9-10 классов

Конкурс «Человек и Природа» - 2013
Вопросы конкурса «Человек и природа» для 9-10 классов
(конкурс прошёл 18 апреля 2013 года)
Задания, оцениваемые в 3 балла
1. Русский парусник, который первым вернулся из удачно завершённого кругосветного
путешествия – это
А) «Восток» под командованием Ф.Ф. Беллинсгаузена;
Б) «Диана» под командованием В.М. Головнина;
В) «Надежда» под командованием И.Ф.Крузенштерна;
Г) «Нева» под командованием Ю.Ф.Лисянского;
Д) «Рюрик» под командованием О.Е. Коцебу.
А) Российский мореплаватель Фаддей Фаддеевич Беллинсгаузен в 1819 - 1821 годах возглавил
кругосветную экспедицию на шлюпах «Восток» (под командованием Беллинсгаузена) и
«Мирный» (под командованием Михаила Петровича Лазарева). Экспедиция была направлена
для исследования вод Южного Ледовитого океана и оказалась очень успешной, в январе 1820
года был открыт шестой материк - Антарктида. В конце июля 1821 года экспедиция вернулась в
Кронштадт, проделав за два года путь в 50 тыс. миль и проведя обширные гидрографические и
климатические исследования. Интересно, что ранее Беллинсгаузен принял участие в первом
кругосветном плавании на корабле «Надежда».
Б) Василий Михайлович Головин совершил два кругосветных плавания: первое – в 1807 - 1809
годах на шлюпе «Диана», второе – в 1817 - 1819 годах на шлюпе «Камчатка».
В 1806 году Головин был назначен командиром «Дианы», и через год было решено
направить его в кругосветную экспедицию для гидрографических исследований северной части
Тихого океана. Во время экспедиции корабль дважды попадал в плен – сначала к англичанам,
потом к японцам. Позднее Головнин опубликовал «Записки флота капитана Головнина о
приключениях его в плену у японцев в 1811, 1812 и 1813 годах», которые переиздаются и в наше
время. В 1817 году Головнин возглавил новую экспедицию, ему было поручено доставить на
Камчатку грузы, а затем сделать астрономические определения координат островов и
произвести описание северо-западных берегов Америки. И это плавание Головнин описал в
«Путешествии вокруг света по повелению государя императора, совершённом на военном
шлюпе «Камчатка» в 1817 и 1819 гг. флота капитаном Головниным».
В, Г) С 7 августа 1803 года началось первое русское кругосветное путешествие, которое
продолжалось три года. Специально для этой экспедиции в Лондоне были приобретены два
парусных судна, получившие имена «Надежда» и «Нева». Они отправились в плавание под
начальством капитанов Ивана Фёдоровича Крузенштерна и Юрия Фёдоровича Лисянского.
Общее руководство экспедицией осуществлял Крузенштерн. Из Кронштадта корабли вышли
вместе, но на Гавайских островах разделились, и каждый корабль пошёл своим маршрутом.
Первой - 5 августа 1806 года - в Кронштадт вернулась «Нева» под руководством Лисянского,
«Надежда» прибыла через две недели, 19 августа. Таким образом, первым русским кораблём,
совершившим кругосветное плавание, стал парусник «Нева».
Д) Российский мореплаватель Отто Евстафьевич Коцебу участвовал в трёх кругосветных
путешествиях: первое он совершил после окончания кадетского корпуса на корабле «Надежда»
под командованием И. Ф. Крузенштерна, второе – командиром корабля «Рюрик» в 1815-1818
годах, третье – руководителем экспедиции на военном шлюпе «Предприятие» в 1823-1826
годах. Коцебу печатал статьи в научных журналах и издал описание своих путешествий.
2. Какая доля осадков выпадает в виде снега?
А) менее 1 %; Б) около 5 %; В) примерно 10 %;
Г) 25 %;
Д) около 60 %.
Мы, жители умеренных широт, привыкли к тому, что значительная часть осадков выпадает в
виде снега. Но в действительности основная масса (много больше половины) осадков выпадает в
Новосибирский центр продуктивного обучения
1
Конкурс «Человек и Природа» - 2013
экваториальных, тропических и субтропических широтах, где снег либо вообще никогда не
наблюдается, либо выпадает крайне редко, даже не каждый год (в субтропиках). Общее
представление об этом дает средняя величина осадков по всей поверхности планеты — 990 мм в
год, но где-то она превышает 10 000 мм, а где-то близка к нулю, причём в очень тёплых районах,
как правило, выпадает значительно больше 1 000 мм. Поэтому понятно, что осадки выпадают
главным образом в виде дождя. По имеющимся оценкам, в среднем на поверхность Земли в виде
снега поступает всего 0,2 % осадков.
3. Гуси во время миграции объединяются в очень характерные V-образные стаи, позволяющие
А) лететь веселее;
Б) экономить силы; В) активно передавать информацию;
Г) облетать стороной охотников; Д) избегать нападения хищников.
Гуси, так же как и некоторые другие перелётные птицы (например, журавли и некоторые
утки), во время сезонных миграций обычно летят клином, образуя очень характерные Vобразные стаи. За счёт такого построения, во-первых, вслед за летящими впереди особями
формируется система разрежений и восходящих потоков воздуха, снижающая нагрузку на
летящих сзади птиц. Считается, что именно поэтому в задней части клина летят молодые и
слабые птицы. Во-вторых, лидирующие особи время от времени могут сменять друг друга и
также экономят свои силы. Для гусей есть оценки, свидетельствующие, что с энергетической
точки зрения полёт в такой стае значительно эффективнее одиночного (более чем на 70 %). Для
пеликанов показано, что в одиночном полете птица чаще машет крыльями, а частота
сокращений сердца выше, чем в клинообразной стае. Кроме того, есть основания считать, что Vобразная форма стаи у таких видов позволяет осуществлять взаимный контроль за положением
и состоянием всех особей.
Гипотезы о том, что в стае «лететь веселее» и можно «активно передавать информацию», по
сути, можно отнести к группе особей, совместно летящих не обязательно клином. Но такие идеи
нуждаются в научных доказательствах. Облетать стороной охотников выгоднее поодиночке:
понятно, что любое скопление птиц очень удобно для отстрела. А вот упорядоченная, Vобразная стая в целом удобна для нападения хищников, поскольку «выхватить» жертву из неё
достаточно просто. Густые замкнутые или «рыхлые» стаи, в которых птицы летят в виде
скопления, как можно предполагать, атаковать труднее. Кроме того, большая часть птиц
(обычное исключение — крупные виды) мигрирует преимущественно ночью. Очевидно,
опасность нападения хищников в это время суток ниже.
4. На фрагменте картины Брейгеля изображена фламандская поговорка «Вертит
мир на большом пальце». Она говорит о человеке, который
А) глуп;
Б) окончил университет;
В) совершил кругосветное путешествие;
Г) имеет все преимущества;
Д) владеет иностранными языками.
В 1559 году голландский художник Питер
Брейгель Старший нарисовал «Нидерландские
присловья». Сейчас картина находится в Берлинской
картинной галерее. Учёные насчитали, что на ней
изображены 112 идиом, но допускают, что их
гораздо больше, ведь многие выражения могли
измениться или забыться со временем. Многие из
них в ходу и сегодня в европейских языках, но и
русскоязычный зритель найдёт иллюстрации к
известным нам пословицам и поговоркам, ведь
многие из них интернациональны.
Новосибирский центр продуктивного обучения
2
Конкурс «Человек и Природа» - 2013
Например, в русском языке существует выражения «Биться головой об стену» или «До зубов
вооружён» - и у Брейгеля в нижнем левом углу есть эти присловья. Мы говорим «Как карта
ляжет» или «Водить за нос» - и находим эти выражения в верхнем левом углу картины.
На переднем плане картины изображён молодой человек, который вертит глобус на большом
пальце, он одет в нарядную опрятную повседневную одежду, он спокоен, уверен и ловок, ему
удаётся даже мир крутить одним пальцем – явно он обладает всеми преимуществами пред
остальными. Почему только на ум приходит русская поговорка «Обвести вокруг пальца», у
которой совсем иной смысл?
5. Для полного разложения выброшенной в лесу алюминиевой консервной банки в среднем
потребуется
А) менее 1 года;
Б) от 1 года до 5 лет;
В) от 10 до 100 лет;
Г) от 200 до 500 лет;
Д) более 1000 лет.
Различные вещества по-разному взаимодействуют с окружающей средой: некоторые
являются пищей для бактерий и микроорганизмов, некоторые вступают в реакцию с кислородом
из воздуха или из воды, некоторые подвержены
воздействию ультрафиолета солнечного света; таким
образом и скорость разложения у разных видов мусора
разная. Также эта скорость зависит и от местонахождения
мусора (глубоко в земле - на поверхности, на солнце – в
темноте, сырая или сухая почва, климат и т. д.), поэтому
невозможно с высокой точностью определить, когда именно
разложится, например, вот эта куча строительного мусора.
Однако оценить определенные временные рамки, в том числе
экспериментально, возможно.
Алюминий – металл, поэтому подвержен окислению при
взаимодействии с кислородом, но в отличие от других металлов,
например железа, процесс окисления алюминия протекает гораздо
медленнее. Это связано с тем, что поверхность металла быстро
покрывается очень инертной плёнкой оксида алюминия, и реакция
сильно замедляется. Если рассматривать выброшенную алюминиевую
консервную банку, то краска, которой она покрыта, разлагается
достаточно быстро, а сама банка может пролежать в земле до 500 лет.
6. На рисунке изображена одна из стадий цикла развития
листостебельного мха. Она называется
А) гамета;
Б) гаметофит;
В) зигота;
Г) протонема;
Д) спорогон.
Цикл развития мхов включает несколько фаз. Из спор, с помощью которых мхи
распространяются по территории, сначала развивается нитчатое ветвистое растеньице. Оно
тонкое, очень нежное, и весьма похоже на зелёную водоросль. Протонема растёт частью по
поверхности почвы и тогда имеет зелёный цвет, а частью погружена в почву и в таком случае
она бурая. Это и есть фаза протонемы (Г), отличающая мхи от всех высших растений.
Протонема живёт обычно недолго. Через некоторое время из её верхушечной клетки или
коротеньких боковых веточек появляются почки, каждая из которых дает начало стебельку мха
с листьями. Это стадия гаметофита, на которой формируются половые органы с мужскими и
женскими половыми клетками — гаметами. После слияния гамет образуется диплоидная зигота,
которая после серии клеточных делений развивается в спорогон (спорофит мхов) — бесполое
поколение из ножки, присоски и коробочки, в которой образуются гаплоидные споры.
Новосибирский центр продуктивного обучения
3
Конкурс «Человек и Природа» - 2013
7. Что ускоряет заряженные частицы в синхрофазотроне?
А) постоянное магнитное поле;
Б) постоянное электрическое поле;
В) переменное магнитное поле;
Г) переменное электрическое поле;
Д) электрический ток.
Синхрофазотрон – ускоритель заряженных частиц — устройство для получения заряженных
частиц больших энергий (электронов, протонов, атомных ядер, ионов). Ускорение производится
с помощью электрического поля, способного изменять энергию частиц, обладающих
электрическим зарядом. Под ускорением в данном случае понимается увеличение скорости.
Когда заряженные частицы движутся в постоянном магнитном поле, то их скорость не меняется
по величине, а изменяется только направление скорости. Для увеличения скорости
прикладывается ускоряющая разность потенциалов, когда заряженные
частицы двигаются между дуантами (см. рисунок, магнитное поле
перпендикулярно плоскости рисунка). При этом необходимо менять
полярность прикладываемой разности потенциалов после прохождения
заряженными частицами половины оборота в магнитном поле дуантов,
чтобы скорость каждый раз увеличивалась.
8. На протяжении веков во многих районах России применяли трёхпольный севооборот, в
котором, как правило, чередовались озимые, яровые и
А) лён;
Б) пары;
В) горох;
Г) кабачки; Д) чересполосица.
Развитие земледелия на протяжении тысячелетий, с одной стороны, обеспечивало получение
более или менее стабильного урожая и — во многих случаях, особенно в последние века — даже
значительной избыточной продукции, а с другой стороны, приводило к серьёзным перестройкам
экосистем, в том числе к ярко выраженному изменению потока энергии и вещества, в первую
очередь из-за изъятия биомассы. Однако во многих случаях полученная продукция оправдывала
затраты на подготовку участков под поля, а потом на их регулярную обработку.
Распространение земледелия во внесредиземноморской Европе, в том числе в России, в
первую очередь было связано с преобразованием лесных экосистем. Понятно, что расчистка
требовала значительных затрат труда: ведь нужно было не только убрать стволы, но и
выкорчевать пни и т. п. Обнаруживались и другие сложности: не всегда плодородные почвы,
часто глинистые, а в районах с более холодным и континентальным климатом (а там основными
доминантами являются хвойные) — промерзание почв, их относительно низкий pH,
сравнительно короткое лето. Вместе с тем плотность населения в этих районах много веков тому
назад была небольшой (так, по имеющимся оценкам, на начало нашей эры население Европы в
целом составляло 42 миллиона, в 1000 году — 50, 1500 году — 85, 1800 году — 195 миллионов).
Это позволяло постепенно осваивать разные участки.
Довольно долго во внесредиземноморской Европе преобладало так называемое подсечноогневое земледелие, когда на небольшом участке вырубался лес, стволы использовались, а сучья
и пни сжигались. Расчищенный участок бороновался или вспахивался. В первый год там обычно
сеяли зерновые, затем какие-то другие культуры, часто бобовые, в корневых системах которых
обычно обитают мутуалистические прокариоты, фиксирующие атмосферный азот, по стерне
могли пасти скот или вносить навоз. Плодородие почв восстанавливалось, но только частично.
Часто было выгоднее забросить расчищенный участок после нескольких лет эксплуатации и
освоить новый. Подобное земледелие было эффективным при низкой плотности местного
населения, обычно не более нескольких человек на квадратный километр. Это определялось тем,
что восстановление лесной экосистемы на расчищенном участке занимало многие десятки лет.
При увеличении плотности населения необходимо было перейти к иной системе земледелия.
Довольно быстро в разных районах Европы начался переход к так называемому трёхпольному
севообороту, или трёхполке. Такая система земледелия включала постоянные поля, которые не
надо было расчищать каждые несколько лет. Соответственно, летом поле при подобном
севообороте могло находиться в одном из трёх возможных состояний: 1) занято озимыми
Новосибирский центр продуктивного обучения
4
Конкурс «Человек и Природа» - 2013
культурами (на Руси часто рожь), 2) яровыми культурами (например, пшеницей), 3) находится
под паром (то есть не занято какой-то культурой, обычно не менее одного раза бороновано или
вспахано). Участок под паром не просто вспахивали, а вносили большое количество навоза.
Причём если пар был «зелёным», то есть на подготовленном участке позволяли вырасти какойто травянистой растительности, то его могли использовать для выпаса скота. Именно
использование навоза во многом определяет устойчивость трёхпольной системы земледелия:
необходимо содержать достаточное количество животных (и, естественно, иметь достаточно
ресурсов для их кормления).
Лён и горох в трёхпольном севообороте использовались как яровые культуры. Кабачки в
Европе начали использовать в пищу сравнительно поздно, в России, видимо, не ранее XIX века,
а более или менее широко распространение их культура получила только в XX веке.
Чересполосица — это своеобразное и широко распространённое на общинных землях
разрозненное расположение земельных участков одного хозяйства: земледелец обрабатывал
несколько участков, разделённых участками других хозяйств. К трёхпольному севообороту
чересполосица имеет только косвенное отношение: фактически она ограничивала возможное
разнообразие севооборотов, и часто земледельцы, обрабатывающие соседние участки, были
вынуждены придерживаться единых правил севооборота.
9. В жизненном цикле некоторых групп беспозвоночных животных, обитающих в умеренном
поясе, в тёплый сезон развиваются исключительно партеногенетические поколения. С экологоэволюционной точки зрения это
А) решение проблемы гибели самцов в жаркое время года;
Б) результат миграции самок из тропиков в умеренные широты;
В) обеспечение более эффективного использования ресурсов;
Г) механизм увеличения внутрипопуляционного разнообразия;
Д) решение проблемы очень быстрого развития самцов в жаркое время года.
Партеногенез — своеобразная, «усечённая» форма полового размножения у многоклеточных
живых существ, при котором образуются гаметы, но собственно оплодотворение (слияние
гамет) не происходит. То есть особь следующего поколения развивается из одной гаметы.
Партеногенез широко распространён в разных группах животных, но проявляется он по-разному
и роль играет неодинаковую. Партеногенез многообразен, известны ситуации, когда нормально
проходит мейоз, а гаплоидные взрослые развиваются из неоплодотворённых яйцеклеток, а есть
примеры развития диплоидных форм, поскольку либо редукционное деление носит
незавершённый характер либо происходит слияние клеток, сформировавшихся в его ходе.
Понятно, что при партеногенезе генетическое разнообразие особей нового поколения меньше,
чем при нормальном половом размножении, поскольку, как минимум, не происходит слияние
гамет от разных особей предыдущего поколения.
В некоторых группах есть таксоны, которые размножаются исключительно
партеногенетически и в популяциях которых представлены только самки. Таковы некоторые
прямокрылые, жуки-долгоносики, ящерицы. В других случаях из неоплодтворённых яиц
развиваются гаплоидные особи (например, самцы у пчёл и шмелей).
Есть и своеобразные группы, у которых происходит чередование обычных и
партеногенетических поколений. Особенно много таких форм в умеренных широтах. К их числу
принадлежат тли и многие коловратки, то есть сравнительно мелкие, но многочисленные
беспозвоночные. Обычно у них в тёплый сезон развиваются поколения, состоящие
исключительно из самок, а при наступлении неблагоприятных условий появляются самки и
самцы, которые размножаются «правильно». Такой партеногенез называют циклическим. При
подобном партеногенезе летом снижаются затраты на «производство» самцов, но популяция
становится более однородной с эволюционно-генетической точки зрения.
В любой форме партеногенез обеспечивает поддержание генетического разнообразия на
меньшем уровне по сравнению с половым размножением, в котором есть оплодотворение. Что
касается возможной гибели самцов или их быстрого развития в тёплое время года, то при
Новосибирский центр продуктивного обучения
5
Конкурс «Человек и Природа» - 2013
наличии в популяции самцов и самок, конечно, могут наблюдаться различия между ними, но
они не настолько велики, чтобы их нужно было компенсировать циклическим партеногенезом.
Не имеют отношения к обсуждаемой проблеме и возможные в некоторых группах миграции
самок.
10. Тип химической связи атомов углерода в углеродной нанотрубке А) водородная;
Б) ионная;
В) ковалентная;
Г) металлическая;
Д) межмолекулярная.
Ковалентная связь – наиболее общий вид химической связи, возникающий за счёт
обобществления электронной пары.
На рисунке углеродная нанотрубка, один из главных объектов в исследованиях
нанотехнологий. Углеродная нанотрубка представляет собой свёрнутую в цилиндр графеновую
плоскость, т.е. поверхность, выложенную правильными шестиугольниками, в вершинах которых
расположены атомы углерода. Трубка имеет диаметр порядка от единиц до десятков нанометров
и длину порядка десятков микрон. Формы углеродных нанотрубок разнообразны. Они могут
быть однослойными или многослойными, прямыми или спиральными, длинными и короткими,
и т.д. Нанотрубки необыкновенно прочны на растяжение и на изгиб. Ковалентная связь между
атомами углерода очень прочная, именно она обеспечивает прочность и алмаза и углеродной
нанотрубки. Под действием больших механических напряжений углеродные нанотрубки не
рвутся, не ломаются, а просто перестраивают свою структуру. Углеродные нанотрубки
обладают важными для практического использования свойствами: они способны проводить ток
очень высокой плотности; менять свои свойства при присоединении других атомов и молекул и
т.д.
Задания, оцениваемые в 4 балла
11. Если путешественник пересекает нулевой меридиан с запада на восток, то дата меняется
А) на один день вперёд;
Б) на один день назад; В) на неделю вперёд;
Г) на один день и один час вперёд;
Д) не меняется вообще.
Один из важнейших научных (фактически — и социальных) результатов первой
кругосветной экспедиции испанских мореплавателей, руководителем которой на начальных
этапах был Ф. Магеллан, — обнаружение её участниками «потери дня». После возвращения в
Атлантический океан участники экспедиции обнаружили потерю дня, когда достигли
португальских (в те времена) островов Зелёного мыса у атлантического побережья Африки.
Дело в том, что мореплаватели, конечно, вели счёт дням, но для определения времени
использовали положение солнца на том меридиане, который пересекали, то есть они жили по
местному времени. В результате, поскольку они плыли с востока на запад (то есть «навстречу»
вращению планеты), то «отстали» от жителей Европы на один день. По их расчётам была среда,
а на островах Зелёного мыса местное население «жило» уже в четверге.
Для решения этой проблемы была введена так называемая линия перемены дат. Эта условная
линия привязана к меридиану 180о, но местами значительно отходит от него. По сути, она идёт
по наименее населённым местам и последние десятилетия нигде, кроме Антарктиды, не
проходит по суше.
При пересечении нулевого (или гринвичского) меридиана никаких изменений не
происходит, поскольку он проходит по территории многих стран (Соединенное королевство,
Франция, Испания, Алжир, Мали, Буркина-Фасо, Того, Гана), в том числе с плотным
населением. Более того, в принятой сейчас для исчисления времени системе поясов этот
меридиан является средним для нулевого пояса.
Новосибирский центр продуктивного обучения
6
Конкурс «Человек и Природа» - 2013
12. Сквозным пищеварительным трактом обладают
А) плоские черви; Б) круглые черви; В) кишечнополостные; Г) гребневики; Д) губки.
Среди перечисленных групп беспозвоночных животных у губок пищеварительный тракт
вообще отсутствует. Но губки — это очень своеобразная, в некоторых отношениях очень
примитивная группа, у представителей которой отсутствуют ткани. Кишечнополостные и
гребневики рассматриваются как довольно просто организованные типы животных. Хотя они
чётко обособлены и, судя по новейшим данным, даже не являются родственными, их сближает
несколько признаков, в том числе некоторые черты организации пищеварительной системы: у
кишечнополостных и гребневиков есть ротовое отверстие, может быть развита глотка с
эктодермальным эпителием и гастральная полость с энтодермальным эпителием. Эта полость
часто усложнена за счёт развития складок (коралловые полипы) или каналов (медузоидные
поколения кишечнополостных, гребневики). Анальное отверстие же отсутствует.
Плоские черви принадлежат к так называемым трёхслойным животным: у них, кроме экто- и
энтодермы, закладывается мезодерма, из неё в ходе онтогенеза формируются в первую очередь
те части организма, которые расположены между экто- и энтодермой. Но общее устройство
пищеварительной системы до какой-то степени напоминает таковое у кишечнополостных и
гребневиков: в типичном случае ротовое отверстие открывается в эктодермальныю глотку;
затем она переходит в энтодермальную среднюю кишку. У многих свободноживущих плоских
червей наблюдается её ветвление. Интересно, что некоторые такие черви обладают глоткой,
открывающейся непосредственно в мезодермальную клеточную массу. У части паразитических
плоских червей (ленточные черви) пищеварительная система вообще полностью отсутствует
(просто такие паразиты обитают в кишечнике хозяина). До какой-то степени объединяет
кишечнополостных, гребневиков и плоских червей также отсутствие задней кишки и анального
отверстия.
Вот у круглых червей, основной группой которых являются нематоды, есть сквозной
пищеварительный тракт с ротовым и анальным отверстиями, включающий и ротовую полость,
эктодермальный пищевод, энтодермальную среднюю кишку и эктодермальную заднюю кишку.
Фактически такое устройство пищеварительной системы обеспечивает возможность
непрерывной переработки пищи и позволяет выводить непереваренные остатки независимо от
поступления пищи через ротовое отверстие.
13. Современное монархическое государство, в котором правители сменяют друг друга на
ротационной основе, - это
А) Бутан;
Б) Испания;
В) Малайзия;
Г) Оман;
Д) Япония.
