Д) Читаем у Жюля Верна в «Двадцать тысяч лье под водой

Конкурс «Человек и природа – 2012»
Конкурс «Человек и природа»
Ответы и комментарии к заданиям для 9-10 классов
(конкурс прошел 19 апреля 2012 года)
Задания, оцениваемые в 3 балла
1. Какой океан граничит только с двумя другими океанами?
А) Атлантический; Б) Индийский; В) Северный Ледовитый; Г) Тихий;
Д) Южный.
Мировой океан — водная оболочка, покрывающая большую часть земной поверхности.
Почти три четверти Земли покрыто Мировым океаном, его площадь примерно 361 млн кв. км.
Для удобства Мировой океан разделяют на отдельные океаны, расположенные между
материками. Много лет было принято разделение на четыре океана: Тихий, Атлантический,
Индийский и Северный Ледовитый.
А) Атлантический океан – второй по величине океан мира, его площадь около 92 млн кв. км. На
севере Атлантический океан и его моря
смыкаются с морями Северного Ледовитого
океана; на юго-западе Атлантический океан
граничит с Тихим; на юго-востоке у берегов
Африки Атлантический океан граничит с
Индийским; на юге – с Южным.
Б) Индийский океан – третий по величине
океан планеты, его площадь приблизительно
76 млн кв. км. Он граничит с тремя
океанами: на юго-западе – с Атлантическим,
на востоке — с Тихим океаном, на юге – с
Южным.
В) Северный Ледовитый океан – самый
маленький и самый мелкий, площадь его
чуть меньше 15 млн кв. км. Около трети его поверхности постоянно покрыто льдом. Северный
Ледовитый океан граничит с Тихим океаном в Берингове проливе; с Атлантическим океаном
через Гренландское и Норвежское моря, а также Девисов пролив. С Индийским и Южным
океанами у него нет общих границ. Таким образом, Северный Ледовитый граничит только с
двумя океанами – Тихим и Атлантическим.
Г) Тихий океан — самый большой и самый глубокий океан на Земле, его площадь около 179
млн кв. км. Тихий океан имеет границы со всеми остальными четырьмя океанами, так же как и
Атлантический океан.
Д) Читаем у Жюля Верна в «Двадцать тысяч лье под водой»:
Очертания материков позволяют разделить мировые воды на пять главных водоёмов: Северный
Ледовитый океан, Южный Ледовитый океан, Индийский океан, Атлантический океан, Тихий океан.
В 2000 году по решению Международной гидрографической организации был выделен пятый
океан – Южный (Антарктический). В него отошли воды трёх океанов (кроме Северного
Ледовитого), окружающие Антарктиду. То есть он граничит с тремя океанами.
2. Во сколько раз надо увеличить молекулу воды, чтобы она стала размером с точку?
А) в 1 000 раз; Б) в 10 000 раз; В) в 100 000 раз; Г) в 1 000 000 раз; Д) в 10 000 000 раз.
Диаметр молекулы воды 0,3 нанометра. Чтобы она стала хоть сколько-нибудь различима,
необходимо увеличить её в миллион раз – и тогда он станет размером с точку - примерно 0,3 мм.
(Конечно, имеются в виду размеры точки в печатном тексте, а не абстрактная математическая
точка). Меньше она будет ещё незаметна, больше – это уже будет не точка.
1
Конкурс «Человек и природа – 2012»
3. Герой повести Александра Грина «Алые паруса» был капитаном
трёхмачтового корабля «Секрет». Общее название кораблей такого
вида:
А) бриг; Б) галиот; В) каравелла; Г) крейсер; Д) фрегат.
А) Бриг – это двухмачтовое судно с
прямым парусным вооружением на обеих
мачтах. Грот-мачта может также нести косой гафельный парус. В
историю русского флота навсегда вписан бриг «Меркурий»,
который в 1828 году одержал победу в сражении сразу с двумя
турецкими линейными кораблями.
Б) Галиот – небольшое (не более 30 м в
длину), обычно двухмачтовое судно с прямым парусным вооружением
на грот-мачте и косым – на сравнительно маленькой бизань-мачте (из-за
размеров бизани такие корабли иногда называют полуторамачтовыми).
Также известны одно- и трёхмачтовые галиоты. Например, первый
русский корабль, построенный непосредственно как боевой, – «Орёл»
(на рисунке) – был именно трёхмачтовым галиотом.
У А. Грина читаем: «…в порте Дубельт вечерняя звезда сверкнула над
чёрной линией новой мачты. То был «Секрет», купленный Грэем; трёхмачтовый галиот в
двести шестьдесят тонн».
В) Каравелла – трёхмачтовое или четырёхмачтовое судно с косым
парусным вооружением. В некоторых случаях на фок-мачту ставились
прямые паруса. Именно на каравеллах Христофор Колумб достиг
Америки, а Васко да Гама – Индии.
Традиционно все три судна первой экспедиции Колумба называют
каравеллами. Однако если придерживаться принципов классификации
морских судов того времени, то каравеллами были только «Нинья» и
«Пинта», водоизмещение которых не превышало 100 т. Более крупная
«Санта-Мария» и самим мореплавателем, и многими хронистами именовалась просто «нао» корабль.
Г) Современный крейсер – огромный боевой корабль, в некоторых
случаях способный в одиночку заменить целый флот. Существуют
различные виды и типы крейсеров в зависимости от их размеров и
оснащённости. Но в эпоху парусников отдельного класса крейсер не
существовало. Крейсером считался корабль, способный, в отличие от
тяжелых линейных кораблей, выполнять
соответствующие
задачи,
а
именно:
разведка, действия в одиночку в отрыве от основных сил, перехват
торговых судов и караванов и так далее. Таким образом, в зависимости
от обстоятельств, крейсером можно было назвать и описанный выше
бриг, и следующий по списку фрегат.
Д) Фрегат – трёхмачтовый военный корабль с прямыми парусами на
всех трёх мачтах и одной или двумя орудийными палубами. По боевой
мощи фрегаты уступали линейным кораблям, но превосходили их по
скорости и маневренности.
4. Современники называли универсальным географическим очерком земного шара серию
романов «Необыкновенные путешествия», которую создал
А) Жюль Верн; Б) Джек Лондон; В) Марко Поло; Г) Вальтер Скотт Д) Майн Рид.
2
Конкурс «Человек и природа – 2012»
Читаем у известного российского литературоведа Евгения Павловича Брандиса:
Знаменитый французский писатель Жюль Верн (1828–1905) почти всю свою творческую жизнь
посвятил созданию многотомной серии романов «Необыкновенные путешествия». Заглавие серии
было выбрано, разумеется, не случайно. В каждом романе, независимо от темы и сюжета, перед
читателем развертывается пёстрая географическая панорама. Героев Жюля Верна, всегда
находящихся в пути, на каждом шагу подстерегают всевозможные препятствия и опасности,
обусловленные особенностями природы и нравами обитателей той или иной страны. Красочные
описания природы, многочисленные отступления на исторические и географические темы
органически вплетаются в пёструю ткань приключенческого сюжета. Отсюда - первостепенная роль
географии в романах Жюля Верна, которые являются не просто приключенческими, а
приключенческо - географическими.
«Я поставил своей целью описать в «Необыкновенных путешествиях» весь земной шар», —
говорил Жюль Верн. И он действительно выполнил эту грандиозную задачу: на карте мира почти не
осталось таких областей, где не побывали бы его любознательные герои.
Стремясь охватить в «Необыкновенных путешествиях» все страны и все народы, все моря и
океаны, растительный и животный мир всего земного шара, Жюль Верн создал единственную в
своем роде географическую эпопею, какой еще не было до него в художественной литературе.
«Необыкновенные путешествия» Жюля Верна — труд писателя и учёного, талантливого
романиста и блестящего популяризатора. При таком широком и разностороннем охвате фактов
нужно было обладать исключительно широким кругозором, отлично знать не только географию, но и
хорошо ориентироваться в смежных дисциплинах, не только быть на уровне передовой научной
мысли своего времени, но и охватить сумму знаний в историческом развитии, в движении — от
прошлого к настоящему, от последних достижений к ближайшим задачам и более отдаленным
перспективам разных отраслей науки и техники.
В «Необыкновенные путешествия» вошло более шестидесяти романов, несколько повестей и
рассказов. Первая публикация серии была осуществлена в издании для подростков — «Журнале
воспитания и развлечения».
В 1872 году Жюлю Верну за серию романов «Необыкновенные путешествия» присуждена
награда Французской академии.
Позже Жюль Верн (с помощью Габриэля Марселя, библиотекаря Парижской Национальной
Библиотеки) написал «Историю великих путешествий», в которой рассказал о географических
открытиях с древнейших времен до начала сороковых годов XIX века.
5. Фонвизинская госпожа Простакова считает, что Митрофанушке географию знать не нужно,
потому что есть:
А) гиды; Б) извозчики; В) лоцманы; Г) проводники; Д) путеводители.
С удовольствием перелистаем комедию Дениса Ивановича Фонвизина «Недоросль». И в
четвёртом действии (явление VIII) прочитаем:
Г-жа Простакова (Правдину). Как, батюшка, назвал ты науку-то?
