началом толстой кишки и тонкой находится слепая кишка, Заканчивается толстая кишка прямой кишкой с наружным отверстием заднего прохода Общая длина толстой кишки у человека составляет около 2 метров. В толстом кишечнике выделяют две основные части: ободочную и прямую кишки. Диаметр различных отделов толстой кишки неодинаков. Изнутри кишка покрыта слизистой оболочкой. Она вырабатывает и выделяет слизь, которая защищает стенки кишечника и параллельно способствует продвижению содержимого толстого кишечника. Под слизистой оболочкой расположен слой жировой клетчатки (подслизистая оболочка), в которой проходят кровеносные и лимфатические сосуды. Затем идет мышечная оболочка, она состоит из двух слоев внутреннего циркулярного и наружного продольного. За счет этих мышечных слоев происходит перемешивание и продвижение кишечного содержимого по направлению к анальному отверстию. Серозная оболочка покрывает толстую кишку снаружи. Для переваривания пищи толстая кишка имеет весьма небольшое значение, так как пища почти полностью переваривается и самое ценное всасывается уже в тонкой кишке, за исключением лишь некоторых веществ, например растительной клетчатки. До толстого кишечника от первоначального пищевого комка доходит только масса непереваренных остатков пищи. Это, как правило, клетчатка, смоченная водой, в смеси с полезными веществами, которые кишечник просто не успел переварить. Они в толстом кишечнике подвергаются воздействию симбиотической микрофлоры, которая в изобилии населяет толстый кишечник. Для этой части кишечника характерна больше всасывающая функция, чем переваривающая. Всасывающая функция: В толстом кишечнике происходит всасывание воды. Здесь также всасываются глюкоза, витамины и аминокислоты, вырабатываемые бактериями кишечной полости, до 95% воды и электролиты. Так, из тонкой кишки в толстую, ежедневно проходит около 2000 граммов пищевой кашицы (химуса), из них после всасывания остается 200—300 граммов кала. Эвакуаторная функция: В толстой кишке накапливаются и удерживаются каловые массы до выведения наружу. Хотя каловые массы продвигаются по толстой кишке медленно, но, тем не менее, они нигде не должны задерживаться. Отсутствие стула в течение 24—32 часов следует рассматривать как запор, а значит — самоотравление. Ибо те продукты, которые в норме должны быть выведены через толстый кишечник наружу, теперь выводятся окольными путями — всасываются в кровь, а из нее выделяются наружу через легкие, почки, кожу. Обложенный язык, зловонное дыхание, внезапные головные боли, головокружение, апатия, сонливость, тяжесть в нижней части живота, вздутие живота, боли и урчание в животе, снижение аппетита, замкнутость, раздражительность, мрачные мысли, насильственный, недостаточный стул — это всё признаки запора. Выделительная функция: Толстая кишка обладает способностью выделять в просвет пищеварительные соки с небольшим количеством ферментов. Из крови в просвет кишки могут выделяться соли, алкоголь и другие вещества, которые иногда вызывают раздражение слизистой оболочки и развитие болезней, связанных с ней. Таков же механизм раздражающего действия на слизистую оболочку толстой кишки соленой и острой пищи. Биосинтетическая функция: В толстом кишечнике обитает более 400—500 различных видов бактерий. Как утверждают ученые, в 1 грамме испражнений их в среднем находится 30—40 миллиардов. Нормальная микрофлора толстого кишечника участвует в конечном звене пищеварительных процессов, несет защитную функцию в кишечнике, а из пищевых волокон производит целый ряд важных витаминов, аминокислот, ферментов, гормонов и других питательных веществ. Например, кишечные палочки синтезируют витамины группы В: В12, В6, биотин, пантеоновую, никотиновую и фолиевую кислоты, витамин С, ацетилхолин. Способствуют усвоению организмом железа. Для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов необходима определенная обстановка — слабокислая среда и пищевые волокна. Если питание другое, больше белковое и крахмалистое, то среда становится гниющей, и в ней размножаются совсем другие микроорганизмы, которые своей жизнедеятельностью отравляют наш организм, подрывают здоровье. Иммунная: Кишечная микрофлора стимулирует иммунную систему человека. Защитная: В условиях нормально функционирующего кишечника микроорганизмы способны подавлять и уничтожать самых различных патогенных и гнилостных микробов. Теплообразующая функция: Еще одну функция толстого кишечника, недавно признанная современной наукой, но известная еще древним мудрецам. Толстый кишечник, расщепляющий органические вещества, является своеобразной «печью», которая обогревает не только все органы брюшной полости, но и, с помощью кровеносной системы, весь организм. Ведь под слизистой кишечника находится много кровеносных сосудов, а, следовательно, и крови. Задание №4 (20 баллов) В фантастических фильмах нередко показывают пришельцев, способных «плеваться» кислотой (например, серной), обладающих завидным аппетитом и повышенной агрессивностью. Как вы думаете, могут ли реально существовать животные, содержащие серную кислоту в слюне? Вопросы: 1. Если да, назовите животных содержащих серную кислоту в слюне. Какие плюсы и минусы они при этом получили? 2. Если нет, объясните, почему нет таких животных? А если бы они были, с какими проблемами они бы столкнулись? Примерное содержание ответа: Такой слюной обладают некоторые моллюски, представленные крупными и хищными формами и питающиеся преимущественно крупными иглокожими: голотуриями, морскими звездами, морскими ежами и т.