Все перечисленные государства являются монархиями: Бутан и Испания — королевства,
Оман — султанат, Япония — конституционная монархия во главе с императором. В этих
четырёх странах престол наследуется. В отличие от них Малайзия — это федеративная
конституционная монархия, в которой пост монарха является выборным. Из 13 субъектов
федерации (штатов) девять являются монархиями. Именно их правители каждые пять лет
выбирают из своей среды короля, возглавляющего страну на очередной срок. С 2011 года
королём является Абдул Халим Муадзам Шах — султан Кедаха.
14. Основные потоки добываемой в настоящее время нефти направлены
А) из стран Персидского залива в Западную Европу;
Б) из России в Западную Европу;
В) из стран Карибского бассейна в США;
Г) из стран Западной Африки в Западную Европу;
Д) из Папуа–Новой Гвинеи в Японию.
Представление о том, какие страны входят в состав Западной Европы, значительно менялось
на протяжении последнего века. Например в соответствии с делением Европы, принятым ООН,
Новосибирский центр продуктивного обучения
7
Конкурс «Человек и Природа» - 2013
к Западной Европе относятся только Австрия, Бельгия, Германия, Лихтенштейн, Люксембург,
Нидерланды, Франция и Швейцария. Но отечественные географы в последние десятилетия
традиционно относили к Западной Европе страны, входившие в состав НАТО (до 1991 г.), а
также тесно связанные с ними нейтральные страны, такие как Австрия, Швейцария, Швеция.
Современная экономика большинства стран, особенно развитых, зависит от такого полезного
ископаемого, как нефть. Поскольку месторождения нефти распределены крайне неравномерно,
то во многие районы мира нефть поставляется из других регионов. Объём таких поставок
последние десятилетия огромен. Так в 2011 г. все страны мира импортировали 44 миллиона
баррелей нефти в сутки! (баррель — это принятая в мире единица измерения объёма нефти,
примерно 159 л, по весу это примерно 0,1364 тонн нефти — плотность нефти зависит от её
качества).
Один из основных потоков поставки нефти традиционно направлен из стран Персидского
залива. По этому пути в Западную Европу в 2011 г. было поставлено 2,19 миллиона баррелей в
сутки. Надо отметить, что в конце XX и начале XXI веков значимость этого пути существенно
падала, что определялось разнообразными военными столкновениями в этом регионе. Однако в
последние несколько лет поставки нефти этим путём восстановились.
Недопоставки нефти из стран Персидского залива в значительной степени компенсировались
за счёт её поставок из России. В результате, поток нефти из России также значителен, к
сожалению, открытые данные не позволяют абсолютно точно вычленить ежегодный объём
поставок последних лет именно в Западную Европу, тем более что отечественные данные, как
правило, показаны в весовых единицах. Но его примерную оценку получить можно. В Европу в
целом (включая Восточную, а также Турцию) в 2010 г. поставлялось 3,41 миллиона баррелей в
сутки, но значительная часть этого объёма шла в такие страны, как Польша, Венгрия, Чехия,
Словакия и др. О соотношении поставок можно судить по распределению нефти,
перекачиваемой по нефтепроводу «Дружба» (Германия — 0,36 миллиона баррелей, страны
Восточной Европы — 0,71 миллиона баррелей). Оценка объёма нефти, поставленной в 2010 г. в
страны Западной Европы — около 2,2 млн баррелей, но поскольку в 2011 г. экспорт нефти из
России сократился на 4,3 % (причём главным образом как раз за счёт европейского
направления), а в 2012 г. стал ещё меньше, то сейчас Россия незначительно уступила
лидирующие позиции странам Персидского залива (правда, взятым вместе).
Интересно, что поставки нефти в США из стран Карибского бассейна (Венесуэла и Мексика)
сравнимы по величине — в 2011 г. 2 миллиона баррелей в сутки.
Довольно много нефти в Западную Европу вывозится из Западной Африки (Нигерия) — в
2011 г. 0.74 миллиона баррелей.
Что касается Папуа–Новой Гвинеи, нефтяные месторождения там есть, добыча нефти
ведётся, но экспорт не превышает 10 тысяч баррелей в сутки.
15. Из этой личинки появится
К семейству муравьиные львы Myrmeleontidae относятся насекомые со стройным вытянутым
телом и с четырьмя длинными прозрачными крыльями, покрытыми густой сетью жилок, у
некоторых видов крылья пятнистые с рисунком. Летают они вечером и ночью неуверенным
порхающим полётом. Взрослый муравьиный лев Myrmeleon formicarius (Г) и его личинка не
Новосибирский центр продуктивного обучения
8
Конкурс «Человек и Природа» - 2013
выглядят родственниками. Муравьиные львы - насекомые с выраженным метаморфозом. У их
личинок тело расширено и укорочено, живут они в песке и являются хищниками. Личинка
появляется из отложенных в сухой мелкий песок или пыль яиц и вскоре начинает сооружать
ловчую яму-воронку до 10 см в диаметре и до 5 см в глубину в защищённом от дождя и ветра
месте. Размер её зависит не только от величины самого муравьиного льва, но и от того, сколь
долго он постился до начала строительства. Личинка уходит в грунт по спирали, так что
выброшенный ею песок равномерно распределяется по краям воронки. Закопавшись на дне ямки
и выставив наружу лишь челюсти, строитель западни подстерегает жертву. Подойдёт муравей
или другое небольшое насекомое слишком близко к краю воронки и соскользнёт вниз вместе с
осыпающимися частичками рыхлой почвы — нередко прямо в стремительно смыкающиеся
челюсти охотника. Если жертва пытается удержаться на краю ямки и выбраться из неё,
муравьиный лев выпускает вверх серию песчаных залпов. Обрушивающийся сверху песчаный
дождь обычно сбивает насекомое вниз.
Личинка муравьиного льва окукливается в песке, скрепляя шелковистыми паутинками
отдельные песчинки и делая себе плотную колыбельку. По виду колыбельки похожи на комочки
песка.
Личинки остальных насекомых выглядят иначе. Бабочки и жуки развиваются с полным
превращением, то есть можно отследить четыре фазы жизненного цикла: яйцо, личинку, которая
по мере роста несколько раз линяет, куколку и взрослое насекомое, причём выходящая из яйца
личинка также совершенно не похожа на взрослое насекомое и по внешнему виду, и часто по
образу жизни. Личинка насекомого отряда чешуекрылых, или бабочки (А) – гусеница. У
большинства личинок насекомых отряда жёсткокрылые, или жуки, мощная твёрдая голова,
снабжённая парой сильных челюстей, и мягкое мясистое подвижное тело. Личинки жуковрогачей (Б) большими скоплениями обитают в мёртвой древесине,
развиваются несколько лет; ускоряя разложение остатков древесины
в лесу, приносят пользу, служат кормом насекомоядным птицам.
Личинки божьих коровок (В) ярко окрашены, покрыты рядами
выпуклых бугорков с щетинками и узором из пятен. Большая часть
этих жуков (как личинки, так и взрослые) — активные хищники.
Прямокрылые - отряд насекомых, включающих кузнечиков,
кобылок, саранчу (Д) - развиваются с неполным превращением, то есть можно отследить три
фазы развития: яйцо, личинку и взрослое насекомое, причём выходящая из яйца личинка у них
близка по внешнему виду и образу жизни к взрослому насекомому.
16. Средняя концентрация углекислого газа в атмосфере за последние полтора века увеличилась
на
А) 100 %;
Б) 30 %;
В) 10 %;
Г) 1 %;
Д) не изменилась.
Углекислый газ — природное соединение, крайне важное для всех живых существ. Именно
из него строится основная часть органических соединений при фотосинтезе. Очевидно, что
наземные организмы используют атмосферный углекислый газ, а водные — преимущественно
его растворённую форму.
Концентрация углекислого газа в современной атмосфере невелика и пока не превышает
0,04% (или 400 ppm, то есть частей на миллион). Но в истории биосферы известны эпохи, когда
концентрация этого газа была существенно выше, по крайне мере на порядок (временами в 15–
20 раз). Это соединение активно выводится из атмосферы при фотосинтезе и возвращается при
разрушении органических соединений. Соответственно, низкая концентрация углекислого газа в
атмосфере свидетельствует о том, что его круговорот с участием живых существ идёт очень
быстро.
Начиная с эпохи промышленной революции, то есть с середины XIX века, в круговорот
углекислого газа значительный вклад вносит человек: во-первых, с каждым годом сжигается или
перерабатывается всё больше угля, нефти и газа, во-вторых, этот газ выделяется при
производстве цемента, а в-третьих, частыми становятся пожары в природных и
Новосибирский центр продуктивного обучения
9
Конкурс «Человек и Природа» - 2013
трансформированных экосистемах. Кроме того, трансформация многих экосистем в полевые
приводит к падению интенсивности фотосинтеза и освобождению углекислого газа из почвы. В
результате за последние полтора века прослеживается достаточно чёткое увеличение
концентрации углекислого газа в атмосфере:
1850 г. — 285 ppm
1998 г. — 366 ppm
2011 г. — 390 ppm.
Это значит, что увеличение составляет чуть больше 30 %.
17. При строительстве зданий во многих районах необходимо учитывать особенности
круговорота такого инертного газа, как
А) аргон;
Б) гелий;
В) ксенон; Г) неон;
Д) радон.
Инертные, или благородные газы — это группа из нескольких химических элементов,
включающая гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радон. Такие элементы в таблице
Менделеева входят в главную подгруппу VIII группы. Характерная черта инертных газов,
отражённая в их названии, — химическая неактивность. Число соединений, которые они
образуют, можно буквально пересчитать по пальцам. Гелий — один из самых лёгких элементов,
во Вселенной он занимает второе место после водорода по распространённости, но на нашей
планете в ходе её формирования его осталось сравнительно немного. Сходно распределён неон.
А вот аргона в современной атмосфере Земли довольно много — почти 1 %, и он занимает
почётное третье место. Криптон и ксенон также входят в состав воздуха, но их процентное
содержание невелико.
Понятно, что в состав органических соединений такие элементы не входят, вместе с тем при
повышенной концентрации инертные газы могут оказать негативное воздействие на человека.
Например, в случае, когда повышение концентрации таких газов в воздухе происходит за счёт
снижения концентрации кислорода, возможно развитие удушения. Увеличенное содержание
инертных газов может воздействовать на психическое состояние человека.
В отличие от других благородных газов радон представлен только радиоизотопами,
образование которых постоянно идёт в земной коре в результате радиоактивного распада других
химических элементов. Свойства радона определяет то, что он довольно быстро покидает
материнскую горную породу. Понятно, что радон образуется в породах, содержащих его
предшественников. Чаще всего это используемые в строительстве граниты, в которых довольно
обычны изотопы урана (235 и 238).
Считается, что распад радона даёт существенный вклад в ту дозу радиации, которую в
среднем получает человек. Понятно, что распад радона и его производных может привести к
развитию онкологических заболеваний (в первую очередь рака лёгких) и появлению
наследуемых мутаций.
Все эти особенности радона необходимо учитывать при строительстве в тех районах, где
широко распространены и находятся недалеко от поверхности горные породы, в которых
формируется радон. Поскольку радон выделяется довольно медленно и является тяжёлым газом,
он может постепенно накапливаться в подвальных частях и на первых этажах зданий. Именно
поэтому в таких районах необходимо, во-первых, соблюдать специальные строительные нормы,
а во-вторых, вести мониторинг концентрации радона в помещениях.
18. Название этого растения происходит от латинского слова «волк», что отражает его полную
неприхотливость относительно почвы и при этом высокую выживаемость и быстрый рост.
Новосибирский центр продуктивного обучения
10
Конкурс «Человек и Природа» - 2013
Люпин (Lupinus) или "волчьи бобы" род растений семейства бобовых. Учёные насчитали
более 100 его видов, среди них и травы, и полукустарники, редко кустарники. Растут они в
умеренных поясах обоих полушарий, главным образом в Северной Америке и в
Средиземноморье. Листья обычно пальчатые. Цветки в конечных кистях, различной окраски.
Садоводам удалось получить очень красивые декоративные формы люпина, но и дикорастущий
люпин так красив, что стал эмблемой американского штата Техас: посмотреть на цветущие поля
люпина съезжаются туристы со всей Америки. А бобы люпина в противоположность настоящим
бобам несъедобны, потому что в них, как и в остальных частях растения, содержатся горькие и
ядовитые вещества, которые могут вызвать отравление. Скармливание животным такого корма в
большом количестве может вызвать заболевание. В начале ХХ века были выведены новые сорта
люпина с меньшим содержанием ядовитых веществ, их стали использовать как кормовые.
В Европе растение известно с глубокой древности. Люпин был введён в культуру ещё в
Древнем Риме. Сначала его культивировали для получения зерна, которое после вымачивания в
морской и пресной воде использовали в пищу и на корм животным. Название Lupinus
образовано от латинского слова «lupus» – волк. Возможно из-за горечи бобов, а может быть изза неприхотливости растения, способного расти практически в любых условиях и давать урожай
на самых скудных почвах.
Люпин считается зелёным удобрением - такие растения специально сажают для обогащения
почвы, так как они содержат на своих корнях колонии бактерий - азотофиксаторов - благодаря
чему питают землю азотом. Запаханная зелёная масса люпина обогащает почву питательными
веществами и улучшает её структуру - кислотность её уменьшается.
На остальных фотографиях изображены цветы, названия которых тоже взяты из других
языков. Например, гладиолус (Б) в переводе с латинского значит «маленький меч», ему дали
такое название из-за формы его жёстких, стоящих торчком острых плоских листьев. Крокус (Д)
значит «жёлтый», потому что это растение в старину начали выращивать из-за его жёлтого
рыльца, содержащего красящие вещества, а также эфирное масло с приятным запахом и вкусом.
Название ирис (Г) пришло к нам, вероятно, из английского языка, но произошло от греческого
iris «радуга», что отражает многокрасочность его расцветки. А вот лютик едкий (В) назван порусски лютым за свою ядовитость, хотя на латыни он называется Ranunculus arris , то есть
лягушачий.
19. Разница между продолжительностью года по григорианскому календарю, который является
основным в большинстве современных стран, и «тропическим» годом (временем между
возвращением Земли в ту же самую точку орбиты) составляет
А) 0,0159 суток; Б) 0,2422 суток;
В) 0,2425 суток; Г) 0,2501 суток;
Д) 1 сутки.
Время, за которое Земля совершает полный оборот вокруг Солнца, называют тропическим,
или солнечным годом. К сожалению, продолжительность такого года, во-первых, не измеряется
в целых сутках и даже в целых часах, а во-вторых, зависит от характера наложения вращений
Земли и Солнца друг на друга и всевозможных возмущений и поэтому несколько варьируется.
Так, перед началом нашей эры продолжительность такого года (для весенних равноденствий)
составляла 365,242137 суток, тогда как сейчас для того же периода — 365,242374 суток.
Считается, что средняя продолжительность тропического года в настоящее время равна 365
дней 5 часов 48 минут 45,19 секунды.
Григорианский календарь пришёл на смену юлианскому. Последний получил название в
честь знаменитого римского общественного деятеля и диктатора Гая Юлия Цезаря. Этот вариант
календаря был разработан александрийскими астрономами и принят в Римской республике с 45
года до нашей эры. В соответствии с этим календарём продолжительность года составляла 365
суток, а по високосным годам (каждый четвёртый год) добавлялись ещё одни сутки. То есть
средняя продолжительность года по юлианскому календарю составляла 365,25 суток. Но ужё
через несколько веков стало понятно, что компенсация, обеспечивавшаяся юлианским
календарём не достаточна: по сравнению с основными датами, чётко прослеживающимися при
астрономических наблюдениях, такими как равноденствия, солнцестояния, начали, во-первых,
Новосибирский центр продуктивного обучения
11
Конкурс «Человек и Природа» - 2013
«съезжать» важные христианские праздники, а во-вторых, возникали проблемы несоответствия
принятых календарных дат земледельческих работ и оптимальными для таких работ сроками.
В связи с этим была предложена очередная реформа календаря, основанная на уменьшении
числа високосных лет. Этот календарь в 1582 г. был введён при папе Григории XIII в нескольких
католических странах (Италия, Испания, Португалия, Речь Посполитая, Франция, Лотарингия) и
поэтому называется «григорианским». Во-первых, сразу — для компенсации ошибки — были
исключены дни отставания и следующими сутками после 4 октября стало 15 октября.
Постепенно григорианский календарь вводился во всё большем числе стран, но процесс этот
был растянут во времени. Так, в Дании это произошло в 1700 г., в Великобритании — в 1752 г.,
в России — в 1918 г., в Греции — только в 1924 г.
В григорианском календаре, так же как и в юлианском, чередуются невисокосные и
високосные годы, но не каждый год, номер которого делится на четыре, является високосным.
Если номер делится на 400 — то он високосный, но остальные годы, номер которых кратен 100,
— невисокосные. В итоге средняя продолжительность года по григорианскому календарю, а
именно 365,2425 суток, очень близка к средней продолжительности тропического года.
Считается, что ошибка в одни сутки набегает за 10 000 лет!
Соответственно, разница между календарями в период введения григорианского календаря
составляла 10 суток, а сейчас (строго говоря, с 14 марта 1900 г. до 14 марта 2100 г.) составляет
13 суток.
То есть величина компенсации несоответствия между стандартной продолжительностью
календарного года и продолжительностью тропического года, предусмотренной григорианским
календарем, составляет 0,2425 суток. (Собственно разница между современной средней
продолжительностью тропического года и средней продолжительностью года по
григорианскому календарю составляет 0,00031 суток.)
20. Максимальная скорость течения крови составляет 25 см/с. Кровь с такой скоростью
протекает через
А) ярёмную вену;
Б) сонную артерию;
В) капилляры лёгких;
Г) верхнюю полую вену;
Д) аорту.
Различают линейную и объёмную скорости кровотока. В первом случае оценивается
расстояние, на которое переместятся клетки крови в единицу времени. Линейная скорость в
сосудах разного типа варьируется и зависит от объёмной скорости течения и площади
поперечного сечения сосудов. Под объёмной скоростью течения подразумевают объём крови,
протекающей через поперечное сечение сосуда в единицу времени. Объёмная скорость
кровотока одинакова в большом и малом кругах кровообращения. Но в разных участках
сосудистого русла она зависит от поперечного сечения сосудов. Мы будем рассматривать
линейную скорость крови.
Кровь течёт в организме постоянно и одновременно в разных типах сосудов. Для определения
линейной скорости нам необходимо знать см/с
25
суммарную площадь сечения сосудов того
участка сосудистого русла, для которого мы
20
проводим расчёт. Самая маленькая площадь
сечения у аорты, далее следуют артерии,
15
артериолы и вены, а у капилляров в организме
суммарно самая большая площадь сечения.
Поскольку объём крови в организме, как
10
правило, постоянен, то наибольшая скорость
течения крови будет в аорте, а наименьшая в
5
капиллярах.
Зависимость линейной скорости кровотока от
0
Аорта
Артерии
Артериолы
Капилляры
Вены
типа сосудов – на рисунке.
Новосибирский центр продуктивного обучения
12
Конкурс «Человек и Природа» - 2013
Задания, оцениваемые в 5 баллов
21. Медленнее всего вокруг своей оси вращается
А) Земля;
Б) Венера;
В) Марс;
Г) Меркурий;
Д) Юпитер.
Планеты вращаются по своим орбитам вокруг Солнца, время полного оборота относительно
звёзд называется периодом обращения. Кроме того, каждая планета имеет период вращения –
время оборота вокруг своей оси, за которое день сменяется ночью. Продолжительность
планетарных суток не зависит от размеров планеты и от периода обращения. Период вращения
определяется лишь скоростью вращения самой планеты. Как известно, продолжительность
суток на Земле составляет 24 часа. Почти совпадает с земной длина марсианских суток: она
составляет 24,5 часа. Самые короткие сутки на Юпитере — 10 часов. Меркурий вращается
медленнее, полный оборот вокруг своей оси он совершает за 58,6 земных суток. Самый
длительный период вращения происходит на Венере — 243 земных суток.
22. Для цикла развития хвойных растений верно, что
А) гаметофит и спорофит длительно существуют независимо друг от друга;
Б) гаметофит недолговечен, редуцирован до немногих клеток;
В) спорофит недолговечен, развивается на многолетнем гаметофите;
Г) стадия спорофита в цикле отсутствует;
Д) стадия гаметофита в цикле отсутствует.
Хвойные растения, как и подавляющее большинство наземных растений, в своём полном
цикле развития включают как стадию спорофита, так и стадию гаметофита. Значимость и
продолжительность этих стадий связана с уровнем организации растений. У мхов
преобладающей стадией является гаметофит — половое поколение, представляющее собой
листостебельное растение. Спорофит — бесполое поколение — живёт недолго, представляет
собой коробочку на стебле, в которой формируются споры. В эволюции высших растений
происходила постепенная редукция гаметофита. У плаунов, хвощей и папоротников гаметофит
слабо развит, недолговечен, однако он существует независимо от спорофита. У семенных
растений особи полового поколения полностью утратили способность к самостоятельному
существованию. Развитие женского гаметофита протекает на спорофите внутри семяпочки. У
голосеменных растений, к которым относятся хвойные, гаметофиты сравнительно недолговечны
и редуцированы (хотя и не до такой степени как у большинства покрытосеменных). Женский
гаметофит развивается из мегаспоры, которая остается внутри мегаспорангия в тканях
спорофита. Он представляет собой многоклеточный гаплоидный эндосперм с архегониями, где
формируются женские гаметы — яйцеклетки. Женский гаметофит надёжно защищён, он не
покидает спорофита и не соприкасается непосредственно с внешней средой. Мужской
гаметофит голосеменных растений развивается из микроспоры и представляет собой пыльцу, в
которой образуются половые клетки — спермии. Пыльцевое зерно покрыто двумя оболочками,
между которыми находятся воздушные камеры, с помощью которых пыльца распространяется
ветром. Спорофит — бесполое поколение, у всех высших растений, кроме моховидных, это
доминирующая фаза. Её предназначение — формирование органов бесполого размножения —
спорангиев со спорами. Споры дают начало коротко живущему половому поколению.
23. При создании замкнутого цикла использования сточных вод используется флотация. Это
А) введение в сточные воды коагулянтов;
Б) введение в сточные воды микроорганизмов, способных разлагать соединения сточных вод;
В) использование веществ, способных поглощать загрязняющие соединения;
Г) очистка вод с помощью фильтрации;
Д) пропускание через сточные воды воздуха.
Новосибирский центр продуктивного обучения
13
Конкурс «Человек и Природа» - 2013
Несмотря на то, что вода — самое распространённое на Земле вещество, запасы пресной
воды ограничены. Потребление воды увеличивается с увеличением народонаселения и ростом
промышленного производства. Возрастающий дефицит пресной воды связан с загрязнением
водоёмов промышленными и бытовыми стоками. Для защиты и очистки поверхностных вод от
загрязнения и для повторного их использования существует много методов. Одним из
эффективных методов физико-химической очистки является флотация. При флотации через
сточные воды пропускается воздух (Д). Газовые пузырьки движутся вверх и по пути
захватывают загрязнители, такие как нефть, масла, поверхностно-активные вещества. На
поверхности образуется пена, содержащая загрязнители. Её удаляют, очищая воду.
Введение в сточные воды коагулянтов — коагуляция (А) и использование веществ,
способных поглощать загрязнение, — сорбция (В) также относятся к методам физикохимической очистки. При коагуляции в сточные воды вводятся вещества-коагулянты (соли
железа, меди, аммония), при этом образуются осадки в виде хлопьев, они затем удаляются. При
сорбции в сточные воды вносятся активированный уголь, торф и другие вещества, способные
поглощать загрязнение. Фильтрация (Г) относится к способам механической очистки, при этом
удаляются нерастворимые загрязнители (песок, глина, окалина). Введение в сточные воды
микроорганизмов (Б) — это биологический метод. Вводимые в стоки микроорганизмы способны
использовать для своего существования органические и некоторые неорганические вещества,
являющиеся загрязнителями (аммиак, нитриты, сероводород), разлагая их при этом.
24. Переход азота в доступные живым организмам соединения не происходит
А) при грозовых разрядах в атмосфере;
Б) при разрушении горных пород;
В) при отмирании свободноживущих нитрифицирующих почвенных бактерий;
Г) в процессе жизнедеятельности синезелёных водорослей (цианобактерий);
Д) через симбиотические связи бактерий с бобовыми растениями.
Главный источник азота органических соединений – газообразный азот N2 в составе
атмосферы. Но молекулярный азот не усваивается живыми организмами. Большинство растений
получают азот из почвы в виде нитратов. Поступающие в растительную клетку нитраты
восстанавливаются до нитритов, а затем до аммиака, после чего азот включается в состав
аминокислот, составляющих белки. Часть азота растениями усваивается непосредственно в виде
ионов аммония из почвенного раствора. Животные получают азот по пищевым цепям прямо или
от растений.
Фиксация, т.е. переход азота в доступные живым организмам соединения может происходить
несколькими путями. Например в атмосфере, где при грозовых разрядах образуется оксид азота,
с последующим образованием азотной кислоты и нитратов, выпадающих на поверхность Земли
с атмосферными осадками.
Но наиболее важным путём перехода является ферментативная фиксация в процессе
жизнедеятельности организмов-азотфиксаторов. Отмирая, они обогащают среду органическим
азотом, который быстро минерализуется. Наиболее эффективна фиксация азота, осуществляемая
бактериями, формирующими симбиотические связи с бобовыми растениями. В результате их
деятельности в наземных и подземных органах растений (например, клевера или люпина) за год
накапливается азота до 400 кг на 1 га. Азот связывают также свободноживущие
нитрифицирующие почвенные бактерии, а в водной среде – синезелёные водоросли
(цианобактерии). Все азотфиксаторы включают азот в состав аммиака (NH3), и он сразу же
используется для образования органических веществ, в основном для синтеза белков.
Нитрифицирующие бактерии переводят аммиак в нитриты (NO2), а затем в нитраты (NO3).
При разрушении горных пород в наземные экосистемы попадают вещества, которые в
больших количествах содержатся в минералах горных пород, например фосфор. В круговороте
фосфора, в отличие от круговорота азота, отсутствует газовая фаза, осадки выщелачивают
фосфор, и он попадает в водные экосистемы. Растения поглощают фосфор в виде растворимых
фосфатов из водного или почвенного раствора и включают его в состав органических
Новосибирский центр продуктивного обучения
14
Конкурс «Человек и Природа» - 2013
соединений – нуклеиновых кислот, систем переноса энергии (АДФ, АТФ), в состав клеточных
мембран. Другие организмы получают фосфор по пищевым цепям. В организмах животных
фосфор входит в состав костной ткани.
25. В соответствии с законом Коперника–Грешема
А) мир гелиоцентричен;
Б) планеты перемещаются вместе со сферами, к которым прикреплены;
В) плохие деньги вытесняют хорошие деньги из обращения;
Г) циклы деловой активности совпадают с солнечными циклами;
Д) орбиты планет — это эллипсы.
Николай Коперник (1473 – 1543) известен в первую очередь благодаря созданию
гелиоцентрической модели мира. Хотя модель Коперника была ещё не совершенной (например,
потому что он принимал орбиты планет круговыми), её появление (главное сочинение
Коперника «О вращении небесных сфер» было опубликовано в 1543 году), как считают,
положило начало первой научной революции.
Но Коперник ещё при жизни прославился не только как астроном, но и как врач (в том числе
он занимался борьбой с эпидемией чумы), инженер (решил проблему водоснабжения города
Фромборк), финансист (автор проекта введения в Польше новой денежной системы), политик
(принимал участие в мирных переговорах).
В 1526 году Николай Коперник показал, что при наличии в обращении в стране «разных»
денег: «хороших» (то есть сохраняющих или даже увеличивающих по какой-то причине
собственную внутреннюю ценность, например золотых монет) и «плохих» (обесценивающихся,
может быть, бумажных или сделанных из дешёвых металлов), «плохие» будут вытеснять из
обращения «хорошие». По сути, «хорошие» деньги будут средством накопления, а «плохие»
будут использоваться как средство обмена. Позже, в 1560 году, такую же идею высказал
английский финансист Томас Грешем (1519–1579). Поэтому подобное вытеснение называют
законом Коперника–Грешема. Конечно, в общем виде подобные мысли высказывали задолго до
Коперника и Грешема: исчезновение из оборота золотых монет и использование медных
описывал ещё Аристофан в V веке до нашей эры, но именно Копернику и Грешему принадлежит
явная формулировка этого закона.
Идея о прикреплённости планет к сферам свойственна части геоцентрических концепций
устройства мира (так называемая теория гомоцентрических сфер), а то, что орбиты планет
являются эллипсами, было показано только Иоганном Кеплером в начале XVII века.
Интересные попытки связать деловую (экономическую) активность с изменением активности
Солнца были предприняты лишь во второй половине XIX века английским учёным Уильямом
Джевонсом. Правда, надо отметить, что ещё в 1801 г. знаменитый британский астроном Уильям
Гершель обратил внимание на связь солнечной активности и урожайности пшеницы. В любом
случае, в XVI веке для обсуждения этой связи просто ещё не было данных.
26. Какие продукты реакций соответствуют циклу Кребса?
А) C6H12O6 + O2;
Б) 4НАД•Н + 3СО2 + ФАД•Н2;
В) АТФ + НАДФ•Н + О2;
Г) 12АДФ + НАДФ+ + С6Н12О6;
Д) 4НАД•Н + 3 СО2 + КоА-SH+ ГТФ + ФАД•Н.
В любой живой клетке большинство внутренних процессов идёт с использованием энергии,
источником которой служат макроэргические фосфатные соединения. Макроэргическим
соединениями называют те эфиры фосфорной кислоты, при гидролизе которых высвобождается
необычно большое количество энергии. Одним из таких соединений является
аденозинтрифосфорная кислота, или АТФ. Она как аккумулятор предает энергию другим
соединениям, при переходе АТФ→ АДФ выделяется 30,6 кДж.
Новосибирский центр продуктивного обучения
15
Конкурс «Человек и Природа» - 2013
Естественно, АТФ, так же как и другие, функционально сходные соединения, образуется при
фиксации энергии. Первый такой процесс — гликолиз (ферментативное расщепление и
окисление глюкозы) — протекает в цитоплазме, кислород не требуется. В результате
ступенчатого ферментативного (участвует 9 ферментов) расщепления из шестиуглеродной
молекулы глюкозы С6Н12О6 получается две трёхуглеродные молекулы пировиноградной
кислоты С3Н4О3 и высвобождается четыре атома водорода. Акцептором электронов служат
молекулы никотинадениендинуклеотида (НАД+), которые восстанавливаются в НАД•Н. Также
происходит фосфорилирование четырёх молекул АДФ до АТФ.
Далее, две молекулы пировиноградной кислоты поступают на кольцевой ферментативный
конвейер — цикл Кребса, или цикл трикарбоновых кислот, который осуществляется в матриксе
митохондрий. Но сама пировиноградная кислота не может попасть на ферментативный
конвейер, окисляясь, она сначала превращается в богатое энергией соединение ацетилкофермент А., Превращение происходит при участии огромного ферментативного комплекса,
состоящего из 60 белковых молекул трёх типов и присоединённых к ним переносчиков
электронов, и сложного органического соединения кофермента А (HS-KoA). Таким образом,
далее в реакцию вступает остаток уксусной кислоты, при этом выделяется 1 молекула CO2.
На следующей стадии ацетил-КоА соединяется с молекулой щавелево-уксусной кислоты,
при этом образуется лимонная кислота, у которой есть три карбоксильные группы
(трикарбоновая кислота). Далее, в результате семи последовательных ферментативных реакций
лимонная кислота превращается снова в щавелево-уксусную и начинается новый цикл. В
составе лимонной кислоты как бы сгорает остаток уксусной кислоты, присоединённый к
коферменту А. При этом выделяется две молекулы CO2, атомы водорода и электроны, которые
переносятся на акцепторы, таким образом восстанавливаются три молекулы НАД+ в НАД•Н,
одна молекула ФАД в ФАД•Н2 и образуется молекула гуанозинтрифосфата (ГТФ). Энергия ГТФ
используется для фосфорилирования АДФ и образования АТФ. В итоге энергия химических
связей органических веществ (углеводов, жиров, белков) накапливаются в молекулах НАД•Н,
ФАД•Н2 и АТФ.
27. На приведённой ниже схеме может быть изображён процесс
А) дендритизации атомов (по типу образования дендримеров);
Б) колоидизации (по типу хаотичного скопление атомов);
В) колонизации (по типу колоний бактерий);
Г) кристаллизации (по типу нанокристаллических решёток);
Д) образования мембранных липосом (по типу округлых липидно-белковых сфер).
Не нужно быть специалистом в области нано технологий, чтобы догадаться, что речь идёт о
древовидных структурах, иначе называемых дендриомерами (дендрит - от греч. δένδρον
«дерево»). Например, в биологии человека есть тема, где обсуждаются отростки нейронов,
называемые дендритами. В школьном учебнике проводятся чёткие аналогии дендритов с
деревьями. Таким образом, можно догадаться, что дендриомеры означают древовидные
структуры.
Очень коварен вариант ответа Б. В действительности - коллоид - это, в принципе, любое
организованное скопление атомов (с некоторыми допущениями). И в некотором смысле, это
может быть верным ответом. Но в варианте чётко указывается, что это скопление происходит по
хаотичному типу. Тогда как на схеме мы наблюдаем правильное структурирование атомов,
подчиняющееся определённой закономерности, что никак не может быть названо хаотичным.
Новосибирский центр продуктивного обучения
16
Конкурс «Человек и Природа» - 2013
Колонизация (В)- характерна только для живых существ, в принципе. Поэтому это вариант
ответа никак не подходит.
Кристаллы (Г) – точно имеют чёткую структуру, это правда. Но на схеме мы не наблюдаем
кристаллической решётки, которую легко можно сразу увидеть в структурах многих кристаллов.
Липосомы (Д) – самопроизвольно образующиеся в смесях фосфолипидов с водой замкнутые
пузырьки. Их стенка состоит из одного или нескольких бислоёв фосфолипидов (слоёв толщиной
в две молекулы), в которые могут быть встроены другие вещества
(например, белки). Внутри липосом содержится вода или раствор.
Диаметр липосом варьирует от 20 нм (моноламеллярные
везикулы, стенка состоит из одного бислоя) до 10-50 мкм
(мультиламеллярные везикулы, стенка состоит из десятков или
сотен бислоёв). Такие структуры и, правда, очень похожи на
конечную структуру в схеме, но мы не видим никаких бислоёв
фосфолипидов. Вообще липосомы интересны тем, что они могут
сливаться с мембраной клетки человека или животных и
доставлять, таким образом, прямо в клетку различные вещества (например, лекарства). Но это
вариант также не может считаться верным, при всей его привлекательности.
28. Выберите верное суждение об экологической сукцессии.
А) Сукцессия завершается, когда деревья достигают 100 – 120-летнего возраста.
Б) Сукцессия завершается в случае вторжения в экосистему видов-синантропов.
В) В ходе сукцессии устойчивость экосистемы повышается.
Г) Сукцессия завершается, когда биомасса достигает максимального значения.
Д) Сукцессия не происходит на выбитом пастбище.
Сукцессия — последовательная смена во времени одних биоценозов другими на
определённом участке земной поверхности. В ходе сукцессии происходит расширение видового
разнообразия, увеличение числа экологических ниш, пищевые сети становятся более сложными,
между многими видами биоценозов устанавливаются взаимополезные связи — всё это ведёт к
тому, что такие сообщества становятся более стабильными. Устанавливаются равновесные
отношения биоценоза с абиотическими условиями. Такое состояние характеризуется высокой
степенью устойчивости (В). Все остальные положения неверны. Возраст деревьев (А) не может
являться отличительным признаком завершения сукцессии. Так, например, берёзы или осины,
способные достигать возраста 100–150 лет, не формируют устойчивого климаксового лесного
сообщества. Несмотря на значительную продолжительность жизни этих лесных пород, они
являются лишь промежуточным этапом в сукцессионной серии, так как эти деревья, создавая
условия для более длительно живущих теневыносливых видов, таких как дуб, бук, пихта, ель,
уступают им в дальнейшем свое местообитание. При нарушении экосистемы её видовой состав
может пополняться видами-синантропами (Б), например при использовании лесного массива для
отдыха и прогулок в нём могут появляться такие растения, как подорожник, пастушья сумка,
лапчатка гусиная, которые в нетронутом лесу не встречаются. Виды-синантропы могут
появляться на участке, используемом как пастбище, сенокос или поле (лебеда, полыни,
спорыш). Если воздействие человека будет продолжаться, то сукцессионные процессы
приостанавливаются, но не завершаются, так как устойчивое состояние не наблюдается. При
прекращении воздействия виды-синантропы, являющиеся чаще всего эксплерентами — видами
с низкой конкурентной мощностью — вытесняются растениями и животными, свойственными
данному типу биомов. Биомасса достигает максимального значения (Г) на предклимаксовой
стадии сукцессии. В климаксовой фазе при некотором снижении интенсивности фотосинтеза изза затенения нижних ярусов большое количество энергии сообщество тратит на дыхание и
поддержание существования сообщества. В условиях выбитого пастбища (Д) при продолжении
выпаса сукцессионные процессы приостанавливаются, и о завершении сукцессии речь не идёт.
Новосибирский центр продуктивного обучения
17
Конкурс «Человек и Природа» - 2013
29. При скрещивании двух линий кукурузы с окрашенным и неокрашенным эндоспермом во
втором поколении получили растения как с интенсивно окрашенным, так и с неокрашенным
эндоспермом. Между двумя крайними вариантами наблюдались промежуточные в соотношении
1 : 6 : 15 : 20 : 15 : 6 : 1. Что определяет такое расщепление?
А) тригибридное скрещивание с полным доминированием;
Б) ригибридное скрещивание с неполным доминированием;
В) полимерия при двух одинаково действующих генах;
Г) полимерия при трёх одинаково действующих генах;
Д) тетрогибридное скрещивание.
Количество классов равно 64, значит, анализируется 3 гена.
Полимерия — тип взаимодействия генов, при котором разные гены дублируют действие друг
друга. Полимерия может быть некумулятивной, тогда достаточно хотя бы одного доминантного
аллеля для проявления признака, и кумулятивная — интенсивность проявления признака
зависит от количества доминантных аллелей. В результате, мы наблюдаем классы с переходным
проявлением признака.
30. Магнит очень слабо взаимодействует с алюминием, но, если бросить сильный магнит в
вертикально установленную алюминиевую трубу, он будет падать очень медленно, потому что
А) воздух медленно просачивается в зазоры между магнитом и стенками трубы, что
замедляет падение;
Б) сильный магнит медленно падает в магнитном поле Земли;
В) при движении магнита около хорошего проводника в проводнике возникают
индуцированные токи, которые тормозят падение магнита;
Г) при движении магнита алюминий приобретает ферромагнитные свойства и
намагничивается, что приводит к притяжению магнита к алюминию;
Д) возникает оптическая иллюзия.
Рассмотрим более простой случай. Если магнит будет падать на плоскую горизонтальную
проводящую поверхность, то он сквозь любой замкнутый контур на проводящей поверхности
будет создавать изменяющийся магнитный поток. В силу закона Ленца индуцированные токи в
проводнике должны препятствовать изменению магнитного потока сквозь проводник. Такую
ситуацию можно заменить случаем, когда навстречу друг другу двигаются два одинаковых
магнита, располагаясь одноименными полюсами навстречу один к другому. Тогда, из
симметрии явления, магнитный поток сквозь любой замкнутый контур не будет меняться. При
этом магниты будут расталкиваться. В плохих проводниках индуцированные токи быстро
затухают и эффект взаимодействия будет проявляться только при больших скоростях движения.
Алюминий относится к хорошим проводникам. В тонкостенных пластинах токи также быстро
затухают, поэтому в реальном эксперименте, для получения хорошего эффекта, толщина
алюминия должна быть не менее 1 мм.
Примерно также можно описать взаимодействие падающего магнита со стенками
алюминиевой трубы, хотя более детальное рассмотрение существенно сложнее.
Новосибирский центр продуктивного обучения
18