Правдин. География.
Г-жа Простакова (Митрофану). Слышишь, еоргафия.
Митрофан. Да что такое! Господи боже мой! Пристали с ножом к горлу.
Г-жа Простакова (Правдину). И ведомо, батюшка. Да скажи ему, сделай милость, какая это
наука-то, он её и расскажет.
Правдин. Описание земли.
Г-жа Простакова (Стародуму). А к чему бы это служило на первый случай?
Стародум. На первый случай сгодилось бы и к тому, что ежели б случилось ехать, так
знаешь, куда едешь.
Г-жа Простакова. Ах, мой батюшка! Да извозчики-то на что ж? Это их дело. Это таки и
наука-то не дворянская. Дворянин только скажи: повези меня туда, - свезут, куда изволишь.
3
Конкурс «Человек и природа – 2012»
6. Аквакультура — это
А) производство, основанное на разведении водных организмов;
Б) производство, направленное на изготовление аппаратуры и костюмов для подводного
плавания;
В) исследования затонувших городов;
Г) цикл наук, изучающих водные растения и водных животных;
Д) правила поведения при подводном плавании.
Кроме водных биологических ресурсов, воспроизводящихся естественным путем и
добывающихся в естественной среде их обитания, всё большее значение в мировом рыболовстве
приобретают гидробионты, выращенные с участием человека. Такое направление хозяйственной
деятельности, связанное с разведением водных организмов в контролируемых человеком
условиях континентальных водоёмов или на специально созданных морских плантациях,
называют аквакультурой. Объектами культивирования могут быть рыбы, моллюски,
ракообразные, иглокожие, водоросли, лягушки, крокодилы, черепахи и другие группы
гидробионтов. Благоприятное антропогенное воздействие может присутствовать либо на
некоторых этапах развития организмов, либо на протяжении всего их жизненного цикла. Для
многих видов участие человека ограничено искусственным получением молоди с её
последующим выпуском в природные водоёмы, в естественную среду обитания. В этих случаях
организмы находятся под контролем лишь на начальных стадиях развития. Обычно такую
форму аквакультуры называют пастбищным выращиванием. Наиболее заметные успехи в
организации этого направления связаны с тихоокеанскими лососями и осетровыми.
Современное искусственное выращивание рыб и других водных животных и растений
основано на опыте, накопленном человечеством в течение многих веков и даже тысячелетий.
Аквакультура насчитывает более 4 тысяч лет. Есть данные, что в одном из районов Австралии
местные жители занимались выращиванием рыбы еще за 6 тысяч лет до н. э. За 2 500 лет до н. э.
в Китае некоторые виды рыб выращивались в широких масштабах для товарного
использования. Там же крестьяне выращивали рыбу на залитых водой рисовых полях.
Основоположник разведения рыбы в искусственных условиях Фан Ли в 599 году до н. э.
опубликовал первое известное нам пособие по разведению рыб.
Главная форма аквакультуры — рыбоводство. Оно предусматривает разведение рыбы как
способ получения свежей рыбопродукции и расширения её ассортимента на рыбоводных
заводах в цистернах или загонах. Рыбоводство повышает численность таких видов, как
лососёвые, сомообразные, треска, карп, форель и других. Из 700–800 тыс. тонн ежегодного
мирового улова тихоокеанских лососей около половины составляют рыбы, родившиеся на
рыбоводных заводах. В настоящее время у нас в стране для пастбищного выращивания
ежегодно выпускают в природные водоёмы около 10 млрд штук искусственно полученной
молоди и личинок рыб. По некоторым оценкам, только за счёт развития пастбищного
рыбоводства в России можно дополнительно получать не менее 1 млн тонн рыбопродукции.
Аквакультура издавна использовалась и для решения задач, связанных с удовлетворением
эстетических потребностей людей. Выращивание гидробионтов для украшения небольших
естественных и искусственных водоёмов предопределило развитие самостоятельного широко
развитого в настоящее время направления аквакультуры — аквариумистики.
7. Какая страна из перечисленных характеризуется наименьшей обеспеченностью пресной
водой из расчёта на одного человека?
А) Габон;
Б) Египет;
В) Норвегия;
Г) Россия;
Д) Таиланд.
Человек, так же как и другие обитатели суши, зависит от пресной воды. Вода постоянно
выводится из организма, и эти потери необходимо компенсировать. Понятно, что человек
использует пресную воду и для других целей — в быту, промышленности, сельском хозяйстве...
Суточная потребность взрослого человека в воде невелика (это всего несколько литров —
реальный объём зависит от условий, в которых человек находится), но суммарные расходы на
4
Конкурс «Человек и природа – 2012»
бытовые нужды, промышленное производство и сельское хозяйство (особенно при орошаемом
земледелии) огромны. Доступные ресурсы пресной воды — это различные реки, ручьи,
источники, пресные озёра, некоторые подземные воды — распределены на нашей планете
крайне неравномерно: в некоторых странах (Канада, Норвегия, Папуа-Новая Гвинея) они
огромны, в других (Россия, Бразилия, Австралия, Аргентина, Швеция) они достаточны, наконец,
в ряде государств пресная вода — это дефицитный ресурс (Польша, Германия, Алжир, Египет,
ЮАР).
На самом деле, внутри какой-то страны обычно можно выделить районы с избытком водных
ресурсов и с их недостатком. Дефицит пресной воды обычно определяется одной из
приведённых причин или их сочетанием:
1) Высокая численность населения;
2) Хорошо развитое производство, связанное с интенсивным водопотреблением, особенно
много воды уходит при орошаемом земледелии;
3) Общий дефицит влаги, характерный для пустынных и полупустынных районов.
Несмотря на наличие такой мощной водной артерии, как Нил, Египет — в результате сочетания
всех перечисленных выше причин — оказывается в числе стран с низкой обеспеченностью
доступными ресурсами пресных вод:
Габон — 125 000 куб м/ чел. в год,
Норвегия — 90 000,
Россия — 27 800
Таиланд — 3 300
Египет — 960.
8. Человек без воды может прожить всего несколько суток. При каком объёме потерь воды (в %
от массы тела) начинаются необратимые процессы?
А) 2;
Б) 7;
В) 12;
Г) 0,5;
Д) 25.
Значение воды в жизни человека определяется теми функциями и той огромной долей,
которую она занимает в общей массе тела человека и его органов.
Достаточное поступление воды в организм является одним из основных условий здорового
образа жизни. Вода активно участвует в химических реакциях, проходящих в нашем теле,
доставляет питательные вещества в каждую клетку, выводит токсины, шлаки и излишки солей,
содействует понижению кровяного давления. Вода как бы «смазывает» суставы, выполняя тем
самым роль амортизатора для спинного мозга, а также регулирует температуру тела и
обеспечивает эластичность кожи. Вода необходима для нормального пищеварения. Участвуя в
обмене веществ, эта уникальная жидкость позволяет уменьшить жировые накопления и снизить
вес.
Недостаточное потребление воды нарушает нормальную жизнедеятельность организма:
появляется усталость и снижается работоспособность, нарушаются процессы пищеварения и
усвоения пищи, замедляется течение биохимических реакций, увеличивается вязкость крови,
что создает условия образования тромбов, нарушается процесс кроветворения. Без воды
невозможна регуляция теплообмена организма с окружающей средой и поддержание
постоянной температуры тела. Поскольку мозг на 75 % состоит из воды, относительное его
обезвоживание вызывает у клеток мозга сильнейший стресс. Обезвоживание негативно влияет
на важнейшие функции организма, ослабляя его и делая уязвимым для болезней.
Человек чрезвычайно остро ощущает изменение содержания воды в организме и может
прожить без неё всего несколько суток.
• При потере воды до 2 % массы тела (1–1,5 л) появляется жажда,
• при утрате 6–8 % наступает полуобморочное состояние, а затем — необратимые
процессы,
• при нехватке 10 % появляются галлюцинации, нарушается глотание.
• При потере воды в объёме 12 % от массы тела человек погибает.
5
Конкурс «Человек и природа – 2012»
Потребность в воде зависит от характера питания, трудовой деятельности, состояния
здоровья, возраста, климата и других факторов. Потребность в воде взрослого человека,
проживающего в средней полосе, — 2,5–3 л в сутки. Часть воды (1,5–2 л) мы потребляем с
пищей и напитками, около 3 % (0,3 л) воды образуется в результата биохимических процессов в
самом организме. Таким образом, потребность организма в питьевой воде составляет примерно
1,2–1,5 л в сутки.
Потребность в воде увеличивается в среднем:
• на 10 % при повышении температуры тела на каждый градус выше 37 °C
• при физической работе средней тяжести потребность повышается до 4–5 л
• при тяжёлой работе на свежем воздухе до 6 л, а при работе в горячих цехах может
увеличиваться до 15 л.
9. Акваланг изобрёл:
А) неизвестный древнегреческий мастер; Б) Архимед; В) Леонардо да Винчи;
Г) Жюль Верн;
Д) Жак-Ив Кусто.
Откроем научно-технический словарь: акваланг —
дыхательный аппарат для плавания под водой, обычно
состоящий из ёмкостей со сжатым воздухом, соединённых с
устройством, регулирующим поступление воздуха ко рту
аквалангиста. Другие части оснастки включают лёгкий
водолазный костюм, изолирующий аквалангиста от холодной
воды, тяжёлый пояс, маску и ласты.
Во все времена человек пытался покорить водную стихию.
Морские просторы манили. Морские глубины сулили не только
обильную и вкусную еду, но и красоту. Наши предки населяли подводные миры богами, но всё
равно мечтали заглянуть на дно морское. Древние греки были прекрасными ныряльщиками,
добывали устриц, жемчуг, губок, кораллы и даже медь, но, используя только запас воздуха в
лёгких, могли оставаться под водой всего несколько минут. Для ускорения погружения они
брали в руки груз, а для увеличения продолжительности пребывания под водой — надутый
пузырь, от которого шла ко рту трубка. Изображения таких водолазов встречаются на многих
памятниках. Древнегреческие писатели и учёные рассказывают об исследованиях морских
флоры и фауны, упоминают военное снаряжение, состоящее из шлема и трубки. Например, по
преданиям ученик Аристотеля — Александр Македонский — сам спускался на дно моря в
водолазном колоколе, а Архимед погружался только в ванну, что не помешало ему
интересоваться физикой водной среды и заложить основы гидростатики.
Средневековые ныряльщики тоже использовали устройства для обеспечения запаса воздуха:
пузыри, глиняные или металлические сосуды. Но воздух в сосуде быстро становился
непригодным для дыхания, в нём нарастало содержание углекислого газа и снижалось
содержание кислорода. Изобретатели экспериментировали с различными приспособлениями,
которые должны были помочь водолазу лучше чувствовать себя под водой. Великий Леонардо
не зря носил титул «Первый художник, инженер и архитектор короля», он разрабатывал
конструкции каналов и шлюзов, среди его бумаг найдены чертежи хитроумных приспособлений
для плавания: перчаток, спасательного круга, скафандра и маски, у которой не только окошечки
для глаз, но и броня с шипами против хищных рыб.
Но на практике веками почти ничего не меняется. И мы читаем в написанном в конце XIX
века романе Жюля Верна «20 тысяч лье под водой» во 2-й главе 2-й части, что ловцы жемчуга
«работают в две смены. Погружаясь на глубину двенадцати метров, они держат между ногами
тяжёлый камень, который выпускают, достигнув нужной глубины».
В 15-й главе 1-й части капитан Немо говорит:
«Пользуясь прибором Рукейроля–Денейруза, изобретённым вашим соотечественником и
усовершенствованным мною, вы можете без всякого ущерба для здоровья погрузиться в среду с
совершенно иными физиологическими условиями. Прибор этот представляет собою резервуар
6
Конкурс «Человек и природа – 2012»
из толстого листового железа, в который нагнетается воздух под давлением в пятьдесят
атмосфер. Резервуар укрепляется на спине водолаза ремнями, как солдатский ранец. Верхняя
часть резервуара заключает в себе некое подобие кузнечных мехов, регулирующих давление
воздуха, доводя его до нормального. В обычном приборе Рукейроля две резиновые трубки
соединяют резервуар со специальной маской, которая накладывается на лицо водолаза; одна
трубка служит для вдыхания свежего воздуха, другая для удаления воздуха отработанного, и
водолаз по мере надобности нажимает языком клапан той или другой трубки. Но мне, чтобы
выдерживать на дне моря значительное давление верхних слоёв воды, пришлось вместо маски
надеть на голову, как в скафандре, медный шлем с двумя трубками — вдыхательной и
выдыхательной».
По описанию аппарат уже очень похож на современный – осталось его изобрести, что и
сделали в 1943 году французские инженеры Жак-Ив Кусто и Эмиль Ганьян. В 1945 году они
запатентовали регулятор для подводных погружений «CG45» (C — первая буква фамилии
Кусто, G — фамилии Ганьяна), с его помощью можно было свободно передвигаться под водой и
спускаться под воду на глубину до 90 м. Чтобы начать продажи в англоязычных странах, Кусто
предложил для этого устройства звучное имя «Aqua Lung» (от латинского «Aqua» — вода и
английского «Lung» — лёгкое).
Слово акваланг вошло в русский язык и стало обозначать автономный индивидуальный
аппарат для дыхания, изготовленный любой фирмой (такая же история произошла и с
некоторыми другими названиями, например, Ксерокс, Памперс).
10. Птица, которая помогала Вильяму Шекспиру написать «Ромео и Джульетту»:
А) петух;
Б) соловей;
В) жаворонок;
Г) гусь; Д) ворон.
Шекспир сочинял свои пьесы и сонеты в XVI веке, ему в этом помогали талант стихотворца,
знания истории и жизненных реалий, грамотность и, конечно же, гусиное перо и бумага.
Давным-давно для записей люди использовали стены и гранитные палочки-резцы. Затем
научились выделывать папирус из болотной травы и пергамент из кож домашних животных, но
писали также и на глиняных плиточках, на берёсте и на дощечках, намазанных воском.
Использовали заострённую деревянную палочку – стилос, писало. Могли «царапать» костяной
или металлической.
Когда придумали чернила — сложный состав из дубовых «чернильных орешков», из сажи,
из ржавого железа, то стали писать камышинкой: кончик у неё расщепляли, и по нему
постепенно стекали чернила.
В Средние века стали применять бумагу и птичьи перья. Для письма пользовались в
основном гусиными перьями – гуси были распространены
повсеместно, но писали и более дорогими лебедиными и
павлиньими. Главное, чтобы перо было удобного размера,
поэтому в ход шли и совиные, вороньи, орлиные и индюшачьи.
Сначала вырванные перья обрабатывали для обезжиривания,
подрезали часть бородки, заостряли и расщепляли кончик. Перо
постепенно тупилось, поэтому у писавшего под рукой всегда
был специальный перочинный ножик. Чернила долго сохли,
поэтому, чтобы убрать их
излишек, законченное сочинение посыпали песком.
Такой способ просуществовал почти до конца XIX века,
пока не научились штамповать дешёвые стальные перья на
специальных фабриках. Значит, мы с уверенностью можем
утверждать, что не только Вильям Шекспир, но и А. С. Пушкин
писали гусиными перьями.
Откроем томик Шекспира, найдем «Ромео и Джульетту» в
прекрасном переводе Т. Л. Щепкиной-Куперник и обнаружим,
что великий поэт ни разу не упомянул ни петуха, ни ворона, с
7
Конкурс «Человек и природа – 2012»
гусём сравнивал человека, а трели жаворонка и соловья служат часами для влюблённых в
знаменитой сцене прощания.
Джульетта
Ты хочешь уходить? Но день не скоро:
То соловей — не жаворонок был,
Что пением смутил твой слух пугливый;
Он здесь всю ночь поет в кусте гранатном.
Поверь мне, милый, то был соловей.
Ромео
То жаворонок был, предвестник утра, —
Не соловей. Смотри, любовь моя, —
Завистливым лучом уж на востоке
Заря завесу облак прорезает.
Ночь тушит свечи: радостное утро
На цыпочки встает на горных кручах.
Уйти — мне жить; остаться — умереть.
Задания, оцениваемые в 4 балла
11. Фёдор Васильев нарисовал картину при помощи краски, получаемой из чернильной железы
каракатицы. Это — …
А) акварель; Б) охра; В) сангина; Г) сепия; Д) темпера.
Со времен появления бумаги основными материалами для
рисования являются графитные карандаши и древесный уголь,
белила и тушь из специально приготовленной сажи. В старину
мастера самостоятельно приготовляли краски, например сангину,
или красный мел, ввел в употребление Леонардо да Винчи, её
изготовляют из каолина (белой глины), пигмента (оксидов железа)
и растительного клея. По составу сангина близка земляным
(минеральным) краскам типа охры. При рисовании сангина дает
сочный матовый тон — от красно-коричневого до светло-розового и желтоватого. Сангину,
содержащую сульфит железа, используют для приготовления масляных красок и пигментов для
росписи керамики и стекла, в частности витражей.
Охра — краска, содержащая в своем составе глину и примеси окислов железа. Чем более в
этой естественной смеси белой глины, тем светлее охра. Жёлтые охры состоят из глины и
гидрата окиси железа. Красная натуральная охра представляет собой смесь безводной окиси
железа и глины. Все эти краски образуются в природе выветриванием горных пород.
"Мрамористой охрой" в античности называли глину, содержащую примеси мрамора,
известняка, кальцита, мела. Красную охру получают также измельчением красного железняка —
гематита.
Акварелью называют водяные краски, состоящие из мелко растертого пигмента с большим
количеством водорастворимого связующего вещества — гуммиарабика, мёда, сахара,
глицерина. Темпера — краски, связующее которых представляет собой эмульсию, например
яичную.
Сепия (от греческого sepia — каракатица) — коричневая краска, которую добывали из
"чернильного мешочка" морского моллюска. Сепия дает красивую шкалу оттенков от тёмнокоричневого до светло-золотистого тона, её использовали для рисунков кистью и пером.
Натуральная сепия была жидкой, в наши дни сепия приготовляется искусственным способом и
разводится водой.
Также сепией называют вид графической техники, получившей распространение в Европе с
середины XVIII века. В наши дни фотографы для имитации старины тонируют снимки,
придавая им коричневые оттенки.
8
Конкурс «Человек и природа – 2012»
12. Самый длинный пролив в мире:
А) Мозамбикский пролив;
Б) Гибралтарский пролив;
В) Ла-Манш; Г) Берингов пролив; Д) Малаккский пролив.
В энциклопедических словарях пролив определяется как
относительно узкое водное пространство, разделяющее
отдельные участки суши и соединяющее смежные водоёмы и
их части. Одной из характеристик пролива является его длина.
Самым длинным проливом в мире является Мозамбикский
пролив, который отделяет остров Мадагаскар от Африки.
Длина Мозамбикского пролива 1760 метров, ширина 422–1250
км, глубина судоходной части 117–4250 м. На севере пролива
расположены Коморские острова, а вдоль берегов много
мелких островов и рифов. Через пролив в южном направлении проходит тёплое Мозамбикское
течение.
Гибралтарский пролив находится между Пиренейским полуостровом и северо-западным
берегом Африки, он соединяет Атлантический океан и Средиземное море. Его длина около 60
км, но пролив имеет большое значение – он является важнейшим морским путём,
связывающим страны, расположенные на берегах Средиземного и Чёрного морей с
Атлантическим океаном.
Ла-Манш — пролив между материком Евразия (побережье Франции) и островом
Великобритания. В Великобритании его называют Английский канал (English Channel). Длина
около 600 км. Через пролив проходит путь из стран Северного и Балтийского морей.
Берингов пролив находится между Азией и Северной Америкой, соединяет Северный
Ледовитый океан (Чукотское море) с Тихим океаном (Берингово море). Его длина около 100
километров.
Малаккский пролив является третьим по длине проливом в мире (второй — Девисов пролив,
длина которого 1170 км). Он соединяет Южно-Китайское и Андаманское моря и находится
между полуостровом Малакка и островом Суматра. Его длина около тысячи километров.
13. Чтобы получить приблизительно 1 литр жидкой воды при нормальных условиях, придётся
израсходовать:
А) 0,5 л водорода и 0,5 л кислорода;
Б) 1 л водорода и 0,5 л кислорода;
В) 22,4 л водорода и 11,2 л кислорода;
Г) 1244 л водорода и 622 л кислорода;
Д) 44,8 л водорода и 22,4 л кислорода.
В состав молекулы воды (Н2О) входят 2 атома водорода и 1 атом кислорода, а молекулы
газов водорода (Н2) и кислорода (О2) состоят из двух атомов каждая. Уравнение реакции
образования воды из водорода и кислорода:
2Н2 + О2 = 2Н2О.
По этому уравнению для получения 2 моль воды (2 ∙ 18 = 36 г) потребуется
2 моль H2 (2 ∙ 2 ∙ 1 = 4 г) и 1 моль О2 (16 ∙ 2 = 32 г).
По следствию из закона Авогадро, 1 моль любого газа при нормальных условиях занимает
объём 22,4 л. Тогда 2 моль водорода при нормальных условиях займут объём 2 ∙ 22,4 = 44,8 л, а
1 моль кислорода – 22,4 л. Но это означает, что если мы выберем ответ Д), то получим всего 36 г
воды.
Плотность жидкой воды при нормальных условиях (Р = 1 атм, T =0 oC) около 1 г/см3. Это
значит, что один литр жидкой воды весит около 1000 г, что составит больше 50 молей (1000/18
9
Конкурс «Человек и природа – 2012»
 55,6 моль). То есть нам потребуется более 50 молей водорода (~55,6 моль) и более 25 молей
кислорода (~27,8 моль).
Следовательно, нам потребуется более 1000 л водорода и более 500 л кислорода.
Для выбора правильного ответа калькулятор и точный расчёт не требуются, поскольку
имеется единственный ответ, подходящий к проделанной нами численной оценке.
Можно посчитать и более точно. Водорода потребуется 22,4∙1000/18  1244 л, а кислорода
22,4∙0,5∙1000/18  622 л
14. Молекулы какого газа самые быстрые?
А) паров воды; Б) кислорода; В) азота;
Г) углекислого газа;
Д) водорода.
Самый «быстрый» газ на молекулярном уровне – водород. Есть явная взаимосвязь между
массой и скоростью на молекулярном уровне. Из представленных молекул наименее
«массивные» молекулы водорода.
Средняя скорость молекул:
Газ
Водород
Кислород
Азот
Углекислый газ
Пары воды
Масса молекулы,
10-34 кг
0,33
5,3
4,6
7,3
3,0
Средняя скорость,
м/c
1760
425
450
360
570
15. Остров Мэн на политических картах окрашен так же, как и Великобритания.
Действительный статус этого острова:
А) часть Соединённого королевства Великобритании и Северной Ирландии;
Б) колония Британской империи;
В) часть Ирландии;
Г) независимое владение Британской короны; Д) независимая морская держава.
Остров Мэн лежит в Ирландском море между Ирландией, Шотландией, Англией и Уэльсом.
Издавна он был заселен кельтами. В разные эпохи его контролировали разные властители
(например, из числа викингов — короли Дублина, графы Оркнейских островов), в 1079 году сам
остров вошел в состав одноименного королевства. Позже Мэн контролировали то шотландцы,
то англичане. С 1405 до 1765 г. властителями острова почти непрерывно были представители
династии Стэнли, находившиеся в вассальной зависимости от Британской короны и носившие с
1504 года титул лордов острова Мэн.
Сейчас остров Мэн — так называемое коронное владение Британской короны, при этом он
не является частью Соединенного королевства и Европейского союза, глава государства — Лорд
Мэна (в настоящее время — королева Великобритании), его
представителем на острове является Лейтенант-Губернатор. Остров
Мэн имеет собственный парламент, собственную валюту и выдает
свои паспорта.
На острове разворачиваются основные события романа Вальтера
Скотта «Певерил Пик».
Говоря об острове Мэн, всегда вспоминают двух домашних
животных. Это знаменитая мэнская бесхвостая кошка, изображение
которой украшает монеты острова. И оригинальная порода овец,
отличающаяся тёмно-коричневой шерстью и четырьмя, а иногда и шестью рогами.
16. Для оценки качества жизни эксперты используют все показатели, кроме:
А) ожидаемая продолжительность жизни; Б) охват детей начальным образованием;
В) доступ к питьевой воде;
Г) ВВП на душу населения;
Д) членство в ВТО.
10
Конкурс «Человек и природа – 2012»
Разным странам мира досталось неодинаковое количество природных ресурсов: одни всегда
были наделены плодородными почвами, а другим приходится нести большие затраты на
искусственное улучшение земель; на территории одних оказались большие запасы
минерального топлива (нефти, газа), а другие вынуждены ввозить топливо из-за границы.
Конечно, количество природных ресурсов сыграло важную роль в развитии стран мира, но
решающим фактором оказалось умение эффективно их использовать. Именно эффективность
использования производственных ресурсов — не только природных, но и человеческих и
произведенных человеком, — и считается сегодня действительным критерием уровня
экономического развития разных стран. Однако на практике такие расчеты пока не
применяются, так как нет точной оценки не только человеческого капитала разных стран, но и
мировых природных ресурсов. Поэтому для сравнения уровней развития разных стран
экономисты чаще всего используют показатели валового внутреннего продукта (ВВП) на душу
населения, этот показатель позволяет оценить средний уровень материального благосостояния
граждан разных стран.
Но более высокий уровень среднего дохода в стране совсем не обязательно означает, что
большинство населения этой страны действительно живет относительно благополучнее.
Слишком многие стороны человеческой жизни не могут быть учтены этим показателем.
Поэтому для измерения качества жизни учёные разрабатывают различные методы объединения
нескольких статистических показателей, отражающих не только средний уровень доходов
людей, но и уровень их образования, и состояние их здоровья.
Например, эксперты Организации Объединенных Наций оценивают достигнутый уровень
жизни с помощью специального индекса человеческого развития (ИЧР), или индекса развития
человеческого потенциала (ИРЧП). Этот индекс отражает достижения каждой страны в
обеспечении трех важнейших аспектов человеческого благополучия:
1) здоровья и долголетия, измеряемых ожидаемой продолжительностью жизни;
2) образования, измеряемого комбинацией двух показателей — грамотности взрослого
населения и охвата населения тремя ступенями образования (начальным, средним и высшим);
3) материального уровня жизни, измеряемого величиной реального ВВП на душу населения.
Достижения в каждой из этих трёх областей сначала оцениваются в процентах от некой
идеальной, ни в одной стране еще не достигнутой ситуации: ожидаемой продолжительности
жизни, равной 85 годам; грамотности и охвата населения образованием всех трёх ступеней на
уровне 100 %; реального ВВП на душу населения на уровне 40000 долларов. Затем вычисляется
простая средняя из этих трёх индексов.
Другим обобщающим показателем уровня развития общества можно назвать «кристалл
развития». Эксперты Всемирного банка используют этот показатель, который позволяет
наглядно сравнить четыре статистических показателя каждой страны со средними значениями
этих показателей в группе стран с соответствующим (низким, низким средним, высоким
средним или высоким) уровнем дохода. Этими четырьмя показателями обычно являются
ожидаемая продолжительность жизни, охват детей начальным образованием (валовой
коэффициент зачисления в начальную школу), доступ населения к чистой питьевой воде и ВВП
на душу населения. Величина каждого из этих показателей "индексируется" (выражается в %)
по отношению к среднему для соответствующей группы стран показателю. "Кристалл развития"
данной страны, соотносится с правильным ромбом средних показателей, все вершины которого
находятся на одинаковом, соответствующем 100 %, расстоянии от центра. Любая вершина
кристалла развития, находящаяся за пределами "стопроцентного" ромба, свидетельствует о
более чем средних достижениях страны в определенной области развития, и наоборот, любая
вершина внутри "стопроцентного" ромба сигнализирует об отставании от среднего уровня.
В «кристаллы развития» можно размещать и другие значимые и приоритетные в данное
время показатели для сравнения уровня развития страны с уровнем других, более
благополучных и более развитых стран мира. Вместо ромба можно использовать любой nугольник. Например, можно провести сравнение по показателям уровня безработицы, дорожнотранспортных происшествий, курения и туберкулеза, можно оценить экологическую
11
Конкурс «Человек и природа – 2012»
безопасность, добавив сравнение по выбросам диоксида углерода на душу населения, доступу
не только к чистой воде, но и к канализации.
А вот членство страны в любых организациях для оценки качества жизни не используется.
17. Географическое положение предприятий, специализирующихся на выплавке первичного
алюминия, определяется:
А) близостью месторождений алюминиевых руд;
Б) наличием людских ресурсов;
В) близостью к океану; Г) близостью к столичным регионам;
Д) наличием мощных источников электроэнергии.
Алюминий — со второй половины прошлого века является одним из наиболее широко
используемых металлов. В земной коре это один из самых распространённых химических
элементов. Однако его месторождения, пригодные для промышленной разработки,
распределены неравномерно. При этом выплавка первичного алюминия — энергозатратный
процесс: на 1 тонну алюминия расходуется 14 000–17 000 кВт · ч. Поэтому алюминиевые заводы
обычно размещают там, где есть крупные источники дешёвой электроэнергии (например,
гидроэлектростанции). Поскольку концентрация глинозема (Al2O3) в обычно используемых для
выплавки алюминия бокситах велика (40–60 %), то их транспортировка на большие расстояния
экономически оправдана. В результате, среди основных поставщиков алюминия — страны, где
своих месторождений нет, но зато есть доступные энергетические ресурсы. Таковы Канада и
Норвегия.
18. Удалённые от берегов верхние горизонты обширных центральных частей океанов содержат
небольшое количество фитомассы вследствие
А) недостатка кислорода для дыхания; Б) недостатка углекислоты для фотосинтеза;
В) недостатка минеральных соединений;
Г) избытка солнечного света, разрушающего молекулы хлорофилла;
Д) активного выедания водорослей растительноядными рыбами.
Центральные части Тихого, Атлантического и Индийского океанов, не затрагиваемые
течениями, — так называемые халистатические области — можно считать океаническими
пустынями из-за неразнообразной и скудной жизни. Остатки отмирающих организмов здесь или
очень быстро минерализуются, или опускаются в глубинные слои, уже там подвергаясь
разложению. Таким образом, верхние горизонты халистаз очень бедны элементамиорганогенами, особенно фосфором и азотом. Без этих элементов продуценты океанов не могут
построить белки, нуклеиновые кислоты и многие другие органические вещества. Поскольку
фитомасса незначительна, пастбищные цепи здесь коротки и не разветвлены. Детритные цепи в
связи с низким обилием отмершего органического вещества представлены тоже слабо.
19. Кусочек школьного мела бросили в стакан с бесцветной жидкостью. В стакане забулькало, и
мел растворился с образованием прозрачного раствора. Эта жидкость:
А) ацетон; Б) вода; В) спирт; Г) раствор щёлочи; Д) соляная кислота.
Основу химического состава мела составляет карбонат кальция CaCO3, который не
растворяется ни в воде, ни в таких органических растворителях, как ацетон, спирт и другие,
образуя мутные смеси. С образованием прозрачного раствора его можно растворить только в
той жидкости, с которой он вступает в химическую реакцию с образованием растворимой соли.
Со щёлочами мел не реагирует, а вот с кислотами такая химическая реакция идёт. При
взаимодействии мела с кислотами получается кальциевая соль реагирующей кислоты и слабая,
неустойчивая угольная кислота:
CaCO3 + 2H+ = Ca2+ + H2CO3.
Угольная кислота сразу распадается с образованием воды и углекислого газа:
H2CO3 = H2O + CO2.
12
Конкурс «Человек и природа – 2012»
В соляной кислоте суммарное уравнение реакции запишется так:
CaCO3(твердый) + 2HCl(раствор) = CaCl2(раствор) + H2O(раствор) + CO2(газ).
Выделение пузырьков углекислого газа и приводит к тому, что жидкость в стакане булькает.
20. Самый сильный прилив называется сизигийным. Он возникает, когда:
А) Земля, Луна и Марс находятся на одной линии в ново- или полнолуние;
Б) Солнце, Земля и Луна оказываются на одной линии в ново- или полнолуние;
В) Солнце и Луна образуют с Землёй прямой угол;
Г) Солнце и Луна образуют с Землёй угол в 45 градусов;
Д) Солнце, Земля и Луна образуют равнобедренный треугольник.
Сизигия — положение Луны, когда её долгота совпадает с долготой Солнца или отличается
от нее на 180° (так называемое противостояние). В первом случае наблюдают новолуние, во
втором полнолуние. С сизигией связаны особенно большие приливы.
Прилив — это горизонтальный перенос воды, которая обычно в течение определённого
времени перемещается в одном направлении, а затем, также в течение известного промежутка
времени и примерно тем же путём, возвращается назад. Эти два временных промежутка не
всегда одинаковы. В новолуние — суммарное притяжение Солнца и Луны, расположенных по
одну сторону Земли, вызывает самый высокий (максимальная разница между полной и малой
водой) сизигийный прилив. В полнолуние, хотя Земля, Солнце и Луна также находятся на одной
линии, гравитация Солнца и Луны направлена в противоположные стороны, тем не менее это
также вызывает сизигийный прилив. Когда притяжение Солнца и Луны складываются —
приливы становятся выше, а отливы ниже, чем если бы они были вызваны только притяжением
Луны. И наоборот, в моменты, когда силы притяжения светил взаимно перпендикулярны –
приливы становятся ниже, а отливы – выше. Это – квадратурные приливы. Сизигия и
квадратура – наиболее заметные и периодичные изменения высоты приливов – другие
изменения не столь ярко выражены, хотя их тоже необходимо учитывать мореплавателям и
строителям прибрежных сооружений.
Задания, оцениваемые в 5 баллов
21. Города Нью-Йорк, Лондон, Санкт-Петербург, Буэнос-Айрес, Генуя:
А) столицы; Б) города-миллионники; В) порты Атлантического океана;
Г) расположены на одном меридиане; Д) расположены на одной параллели.
Сравним перечисленные в задании города.
Нью-Йорк – город в США, один из основных центров мировой экономики, население — более 8
млн жителей, крупнейший порт, расположенный на побережье Атлантического океана
(примерно 40° с.ш. 73° з.д.).
Лондон – столица Великобритании, основных финансовый центр мира, крупнейший город
Евросоюза, население — более 8 млн жителей, речной и морской порт, расположенный на
берегах реки Темза, впадающей в Северное море – окраинное море Атлантического океана
(примерно 51° с.ш. 0° з.д.),
Санкт-Петербург — город в России, один из культурных центров мира, население — почти 5
млн жителей, крупнейший российский порт, расположенный в устье реки Нева и на берегу
Финского залива Балтийского моря — внутреннего моря Атлантического океана (примерно 59°
с.ш. 30° в.д.).
Буэнос-Айрес – столица Аргентины, один из крупнейших городов Южной Америки, население
— почти 3 млн жителей, порт, расположенный на южном берегу Ла-Плата — залива
Атлантического океана (примерно 34° ю.ш. 58° з.д.).
Генуя – город в Италии, столица исторической области, население – около 600 тысяч жителей,
крупнейший европейский порт, расположенный на берегу Генуэзской бухты Лигурийского моря
13
Конкурс «Человек и природа – 2012»
– части Средиземного моря, внутреннего моря Атлантического океана (примерно 44° с.ш. 8°
в.д.).
Очевидно, что все эти города являются портами Атлантического океана.
22. А. С. Пушкин в своих произведениях неоднократно ставил рядом Воду (волну) и Камень
(гранит): "В гранит оделася Нева; Мосты повисли над водами"; "Невы державное теченье,
береговой ее гранит" (Медный всадник)". А какой гранит лицезрел великий русский поэт?
А) аляскит;
Б) рапакиви;
В) чарнокит;
Г) экерит;
Д) эндербит;
Граниты — это глубинные (абиссальные) горные породы, состоящие из полевых шпатов,
кварца и тёмноокрашенных минералов – биотита и роговой обманки. Среди планет Солнечной
системы граниты (от лат. гранум – "зерно") установлены пока только на Земле; не известно
также и гранитных метеоритов. Геологи выделяют не менее двадцати видов гранита, а его
торговых марок насчитывается несколько десятков. Однако наиболее видное место среди этого
разнообразия занимают рапакиви.
Рапакиви в переводе с финского означает "трухлявый", или "гнилой камень"– по
склонности к разрушению в масштабе геологической шкалы времени (миллионы лет). Но
именно этой горной породе суждено было сыграть историческую роль в строительстве СанктПетербурга — бывшей столицы России (1712–1918 гг.). Из рапакиви сделаны колонны в
портиках и под куполом Исаакиевского собора [1]. Из него состоят постамент памятника Петру
I [2] и Александровская колонна [3], воспетые А. С. Пушкиным.
2
1
3
Граниты эти в основном добывались в Питерлакских каменоломнях (карьерах) из
Выборгского массива (Карельский перешеек), а частично ввозились из Финляндии и Швеции.
Они отличались монолитностью и высокой прочностью, легко обрабатывались и полировались.
Благодаря разнообразию текстур, обусловленных беспорядочным распределением крупных
зональных кристаллов округлой формы — овоидов, они имели высокую декоративную
ценность.
4
5
6
7
14
Конкурс «Человек и природа – 2012»
По данному свойству рапакиви из разных месторождений [4–7] выгодно отличаются от
других, перечисленных в задании разновидностей гранитов, — аляскита, чарнокита, экерита и
эндербита.
Однако решающую роль в выборе именно этого камня сыграла экономическая
целесообразность: месторождения рапакиви располагались относительно близко от СанктПетербурга, полностью покрывая многолетние потребности градостроительства. При этом
значительная часть камня доставлялась водным путем, а для перевозки огромных монолитов для
памятников строились специальные баржи – боты.
Остальные разновидности гранитов по многим свойствам значительно уступают рапакиви.
Они могут быть востребованы только в тех случаях, когда слагают крупные массивы, вблизи
которых закладывается строительство городов. Аляскит, названный по месту первой находки,
уступает рапакиви и по распространенности, и по эстетической выразительности, так как
полностью лишен темноцветных (фемических) минералов. Однако и он добывается, например, в
г. Новосибирск, расположенном на одноименном гранитном массиве. Причем действующие
каменные карьеры "Борок" и "Мочище", заложенные около 100 лет назад, оказались уже
непосредственно в черте города. Чарнокит, эндербит и экерит являются достаточно редкими,
почти экзотическими горными породами. Из чарнокита изготовлена надгробной плита
основателю города Калькутта (Индия) Джобу Чарноку. Эндербит, впервые найденный в районе
хребта Эндерби (Антарктида), и экерит, обнаруженный в районе селения Экер (Норвегия), пока
не нашли применения в строительном деле в силу ограниченной распространённости.
23. На вершине бьющей вертикально вверх струи фонтана хорошо удерживается небольшой
детский мяч, потому что:
А) мячик вталкивается менее скоростной частью струи к её оси;
Б) когда мяч оказывается сбоку, вода притягивает его к себе силами поверхностного
натяжения;
В) происходит электризация мяча и воды и они притягиваются;
Г) бьющая вверх струйка всё время совершает круговые движения и подталкивает мячик к
центру;
Д) сила притяжения меньше выталкивающей силы воды.
Сначала удобнее рассмотреть, как ведет себя шарик, касающийся падающей водяной струи.
Если шарик на нити поднести к струе воды, вытекающей из крана, то после попадания в струю,
он будет втягиваться к оси струи (видео 1). Движение воды вдоль поверхности шара происходит
с центростремительным ускорением, то есть давление в жидкости будет меньше около
поверхности шара, а на наружной поверхности струи оно равно атмосферному давлению. Чем
больше скорость потока, тем меньше давление около шара. С другой стороны шара, когда там
нет потока воды, давление равно атмосферному давлению. Суммарная сила, действующая на
шар, будет вталкивать его к оси струи. Если шар будет обтекаться струей со всех сторон, то
давление на поверхности шара будет меньше там, где шире струя, так как должна быть большая
разность давлений на толщине струи для большей массы.
Из-за сил трения тонкая струя быстрее тормозится на поверхности шара. Значит и давление
у поверхности шара в более тонкой струе будет выше, чем в широкой струе. Опять будет
вталкивание шара к оси струи. В соответствии с третьим законом Ньютона на жидкость должна
действовать сила в противоположную сторону. На видео хорошо видно, что стекающая струя
отклоняется в сторону, противоположную силе, действующей на шар. В этом эксперименте есть
и другие факторы, которые усложняют рассмотрение, однако в ответе указан ключевой фактор,
определяющий поведение шара в струе.
Похожим образом происходит обтекание мяча в струе фонтана. Лёгкий мяч располагается в
струе, на высоте немного ниже максимальной высоты фонтана без мяча, и совершает колебания
около оси струи. Обтекающая струя по указанным выше причинам старается втолкнуть его к
оси струи (видео 2). Сила тяжести в основном компенсируется силой давления струи в области
торможения струи на шаре, где происходит резкий поворот струи при натекании на шар.
15
Конкурс «Человек и природа – 2012»
24. В работе Н. И. Вавилова «Центры происхождения культурных растений» доказано, что
первичные очаги происхождения культурной флоры располагались обычно:
А) в горной местности;
Б) в долинах рек; В) на островах;
В) в Южной Америке;
Г) в Австралии.
Долгое время считалось, что основные очаги появления культурных растений находились в
долинах Нила, Тигра и Евфрата и других великих рек. Но в 1926 году российский генетик
Николай Иванович Вавилов на основании материалов о мировых растительных ресурсах
выделил основные очаги происхождения культурных растений: горные районы Юго-Западной и
Юго-Восточной Азии, Средиземноморье, горную Эфиопию, Южную и Центральную Америку,
Восточную Азию. В дальнейшем границы очагов уточнялись и изменялись.
Согласно Вавилову все семь центров происхождения приурочены преимущественно к
горным тропическим и субтропическим областям:
1. Южно-азиатский тропический центр с тремя очагами – индийским, индокитайским и
островным (острова Юго-Восточной Азии);
2. Восточно-азиатский центр с двумя очагами – китайским и японским;
3. Югозападно-азиатский центр с тремя очагами – кавказским, переднеазиатским и
северозападно-индийским;
4. Средиземноморский центр с четырьмя очагами – пиренейским, апеннинским, балканским
и сирийско-египетским;
5. Абиссинский центр с двумя очагами – абиссинским и горноаравийским (йеменским);
6. Центрально-американский центр с тремя очагами – южно-мексиканским горным,
центрально-американским и вест-индийским островным;
7. Андийский, или южно-американский, центр с тремя очагами – андийским, чилоанским и
боготанским.
Для каждого из центров происхождения Н.И. Вавилов указал характерный для него перечень
основных видов возделываемых растений, распределив по 20 очагам около 650 видов
культурных растений. Китайский очаг является местом происхождения сои, гречихи, проса,
вишни, сливы. Индийский дал рис, сахарный тростник, цитрусовые, манго, огурец, баклажан,
черный перец. Средняя Азия – родина мягких пшениц, гороха, льна, репы, чеснока, груши,
абрикоса. Из Переднеазиатского очага произошли рожь, ячмень, инжир, гранат, айва, алыча,
черешня, миндаль, розы, мак. Со Средиземноморским центром связано происхождение
сахарной свеклы, капусты, петрушки, маслины. Абиссинский центр – родина бананов,
кофейного дерева. На территории Мексики и Центральной Америки расположен центр
происхождения кукурузы, хлопчатника, тыквы. Родиной картофеля и ананаса является Южноамериканский центр.
Вавилов писал: «Как видно, основные географические центры начального введения в
культуру большинства возделываемых растений связаны не только с флористическими
областями, отличающимися богатой флорой, но и с древнейшими цивилизациями. В самом деле,
выделенные семь крупных центров соответствуют локализации древнейших земледельческих
культур. Южно-азиатский тропический центр связан с высокой древнеиндийской и
индокитайской культурой. Новейшие раскопки показали глубокую древность этой культуры,
синхроничную переднеазиатской. Восточно-азиатский центр связан с древней китайской
культурой.
Юго-Западноазиатский — с древней культурой Ирана, Малой Азии, Сирии и Палестины.
Средиземноморье уже за несколько тысячелетий до нашей эры сосредоточило этрусскую,
эллинскую и египетскую культуры, насчитывающие около 6 тысяч лет своего существования.
Сравнительно примитивная абиссинская культура имеет глубокие корни, вероятно,
синхроничные древней египетской культуре, а может быть, и предшествующие ей. В пределах
Нового Света Центральноамериканский центр связан с великой культурой майя, достигшей до
Колумба огромных успехов в науке и искусстве. Андийский центр связан с замечательной
доинкской и инкской цивилизациями».
16
Конкурс «Человек и природа – 2012»
25. Укажите разновидность воды в минералах, которая может быть обнаружена и названа
таковой только после выделения её из минерала при высоких температурах (выше 110 ºС):
А) адсорбционная; Б) конституционная; В) кристаллогидратная;
Г) вода включений; Д) цеолитная.
Многие природные минералы являются водосодержащими. И в этом смысле могут
рассматриваться в качестве практически неисчерпаемого источника пресной воды в будущем.
Причём такой воды, к которой определение "кристально-чистая" имеет буквальное, а не
аллегорическое отношение. Виды нахождения воды в минералах различны и условно отнесены
к двум типам. Вода первого типа (адсорбционная, вода включений) не входит в
кристаллическую решётку. Она заимствована из минералообразующего раствора, или из среды,
в которой позднее оказывается минерал. Поэтому такая вода называется физически-связанной.
Вода второго типа (кристаллогидратная, конституционная) участвует в строении
кристаллической решётки и называется химически-связанной. Цеолитная вода занимает
промежуточное положение.
Молекулы адсорбционной воды удерживаются электростатическими силами на гранях
кристаллов и стенках трещин (1), образуя иногда мономолекулярные оболочки. Эта вода
обладает повышенной плотностью (> 1кг/м3), её нельзя отжать прессованием, но она легко
удаляется при нагревании до 105–110 С. Большинство минералов содержит её в ничтожных
количествах, некоторые отличаются повышенной влагоёмкостью (минералы глин), а единичные
минералы поглощают так много воды, что расплываются на воздухе [карналлит KMg(H2O)6Cl3,
бишофит Mg(H2O)6Cl2)].
Адсорбционная вода (1) и вода включений в галите (2) и кварце (3). V – газовые пузырьки, L – жидкость.
Вода включений захватывается в процессе роста кристаллов. Образуются своеобразные
"контейнеры" с законсервированной средой минералообразования. Они имеют неправильные (2)
или линейно-оконтуренные формы (3). Помимо жидкости в этих капсулах часто присутствуют
газовая и твёрдая фазы. Все компоненты включений являются важными носителями
информации о составе и насыщенности древних растворов, о существовавших тогда давлениях
и температурах. Имеется и отрицательная сторона этого явления. Так, обильные включения в
драгоценных минералах понижают прозрачность и снижают их привлекательность и
ювелирную ценность.
Кристаллогидратная вода входит в кристаллическую решётку минералов в виде так
называемых комплексных ионов или гидрокомплексов (ГК), в которых наиболее четко
проявляют свойства молекул воды, связанные с их дипольным строением. Гидрокомплексы
состоят из катиона или аниона и нескольких соответствующим образом ориентированных
молекул воды. На схематических двумерных проекциях кристаллических решеток (4, 5) они
обведены пунктирными линиями. Гидрокомплексы в гипсе состоят из катиона кальция и двух
молекул воды, а у бишофита – из катиона магния и шести молекул воды. В формулах
минералов-кристаллогидратов этот вид воды показывается в круглых скобках, после
соответствующего иона: гипс Сa(H2O)2[SO4], бишофит Mg(H2O)6Cl2. При нагревании
кристаллогидраты разрушаются, и образуются безводные соединения (например, вместо гипса
появляется ангидрит Ca[SO4]).
17
Конкурс «Человек и природа – 2012»
Принципиально важным является то, что во всех рассмотренных выше случаях вода в
минералах находится в молекулярном состоянии. И только конституционная "вода" не имеет
молекулярной целостности, а представлена (ОН)−-ионными "осколками". В изобилии она
содержится в минералах-гидроксидах – брусите Mg(OH)2, гиббсите Al(OH)3, гётите AlOOH и др.
Но, строго говоря, называть её водой нельзя, поскольку в кристаллическую решетку минералов
входят, как видим, не молекулы воды, а всего лишь гидроксильные группы (6). Молекулярная
же вода из (ОН)−-ионов образуется только после интенсивного нагревания – прокаливания, при
котором происходит полное разрушение минерала. Иными словами, конституционная вода, в
отличие от остальных видов, является техногенной. Она не создана Природой, а является одним
из продуктов термической дегидратации.
Цеолитная вода входит в состав многих минералов, но чемпионами являются цеолиты,
способные удерживать ее в наибольших количествах. Обусловлено это тем, что в
кристаллических решётках цеолитов имеются полые трубчатые каналы, внутри которых и
размещаются молекулы воды. При низких температурах вода легко проникает в каналы, а при
нагревании также легко покидает их. Именно с этим связано название "цеолит", что в переводе с
греческого означает "кипящий камень". Образно говоря, цеолитная вода является "гостевой":
процесс ее поглощения–выделения обратим, а “губчатая” кристаллическая решётка минералов
неизменна. Очень важно, что молекулы воды в каналах могут уступать своё место молекулам
других веществ. Именно поэтому цеолиты широко применяются в качестве сорбентов,
молекулярных фильтров, отбеливателей и очистителей.
Позиция молекул цеолитной воды хорошо видна в кристаллической решетке палыгорскита
(Mg,Al)5(H2O)2[Si4O10]2(OH)2·4(H2O), тонкочешуйчатые агрегаты которого называют "горной
кожей". Этот минерал интересен ещё и тем, что, судя по формуле, в нём присутствуют все виды
химически-связанной воды – конституционной, цеолитной и кристаллогидратной. Структурное
положение каждой из них легко обнаружить на схеме кристаллической решётки палыгорскита
(7), а при внимательном рассмотрении обозначить еще четыре фрагмента гидрокомплексов, для
которых пунктирные линии на рисунке отсутствуют.
26. При скрещивании двух линий морских камнеглотов во втором поколении получили
расщепление по фенотипу 1 : 2 : 2 : 4 : 2 : 1. Что можно сказать о характере наследования
признаков?
А) два признака с полным доминированием;
Б) три признака с полным доминированием;
В) один признак с полным доминированием, а второй — с неполным;
Г) три признака с неполным доминированием и с рецессивной леталью доминантного признака;
Д) один признак с неполным доминированием, а второй — с рецессивной леталью
доминантного признака.
Зная законы Менделя (расщепления в первом и втором поколении, F1 и F2 соответственно) и
формулы, характеризующие расщепление при полигибридном скрещивании, можно легко
установить генотипы родителей и предсказать генотипы и фенотипы потомства. Если число пар
генов (признаков) n, то типов гамет будет 2n, генотипических классов в F2 – 3n, фенотипических
классов (при полном доминировании в F2) – 2n. При неполном доминировании число
18
Конкурс «Человек и природа – 2012»
фенотипических классов равно числу генотипических.
Существуют случаи отклонения от ожидаемого соотношения при расщеплении. Такие
случаи достаточно многочисленны и причиной служит разная жизнеспособность классов. Так,
скрещивание жёлтых мышей между собой дает расщепление 2:1 (а не 3:1), такое же
соотношение проявляется при скрещивании лис платиновой окраски.
Рассмотрим наш пример:
Пусть А цвет тела — неполное доминирование
В — наличие шипов: ВВ — погибают, Вв — есть шипы, вв — нет шипов.
Самый простой способ составить решётку Пеннета: по вертикали и горизонтали выписываются
все гаметы родителей соответственно, на пересечении — генотипические комбинации потомков.
Р АаВв х АаВв
АВ
Ав
аВ
ав
АВ
ААВВ
ААВв АаВВ
АаВв
Ав
ААВв
ААвв АаВв
Аавв
аВ
АаВВ
АаВв
ааВВ
ааВв
ав
АаВв
Аавв
ааВв
аавв
Закрашены классы, которые погибают. Выписываем генотипы, учитывая соотношения:
1ААвв : 2ААВв : 2Аавв : 4АаВв : 2ааВв : 1 аавв
Решетку Пеннета удобно составлять для дигибридного скрещивания, для полигибридного
она будет слишком громоздкой. Тем не менее, анализ скрещивания возможен и без построения
решетки Пеннета — с использованием математического аппарата.
При дигибридном скрещивании у нас должно быть 4 (2n) фенотипических и 9 (3n)
генотипических классов. У нас всего 6 классов. Значит у нас наследование с неполным
доминированием, но не хватает трех классов. Соответственно, у некоторых классов потомков
пониженная жизнеспособность. Как правило, эти особи несут доминантные гены в гомозиготе,
которые и дают раннюю леталь.
По цвету расщепление 1АА: 2Аа: 1аа
Частоты: 1/4: 2/4: 1/4.
1:2:1
По наличию шипов: 1BB:2Bb:1bb
Частоты: нет: 2/4: 1/4
2:1
Если события происходят одновременно, то вероятности этих событий перемножаются. В
данном случае перемножаем частоты при расщеплении, так как это и есть вероятности, а у
особи имеются оба признака: цвет и наличие шипов. Получаем наше соотношение:
2:4:2:1:2:1.
27. Для подъема воды Архимед использовал винт, который теперь называют "винт Архимеда".
А как этот винт выглядит на практике?
А
Б
В
Г
Д
Винт Архимеда с давних времен использовался для поднятия воды из низин к
ирригационным каналам. Механизм представлял собой трубу с пропущенным через неё винтом,
который, в свою очередь, можно описать как наклонную плоскость, накрученную на цилиндр.
Нижний конец конструкции под углом погружался в водоём, и при вращении винта вода
поднималась наверх. Считается, что изобрел этот винт древнегреческий ученый Архимед в III
веке до н.э. И сегодня мы часто пользуемся этим изобретением, например, когда готовим
19
Конкурс «Человек и природа – 2012»
котлеты, на рисунке Б) – ротор обыкновенной кухонной мясорубки, именно он является винтом
Архимеда. Разве что в этом случае подается не вода в канал, а мясо (или другие продукты) к
ножам мясорубки.
На рисунке А) — обычный лопастной винт,
используется повсеместно, от вентиляторов и турбин до
кораблей и самолетов.
На рисунке В) изображена драга — плавучий горнообогатительный комплекс для разработки обводнённых
месторождений полезных ископаемых. Проще говоря, это
такой многоковшовый экскаватор, который добывает со
дна породу, из неё извлекают ценные компоненты (чаще
всего золото и серебро), а отходы сбрасывают в отвал.
На рисунке Г) крепёжный винт. Тысячи его
разновидностей можно встретить на каждом шагу.
На рисунке Д) изображена винтовая лестница. В наше время такие лестницы не очень
распространены и имеют в основном декоративную ценность, но так было не всегда. Например,
в башнях средневековых европейских замков узкая винтовая лестница была обязательной
деталью конструкции, при этом закручивалась она строго по часовой стрелке (как на картинке).
Делалось это для того, чтобы во время штурма отступающий вверх защитник свободно
действовал оружием в правой руке, тогда как нападающий, наоборот, был стеснен в движениях.
28. Мангровые деревья приспособились к произрастанию в условиях сильного засоления. Они
не могут решить эту проблему:
А) перераспределяя соль в молодые, быстро растущие листья;
Б) при помощи специальных выделительных желёзок на листьях;
В) откладывая соль в старых листьях, которые вскоре опадут;
Г) через сильно опробкованые, довольно непроницаемые корни;
Д) используя чечевички опорных корней и корни-пневматофоры.
Галофиты (от греческого hals — соль), растения, произрастающие на сильно засолённых
почвах, они отличаются специальными физиологическими приспособлениями для жизни в
условиях таких почв. Их делят на три группы. Эвгалофиты, или настоящие галофиты (так
называемые солянки), обычно обладают мясистыми листьями и стеблями; цитоплазма в их
клетках устойчива к высокому содержанию солей, которые накапливаются в них в больших
количествах, растут они на солончаках, например, пустынные полукустарники. Киногалофиты,
например тамарикс в сухих степях, скапливающиеся в них соли выделяют при помощи особых
желёзок, из-за этого в сухую погоду они покрываются сплошным налётом. Гликогалофиты,
например, полынь, обладают корневой системой, мало проницаемой для солей и могут
повышать осмотическое давление клеточного сока, чтобы вытягивать воду из раствора с
высокой концентрацией солей. К настоящим галофитам относятся и мангровые растения.
Мангры – древесно-кустарниковые растительные сообщества, развитые на периодически
затопляемых участках морских побережий, защищённых от прибоя и штормов коралловыми
рифами или прибрежными островами в тропиках.
Серьезной проблемой для мангровых растений является соль. Во время отлива грунт в
районе произрастания мангров подсыхает и содержание соли в нём возрастает в несколько раз.
Деревья мангров обладают способностью выносить большие колебания концентрации солей
(главным образом поваренной соли) в почве. Корни некоторых видов сильно опробкованы,
действуют они как сверхсильный фильтрационный механизм и всасывают опреснённую воду.
Растения других видов поглощают с водой соль, но избавляются от неё при помощи
специальных выделительных желез на листьях. Жидкость, поступающая в сосуды мангровых
растений, содержит всего около 0,03 % соли. И все же соль накапливается в тканях, особенно
сильно в старых листьях, которые опадают, освобождая растение от нежелательного вещества.
Молодые листья мангров сочные, но в то же время жёсткие и кожистые, устьичный аппарат
20
Конкурс «Человек и природа – 2012»
расположен в углублениях, что уменьшает испарение воды. Значит, варианты А–Г – это
способы избавления от соли.
Вторая проблема для деревьев – как удержаться на прибрежной
полосе, в насыщенном водой иле. Они не могут образовывать
стержневых корней, так как в болотистой почве мало кислорода и
высока кислотность. В процессе эволюции мангры справились и с
этой проблемой. Их корни проникают в ил не глубоко, но образуют
очень разветвленную систему, на которую опирается дерево.
Высокие деревья обзавелись укрепляющими опорными —
ходульными корнями, которые растут из стебля. В иле нет
кислорода, и деревья научились получать его прямо из воздуха,
используя специальную губчатую ткань в дыхательных корняхпневматофорах, поднимающихся из грунта вверх. Значит, верный
ответ Д: такие корни не являются приспособлением для перенесения растениями стресса
высокой концентрации солей в почвенном растворе.
Дельты и эстуарии, заросшие мангровыми лесами, относятся к самым плодородным на
Земле. Это происходит по ряду причин: во-первых, минеральные соли и органика поступают с
водами рек, во-вторых, морские приливы возвращают в кругооборот минеральные вещества, и
в-третьих, мангровые заросли задерживают органику. В итоге происходит накопление детрита
— мёртвой органической материи, дающей начало многочисленным кормовым цепочкам.
29. Когда выключают газ под чайником, то появляются клубы «пара» из-под крышки, потому
что:
А) поднимающийся снизу воздух охлаждается, в нём падает давление и пар под крышкой
приподнимает её;
Б) поднимающийся снизу воздух охлаждается, становится плотнее и приподнимает крышку
чайника;
В) поднимающийся снизу воздух становится более холодным и в нём происходит
конденсация водяного пара, выходящего из-под крышки чайника;
Г) нарушается ламинарное обтекание крышки чайника, в образующихся над крышкой вихрях
резко падает давление, крышка чайника поднимается;
Д) чайник перестаёт кипеть и выпускает последний пар.
При начале кипения чайника на газовой плите выходящий из-под крышки чайника водяной
пар попадает в поднимающийся снизу поток воздуха с продуктами сгорания природного газа.
Этот поток имеет температуру выше температуры точки росы при нормальном атмосферном
давлении. Поэтому мы не наблюдаем около крышки конденсации водяных паров и образования
мелких капель воды, которые можно было бы увидеть. В быту мы называем это «образованием
клубов пара». В физике понятие «пар» эквивалентно понятию «газообразное состояние».
Когда при кипении чайника мы выключаем газовую горелку, то воздушный поток снизу
быстро остывает. Теперь струи водяного пара из-под крышки чайника начинают попадать в
воздушный поток с температурой ниже точки росы, и мы наблюдаем
«клубы пара», то есть сконденсировавшиеся мелкие капли воды. Эти
клубы мы будем наблюдать рядом с крышкой, пока водяной пар будет
выходить из-под неё.
30. На рисунке изображён «чёрный курильщик» - глубоководный
гидротермальный оазис. Какие трофические цепи здесь формируются?
А) автотрофные, включающие красные водоросли и их потребителей;
Б) гетеротрофные, начинающиеся с отмершего органического вещества
и включающие беспозвоночных детритофагов и их хищников;
В) автотрофные, начинающиеся с серобактерий и включающие их
симбионтов вестментифер и их хищников;
21
Конкурс «Человек и природа – 2012»
Г) автотрофные, берущие начало с зелёных водорослей и продолжающиеся консументами,
представленными бентосными животными;
Д) здесь жизнь невозможна.
В некоторых областях подводных хребтов Тихого океана обнаружены своеобразные
гидротермальные оазисы. Из расщелин рифтовых зон , трещин в океанской коре, просачиваются
горячие газы, нагревающие воду до 200—300 °С. В воде здесь растворено много сероводорода и
сульфидов металлов (железа, цинка, никеля, меди), которые окрашивают её в чёрный цвет. При
остывании выбросов образуются конусовидные структуры, над которыми поднимаются клубы
чёрной воды. За счет высокой концентрации соединений серы здесь существуют
хемоавтотрофные серобактерии, использующие энергию химических связей сероводорода для
синтеза органических веществ. Они образуют большие скопления и играют роль продуцентов.
Хемоавтотрофные серобактерии обитают также в клетках губчатой ткани тел основных
животных этих глубинных экосистем – вестиментифер: беспозвоночных животных типа
погонофор, образуя с ними вместе симбиотические системы. Вестиментиферы, в свою очередь,
могут служить пищей многим другим обитающим рядом с ними организмам. Вестиментиферы
имеют длинное (2,5 м) и тонкое (диаметром 35—40 мм) с ярко-красными из-за обилия
кровеносных сосудов щупальцами. Ниже щупалец у них имеются боковые выросты — так
называемые вестиментальные крылья. Название этих органов (от лат. vestimentum — одежда) и
дало название классу этих существ. Обычно трубки вестиментифер образуют сплетения из сотен
или даже тысяч особей, среди которых находят приют множество других представителей фауны
гидротермальных оазисов. К настоящему времени известно около 15 видов этих животных.
Таким образом, трофические цепи здесь автотрофные, но в начале этих последовательностей
передачи вещества и энергии находятся не привычные нам фототрофы, получающие свою
энергию от Солнца, а хемотрофы, использующие другой энергетический способ существования.
В составе таких экосистем в настоящее время известно свыше 500 видов беспозвоночных
животных — ракообразных и моллюсков и даже рыб.
22