Задание 4. На задания II этапа олимпиады по биологии 2015

Ответы

На задания II этапа олимпиады по биологии 2015

Класс

Часть 1 (30 баллов)

Часть 2 (10 баллов, по 2 б за правильный ответ)

Часть 3 (всего 11 баллов)

Задание 1. (5 баллов, 0, 5 б. за каждый правильный ответ)

Задание 2 (3 балла, 0, 5 б. за каждый правильный ответ)

Задание 3 (3 балла, 0, 5 б. за каждый правильный ответ)

Часть 4

Задание 1. В чем особенности кровеносной системы птиц по сравнению с млекопитающими? Чем они обусловлены?

Ответ:

Многие особенности строения и работы органов птиц объясняются приспособленостью к полету. Полет требует, ин­тенсивной работы мышц, которые должны обильно снабжаться кислородом. Доставка этого кислорода за счет увеличения количества крови (относительно массы тела) невозможна, по­скольку это затруднит полет. Иными словами, крови хорошо бы иметь меньше, а кислорода получать больше. Это можно обеспечить за счет быстрого движения крови по сосудам: кровь будет быстрее возвращаться в легкие и чаще обогащаться там кислородом. Первое отличие кровеносной системы птиц — вы­сокое давление, обеспечивающее высокую скорость движения крови; птицы по сравнению с млекопитающими — гиперто­ники. Чтобы создать высокое артериальное давление, сердце птиц должно сокращаться с большей силой и более высокой частотой.

Получение организмом птиц большого количества кисло­рода из воздуха обеспечивается и особенностями строения и функционирования дыхательной системы. У птиц существует («двойное дыхание»: богатый кислородом воздух проходит че­рез легкие и при вдохе и при выдохе, причем в одном и том же направлении. Это обеспечивается системой воздушных мешков, пронизывающих тело птицы.

При вдохе свежий воздух поступает в задние мешки и в легкие, а отработанный воздух из легких поступает в передние мешки. При выдохе свежий воздух из задних мешков посту­пает в легкие, а отработанный воздух из передних мешков выходит наружу.

Вторая особенность кровеносной системы птиц — система кровоснабжения легких. Кровь по легочным капиллярам движется в направлении, противопо­ложном движению воздуха. Венозная кровь встречает те пор­ции воздуха, которые уже прошли легкие и отдали большую часть кислорода. Но кислорода в этом воздухе все же больше, чем в венозной крови, и этот кислород поступает в кровь. Кровь, прошедшая почти все легкое и обогатившаяся кисло­родом, встречает самый свежий воздух, который содержит наибольшее количество кислорода, и происходит дополнитель­ное поглощение кислорода кровью.

Принцип противотока, кратко описанный выше, встреча­ется и в ряде других физиологических систем у разных животных. Например, у птиц, проводящих много времени стоя в воде (журавли, цапли), артерия, приносящая кровь к ноге, расположена в непосредственной близости от вены, что обес­печивает эффективный обогрев венозной крои, остывшей в стопе и возвращающейся к телу. Принцип противотока поз­воляет птицам более эффективно извлекать кислород из воз­духа. На больших высотах преимущества такого способа полу­чения кислорода очень существенны: птицы могут летать на такой высоте, где млекопитающие не могут находиться (людям требуются кислородные приборы).

Есть и другие отличия кровеносной системы птиц от кровеносной системы млекопитающих. В то время как у мле­копитающих почки снабжаются только артериальной кровью (через почечные артерии), у птиц через почки проходит и венозная кровь (это обеспечивает воротная система почек), что способствует более эффективному извлечению воды из первич­ной мочи: птицы выделяют не мочевину (в виде раствора), как млекопитающие, а обезвоженную мочевую кислоту. Эрит­роциты птиц в отличие от эритроцитов млекопитающих имеют ядро.

Еще одно различие кровеносных систем птиц и млекопи­тающих состоит в том, что У птиц сохранилась правая дуга аорты, а у млекопитающих — левая. Это различие не имеет функционального значения, оно объясняется тем, что птицы произошли от пресмыкающихся позднее, чем млекопитающие.

У современных пресмыкающихся левая дуга аорты тоже раз­вита хуже, чем правая; вероятно, птицы возникли на том этапе, когда редукция дуги уже шла, и у птиц эта дуга исчезла полностью. Млекопитающие произошли раньше от более примитивных рептилий, у которых обе дуги аорты были еще одинаково хорошо развиты. У млекопитающих в дальнейшем одна из дуг аорты тоже редуцировалась, и случайно ею ока­залась правая дуга.

Задание 2. Перечислите особенности строения скелета человека, которые помогают ему при прямохождении и трудовой деятельности, или же возникли вследствие передвижения на двух конечностях.

Ответ:

1. Верхние и нижние поверхности позвонков параллельные
2. Большое затылочное отве6рстие и атлантозатылочный сустав черепа переместились ближе к середине его основания, что позволяет удерживать голову при меньших усилиях мышц и легко вращать его.
3. Нижние конечности человека выдерживают большую статическую нагрузку и целиком принимают на себя локомоторную функцию (выпрямленность ног в коленном суставе, мощное развитие их связок, расширенная форма таза, более сильное развитие супинаторов по сравнению с пронаторами, ноги у человека длиннее рук).
4. Наличие продольного и поперечного пружинящих сводов стопы.
5. Стопа лишена хватательной функции.
6. Объем движения в локтевом и плечевом суставах у человека больше, чем у обезьян. Предплечье короче плеча, что позволяет делать быстрые и точные движения, например удары и требует больше усилий при поднятии тяжести.
7. В мускулатуре руки сгибатели по количеству и дифференцированности преобладают над разгибателями, пронаторы над супинаторами, а приводящие мышцы над отводящими.
8. Особая функция принадлежит I пальцу руки, который способен противопоставляться остальным.
9. Общий центр тяжести при свободном стоянии расположен в области малого таза, впереди крестца, у женщин ниже, чем у мужчин.
10. В качестве рессоров выступают также изгибы позвоночника: шейный и поясничный лордозы и грудной и крестцово-кобчиковый кифозы. При этом лордозы характерны только для позвоночника человека.

Задание 3. Какова роль грибов в природе? Ответ поясните.

Ответ: необходимо раскрыть следующие положения:

1) Участие в пищевых цепях как источник пищи

2) Грибы-сапрофиты минерализуют органические вещества и играют важную роль в круговороте веществ.

3) Симбиоз с растениями: лишайники (грибы + водоросли) и микориза (грибы + корни высших растений)

4) Грибы-паразиты вызывают заболевания растений, животных и человека

5) Двойственная роль ядовитых грибов (оказывают токсическое воздействие и в то же время яды используются для лечения).

6) Почвообразование

Задание 4

Считается вредным оставлять на ночь цветы в комнате, потому что они поглощают кислород необходимый человеку для дыхания. Чтобы доказать или опровергнуть это мнение, рассчитайте как изменится содержание кислорода в комнате объемом 45 м³ за 10 часов вследствие дыхания растений общей массой 4 кг и средней интенсивностью дыхания 12 мл (н.у.) О₂ в сутки на 1 г веса растений. Содержание кислорода в воздухе изначально составляло 21%. (7 баллов)

Решение

За сутки 1 г растений поглощает 12 мл кислорода, 4 кг соответственно

12 х 4000 = 48000 мл = 48 л в сутки

За 10 часов это составит

(48: 24) х 10 = 20 л

Объем кислорода в комнате составил

45000л х 0, 21 = 9450 л

Растения израсходовали всего 20 л, что составляет (20: 45000) х 100% = 0, 044%.

Поэтому потеря кислорода будет незначительная.

Класс

Часть 1 (30 баллов)

Часть 2 (10 баллов, по 2 б за правильный ответ)

Часть 3 (всего 11 баллов)

Задание 1(3 балла, 0, 5 б. за каждый правильный ответ)

Задание 2 (3 балла, 0, 5 б. за каждый правильный ответ)

Задание 3. (5 баллов, 0, 5 б. за каждый правильный ответ)

Часть 4

Задание 1. В соответствии с гипотезой эндосимбиогенеза митохондрии и пластиды происходят от симбиотических прокариот. Какие аргументы вы можете привести в пользу этой гипотезы.

Ответ:

Митохондрии и пластиды имеют собственную генетическую систему, размножаются относительно независимо от деления всей клетки и ядра и ограничены от остальной протоплазмы двойной мембраной.

В пользу этой гипотезы говорят следующие особенности митохондрий, хлоропластов, бактерий и синезеленых водорослей:

1) внутренняя мембрана содержит кардиолипин;

2) ДНК не связана с гистонами и имеет кольцеобразную форму;

3) имеются 70S-рибосомы, характерные для прокариот;

4) синтез белка начинается с N-формилметионина;

5) РНК хлоропластов и синезеленых водорослей образуют одну группу по родству последовательностей, а РНК митохондрий и бактерий – другую; обе группы далеки от РНК, кодируемой в клеточном ядре.

Задание 2. С какими трудностями столкнулись растения и животные при переходе из водной среды обитания на сушу? Как они их преодолели?

Ответ:

В ответе должны быть раскрыты следующие основные положения:

1. Низкая опорность воздуха, в связи с этим необходимо появление опорных тканей (механических у растений, совершенствование скелета у позвоночных, у беспозвоночных совершенствуется экзоскелет).

2. Низкая влажность воздуха делает необходимым появление пограничных тканей у растений и их совершенствование у животных, защищающих организмы от потерь влаги.

3. Живые организмы приспосабливаются дышать кислородом воздуха, в котором концентрация О₂ намного больше. (возникновение трахейного или легочного дыхания).

4. Необходимость передвижения животных по суше приводит к совершенствование свободных конечностей и их поясов.

5. Большие перепады температур провоцируют изменение метаболизма, вплоть до появления гомойтермных животных.

6. С целью экономии воды происходит усовершенствование азотного обмена с преобладанием среди конечных продуктов плохорастворимый мочевой кислоты (насекомые. Паукообразные, рептилии, птицы)

7. Ограниченность воды затрудняет оплодотворение у высших растений, что впоследствии привело к появлению семенных растений.