X Международная дистанционная олимпиада «Эрудит»

Биология, ответы 6 класс
Вопрос № 1.
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 10 баллов.
Вопрос № 2.
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.
Задание №2
Примерное содержание ответа:
1. Потому что в крови арктических рыб есть особые белки – гликопротеиды – это
белки антифризы.
Белок связывается с образующимися кристалликами льда, не дает им вырасти
до опасных размеров, тем самым, позволяя рыбам переносить температуры ниже –
2°C. Вода в Северном Ледовитом океане замерзает при температуре более низкой,
чем обычно, т.е. при -2 - -3°C. Это происходит потому, что соль, содержащаяся в
этой воде, понижает температуру замерзания. Т.к. тело рыбы далеко не такое
соленое, как вода вокруг нее, действительно существует реальная опасность того,
что рыба может замерзнуть. А чтобы избежать этого, рыбий организм и
вырабатывает специальные вещества (гликопротеины). Эти вещества действуют
точно так же, как антифризы, которые, например, мы заливаем зимой в радиаторы
машины.
2. Рыбы, обитающие в экстремальных, арктических условиях называются
криофилами. Криофилы – виды живых организмов, предпочитающие холод и
специализированные к жизни в этих условиях.
Основные приспособления, возникшие в процессе эволюции у данных рыб,
являются адаптационными к жизни в среде с постоянно низкой температурой:
1) Первое приспособление – это возникновение биохимических механизмов
адаптации. Приспособление претерпевать холод, связано с низким уровнем
обмена веществ и холодостойкостью ферментов участвующих в обмене веществ
арктических рыб. Ферменты арктических рыб обладают такими особенностями
строения, которые позволяют им эффективно понижать энергию активации
молекул и поддерживать клеточный метаболизм при температурах, близких к 0 °C.
Большую роль играют также механизмы, предотвращающие образование льда
внутри клеток. При этом реализуются два основных пути – противостояние
замерзанию (резистентность) и устойчивость к замерзанию (толерантность).
Биохимический путь противостояния замерзанию – накопление в клетках
макромолекулярных веществ – антифризов, которые понижают точку замерзания
жидкостей тела и препятствуют образованию кристаллов льда в организме. Такого
типа холодовые адаптации обнаружены, например, у антарктических рыб
семейства нототениевых, которые живут при температуре тела -1,86 °C, плавая под
поверхностью сплошного льда в воде с такою же температурой. Есть такие рыбы
как: рыба трематом-пестряк с температурой тела -1,98 °C. Мелкая тресковая рыба
сайка в Северном Ледовитом океане плавает в водах с температурой не выше +5
°C, а нерестится зимой в переохлажденных водах у побережья. Глубоководные
рыбы в приполярных районах все время находятся в переохлажденном состоянии.
2) Второе приспособление - это путь холодостойкости – выносливость к
замерзанию – связан с временным прекращением активного состояния (гипобиозом
или криптобиозом). Образование кристалликов льда внутри клеток необратимо
нарушает их ультраструктуру и приводит к гибели. Но многие криофилы способны
переносить образование льда во внеклеточных жидкостях. Этот процесс приводит
к частичной дегидратации клеток, что повышает их устойчивость. У рыб
накопление защитных органических веществ, таких как глицерин, сорбит, маннит и
других, препятствует кристаллизации внутриклеточных растворов.
3) Третье приспособление – некоторые рыбы замерзают при промерзании
водоемов и оживают при их оттаивании. Случаи единичны, но поскольку примеры
существуют, то и исключать существование таких адаптаций нельзя.
3. Приспособления, возникшие у животных в процессе эволюции к жизни в
экстремальных арктических условиях:
У всех животных, обитающих в арктических условиях, эволюция шла по пути
отбора таких особей, которые бы были приспособлены к:
 Недостатку тепла;
 Избытку холода;
 Жизни на открытых пространствах;
 Белой территории обитания (лед и снег);
 Недостатку и скудности пищи;
 Длительным периодам голодания;
 Быстрому передвижению в разных средах (водная и наземно-воздушная);
 Передвижению по снегу, не проваливаясь в него;
 Передвижению по льду;
 Жизни в холодной воде.
Задание №3
Примерное содержание ответа:
Очевидно, что ученым с помощью данной технологии не удалось обнаружить
белых медведей, так как их тело практически не выделяет тепловое излучение.
Источником инфракрасных лучей на теле медведя является, прежде всего, нос, а
также область глаз и пасти. Тело Белого медведя практически не излучает тепла,
т.к. в результате эволюции оно максимально приспособилось к условиям Арктики.
Вся тепловая энергия надежно заперта внутри тела медведя живущего в
экстремально холодных условиях.
Ученым, изучающим Белых медведей на Таймыре, нужно было
воспользоваться фотосъемкой в ультрафиолетовом спектре, т.к. снег отражает
ультрафиолетовое излучение, в то время как мех медведя поглощает, таким
образом, выделяя его на общем фоне.
Задание №4 (20 баллов)
Примерное содержание ответа:
Это произойдет из-за выхода из строя кровеносной системы. Если змею
долго держать в вертикальном положении произойдут необратимые изменения в
кровеносной системе. Вся кровь как бы стечёт в хвост змеи, а части,
расположенные выше всего, окажутся обескровленными. Змея погибнет, прежде
всего, из-за нарушения кровоснабжения головного мозга.
Причина заключается в том, что в процессе эволюции змеи образовали
группу животных, которые всегда находятся в горизонтальном положении.
Поэтому у них нет в наличии механизмов, приспособлений, препятствующих
постепенному оттоку крови в вены части тела, расположенной ниже всего, при их
длительном удержании в вертикальном положении. Если такое положение
сохранять насильственно длительное время, то приток крови к сердцу резко
уменьшается, кровообращение нарушится, что свою очередь приведёт к смерти.
Задание №5
Примерное содержание ответа:
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.
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.