д. Иглокожие, как правило, обладают известковым скелетом. Серная кислота, содержащаяся в секрете слюны хищных видов моллюсков, воздействует, прежде всего, на скелет иглокожих, превращая углекислую известь в гипс. Такая обработка делает известковый скелет очень хрупким, поэтому добыча легко перетирается и проглатывается хищными моллюсками. Следовательно, выделение серной кислоты служит, таким образом, приспособлением к употреблению в пищу животных, защищенных твердым известковым скелетом. Подобный способ охоты за морскими ежами характерен для некоторых средиземноморских улиток. Для них уничтожить ежа — «раз плюнуть». Именно плюнуть. Такая улитка выделяет на ежа сразу около ста граммов сильнодействующей слюны, в состав которой входит серная и соляная кислота. Столь крепкая слюна не только оглушает ежа, но и разъедает его известковый панцирь. После этого улитка легко расправляется с жертвой. Такая «агрессивная слюна» характерна для некоторых морских переднежаберников (Dolium, Murex, Cassis, Tritonium) выделяемый слюнными железами сок содержит свободную серную кислоту в количестве примерно равном 3%. Морская улитка долиум “плюется” хлорсульфоновой кислотой - это смесь соляной и серной кислот. Такие “плевки” разъедают даже камни, а у человека они вызывают серьезные поражения кожи. Для выработки и хранения серной кислоты должен быть специализированный орган, изолированный от тканей самого обладателя. Морская улитка Долиум “плюется” хлорсульфоновой кислотой (смесь соляной и серной кислот). Такие “плевки” разъедают даже камни, а у человека они вызывают серьезные поражения кожи. Для улитки Долиум уничтожить колючего морского ежа очень легко. В слюне, которой она «оплевывает» ежей, содержится серная кислота, превращающая их известковый панцирь в гипс — тронь и рассыплется. После этого улитка легко расправляется с жертвой. В слюне этих моллюсков были найдены также и другие кислоты (например, аспарагиновая, которая приводит иглокожих в состояние оцепенения). Таким образом, одновременно достигается ошеломление жертвы и разрушение ее защитного покрова. Хотя серная кислота и не кажется в данном случае наиболее подходящим средством, т.к. она, соединяясь с карбонатом кальция, дает труднорастворимый сульфат, однако она делает панцирь, защищающий жертву хрупким, что облегчает работу радулы. Эти кислоты служат для переваривания пищи, и, по-видимому, являются также средством защиты. Открыл эту особенность слюны профессор Трошель, который в Мессине занимался геологическими исследованиями. Когда он по воле случая держал в руках этого моллюска, она выпрыснула жидкость на мраморный пол. Мрамор зашипел, стали выделяться пузырьки углекислого газа. Улитка Тонна, отряда Littorinimorpha. Слюна этих моллюсков содержит аспаргиновую кислоту, парализующую иглокожих, и свободную серную кислоту Тигровая каури - моллюск: создала свой собственный способ защиты от врагов. Она встречает хищника облачком серной кислоты, которую выплескивает ему прямо в глаза. Задание №5 (20 баллов) Эволюция плодов различных растений, прежде всего, связана с адаптациями и приспособлениями к распространению семян, однако, на первый взгляд, многие из них плохо соответствуют этой цели. Вспомните разнообразие существующих в природе плодов. Проанализируйте и сравните их. Оцените их слабые и сильные стороны. Вопросы: 1. Постройте, сконструируйте модель идеального, универсального для распространения семян плода, максимально привлекательного для животных распространителей. 2. Какие причины препятствуют его возникновению? 3. Почему реальные плоды весьма разнообразны? Примерное содержание ответа: Ответ должен содержать модель и её подробное описание. На данный вопрос у современной науки нет однозначного ответа, поэтому самым ценным в ваших ответах были ваши идеи и размышления. Их аргументация. Пример №1, из работы участника. Модель идеального, универсального для распространения максимально привлекательного для животных. семян плода, 1- крючочки для прикрепления к любым покровам животных, так как они не только имеют форму крючочка, но и имеют липкую жидкость, а в слизистые покровы глубоко проникают и задерживаются в ней. 2 - чашелистики выделяют ароматную и сладкую жидкость. 3 - сам плод, в котором очень много маленьких семян, он яркий и напоминает свечку, чтобы был замечен среди листвы растений. Пример №2, из работы участника. Модель идеального, универсального для распространения максимально привлекательного для животных. а. – “ Парашют “ покрыт липкой как бы слизью. Она же обеспечивает полет, при падении в воду не дает утонуть и раз она липкая то она может прилипнуть к шерсти животного. И она сладкая на вкус. семян плода, б. – Семя. Оно не переваривается. в. – Стебелек. Его съедает животное и в себе переносит семя. А через некоторое время семя выйдет естественным путем. Пример №3, из работы участника. Модель идеального, универсального для распространения семян плода, максимально привлекательного для животных. Для наилучшего распространения животными плоды должны обладать следующими свойствами: яркость и привлекательность, ароматный запах, вкус, кроме этого, семена многокостянки должны иметь оболочку, защищающую их от агрессивной внутренней среды организма. Поэтому я считаю, что универсальный плод будет выглядеть следующим образом: