Школьная биологическая олимпиада

1. Хорошо известно, что и в растительном мире есть организмы-хищники и организмы-паразиты. Знаете ли вы такие растения? Какова причина перехода растений к хищничеству и паразитизму?

Ответ. Хищничество – тип экологических взаимоотношений между живыми организмами, при котором представитель одного вида убивает и поедает представителя другого. В растительном, как и в животном мире, такое явление достаточно распространено. Так, например, растениями-хищниками являются росянка, пузырчатка (произрастают на территории России), непентес, венерина мухоловка и др. Росянка, растущая на болоте, имеет листья – ловчие аппараты. Выделяя капельку липкой жидкости, росянка привлекает насекомое. Опустившись на лист росянки, насекомое прилипает к нему. Лист сворачивается – и начинается процесс переваривания. Переваренная масса всасывается листом, затем он разворачивается, и ветер сдувает наружные непереварившиеся покровы насекомого. Примерно так же питаются и другие растения-хищники. Различно лишь строение ловчего аппарата.
Паразитизм – тип экологических взаимоотношений между живыми организмами, при которых один организм потребляет готовое органическое вещество другого организма. В растительном мире различают полных паразитов (зависящих от хозяина полностью и не способных к фотосинтезу) и полупаразитов. Полупаразиты способны синтезировать небольшие количества органического вещества, а его недостаток компенсировать за счет других растений. Примерами полупаразитов могут служить погремки, марьянники, мытники, омела. Полным паразитом является повилика, паразитирующая на клевере. Это растение не имеет листьев, у него отсутствует хлорофилл, оно не способно к фотосинтезу. Повилика имеет видоизмененные корни-присоски, с помощью которых буквально высасывает органическое вещество из клевера.
Причина перехода растений к хищничеству и паразитизму кроется в недостаточном органическом питании при обычном фотосинтетическом способе. Так, росянка произрастает на бедном болотном субстрате. Чтобы компенсировать недостаток питания, растение было вынуждено перейти к хищничеству.

2. В споре двух садоводов о вреде и пользе дождевых червей один доказывал их пользу для почвы и, следовательно, для культур, возделываемых на ней. Другой утверждал, что черви поедают клубни, луковицы и корнеплоды овощных культур и тем приносят вред. Сторону какого садовода примете вы? Обоснуйте свое мнение.

Ответ. В данном споре, безусловно, следует принять сторону того садовода, который доказывает, что дождевые черви полезны. Хорошо известно, что почвенные черви, прорывая ходы, улучшают структуру почвы. В ходах лучше задерживаются влага и воздух. Пропуская через себя почву, черви обогащают ее органикой, делают почвенную структуру более однородной, что в конечном итоге сказывается на урожае культурных растений. Известно, что на 1 га почвы в средней полосе России может обитать до 1,2 т червей. Доводы второго садовода неубедительны, ведь черви не питаются клубнями и луковицами культурных растений (эта пища для них слишком твердая). Если в пище червей и оказываются растительные частицы, то это отгнивающие мягкие части растений.

3. Каким образом и с помощью каких приспособлений растения привлекают насекомых для опыления?

Ответ. Типично энтомофильными (насекомоопыляемыми) растениями являются вишня, персик, яблоня, черемуха и др. Эволюция этих растений шла параллельно с эволюцией насекомых, которые их опыляют. В процессе эволюции у растений вырабатывались такие приспособления, которые делали цветок более заметным, а следовательно, повышали шансы растения быть опыленным и оставить потомство. У насекомых же эволюционировал ротовой аппарат, приспосабливаясь добывать нектар из цветка. Какие же приспособления есть у энтомофильных растений? Во-первых, такие растения, как правило, имеют цветки с крупным ярко окрашенным венчиком (часто белого или желтого цвета), если же цветки некрупные, они часто бывают собраны в соцветие. Многие энтомофильные растения имеют особый аромат, привлекающий насекомых, выделяют сладкий нектар, ради которого насекомые и посещают цветки. Строение цветка таких растений позволяет насекомому добывать нектар из самой его глубины. При этом между отдельными видами растений и насекомых сложились настолько тесные взаимоотношения, что только насекомые строго определенного вида могут их опылить, и никакие другие. Наконец, цветки некоторых растений внешне напоминают самку насекомого, что привлекает самцов и также способствует опылению. Кроме того, на многих энтомофильных цветках, вернее на лепестках, есть своеобразная разметка, вроде той, что действует в аэропортах, которая указывает насекомому, где находится нектар.

4. Многие бабочки питаются нектаром цветков, способствуя перекрестному опылению растений, принося таким образом пользу сельскому хозяйству. В то же время такие бабочки, как, например, капустная белянка, являются злостными вредителями сельскохозяйственных культур и подлежат уничтожению. Поясните причину такого противоречивого отношения к некоторым видам бабочек.

Ответ. Действительно, бабочки, как представители класса насекомых, являются опылителями растений, в том числе культурных. Строение ротового аппарата бабочек (хоботок, образованный выростами губы) позволяет легко добывать нектар из цветков даже с самым длинным венчиком, опыляя при этом растение. Однако некоторые бабочки, например капустная белянка, считаются вредителями сельскохозяйственных культур. Точнее, вредителем является не сама бабочка, а ее гусеницы (личиночная стадия), которые питаются листьями крестоцветных культур, нанося значительный вред сельскохозяйственным посадкам. Полезными бабочками являются лимонница, траурница, павлиний глаз, подалирий, крушинница, махаон и др. Однако многие из них по вине человека в последнее время стали очень редки и нуждаются в охране.

5. Пруд – экосистема, сложенная многими видами живых существ. Дайте классификацию водных животных, взяв за основу ярус их обитания в пруду и способность или неспособность активно передвигаться в воде.

Ответ. Животные – обитатели пруда могут быть разделены на несколько групп.
Зоонейстон – обитатели поверхностной пленки воды, использующие для передвижения силу ее натяжения. (Жук-вертячка, клоп-водомерка.)
Зоопланктон (от греч. планктос – блуждающий) – обитатели толщи воды, постоянно переносимые течениями или свободно «парящие» в ней, не имеющие средств активного передвижения. (Рачки дафнии и циклопы; простейшие: инфузории, жгутиконосцы-эвглены).
Зообентос – обитатели дна водоемов. (Моллюски: беззубка, горошина, шаровка; донные черви.)
Перифитон – организмы-обрастатели, поселяющиеся на подводных предметах – камнях, корягах и т.д. (Губки, гидры, коловратки, сидячие инфузории.)
Нектон – обитатели водной толщи, имеющие средства активного передвижения. (Рыбы, жуки-плавунцы.)
В пруду есть и обитатели, которые не занимают постоянно какого-либо конкретного яруса в нем, перемещаясь между различными участками (личинки жуков-плавунцов могут собирать добычу на дне, на растениях, в толще воды) и даже поднимаясь на поверхность водоема, как, например, паук-серебрянка. Есть и такие животные, которые находятся в воде лишь определенный промежуток времени, например травяная лягушка в пруду только размножается и зимует.

6. Известно, что млекопитающие имеют относительно мало детенышей. Например кролик, в одном помете приносит до 12 крольчат. В то же время рыбы, например треска, за одно икрометание выметывает до миллиона икринок. Поясните причину таких различий.

Ответ. Разное количество производимого потомства у данных видов животных можно объяснить несколькими причинами. Во-первых, для трески характерно наружное оплодотворение, т.е. самец выметывает молоки, содержащие половые клетки, на икру, уже отметанную самкой. При этом вероятность оплодотворения невелика (например, течением молоки могут быть отнесены в сторону, и оплодотворение икры не произойдет). Запас питательных веществ в маленькой икринке трески очень небольшой, а потому велика вероятность гибели малька от болезней или неблагоприятных условий. Таким образом, качество «материала» компенсируется его количеством. У кролика же оплодотворение внутреннее, что повышает процент выживаемости детенышей. Во-вторых, для трески не характерна забота о потомстве, в то время как крольчиха выкармливает крольчат и активно заботится о них. Немаловажен и тот факт, что треска выметывает икринки на подводные предметы, не заботясь об их дальнейшей судьбе, крольчиха же рождает крольчат в укромном, не заметном для хищников месте, что также повышает выживаемость новорожденных.

1. Хищничество, как тип экологических взаимоотношений, широко распространено в животном мире. Какими способами животные (жертвы) могут избегать встречи с хищником?

Ответ. Хищничество – тип экологических взаимоотношений, при котором представитель одного вида ловит, убивает и поедает представителя другого вида. Чтобы выжить, жертва должна избежать встречи с хищником. Рассмотрим два пути избегания хищника жертвой.

А. Избегание встречи с хищником до его обнаружения:

– обитание потенциальной жертвы в среде, недоступной для хищника (например, в соленых озерах, в горячих водных источниках и т.д.);
– наличие у жертвы короткого популяционного цикла, который заканчивается в тот период, когда хищников еще нет;
– использование для постоянного обитания мест, недоступных для хищника (к этому способу отнесем также случай симбиоза с защищенными животными, например обитание среди игл морского ежа или щупалец актинии и паразитизм) и сооружение укрытий;
– миграции: например, многие планктонные рачки мигрируют днем на большую глубину, где темно и где они недоступны для хищников-рыб, использующих для обнаружения жертвы зрение;
– малозаметность из-за мелких размеров, малой подвижности, маскировка с помощью различных предметов; отсутствие запаха, бесшумность; запутывание следов.

Б. Избегание встречи с хищником после его обнаружения:

– бегство, часто «укрытием» служит недоступная для хищника среда: птица взлетает, бобр ныряет и т.п.; одним из способов бегства может служить реакция «мнимой смерти», при которой, например, жук падает «замертво» на землю;
– затаивание;
– выбрасывание защитных веществ: чернильного облака (используется головоногими моллюсками, отбивает обоняние хищника и отвлекает его внимание от намеченной жертвы); светящегося облака (используется глубоководными креветками, ослепляет хищника); ядовитых, едких или обжигающих аэрозолей или жидкостей; липких веществ, затрудняющих движения хищника;
– предупреждающая окраска, запах, звук; отпугивающая окраска; мимикрия;
– сигнал тревоги (оповещение других особей о приближении хищника);
– приспособления, позволяющие заблаговременно обнаружить хищника (хорошее зрение, слух, обоняние и т.п.), которые полезны в сочетании с большинством других способов защиты.

2. Гусеницы капустной белянки часто в огромном количестве встречаются на листьях крестоцветных культур. Объедая листья, они причиняют огромный вред сельскому хозяйству. В народе их часто называют «капустные черви». С биологической точки зрения поясните неправильность такого названия.

Ответ. Безусловно, название «капустные черви» с биологической точки зрения неверно. Внешне похожие на червей личинки бабочки капустной белянки к типу Кольчатые черви никакого отношения не имеют. Это одна из стадий развития организма, относящегося к типу Членистоногие, классу Насекомые. Сама бабочка безобидна, она питается нектаром цветков, однако ее личинки приносят вред, поедая части растений из семейства Крестоцветные.

3. Насморк, кашель, рвота и боль. Приносят ли пользу эти всем хорошо известные, часто доставляющие человеку массу хлопот явления?

Ответ. Насморк, кашель и рвота – рефлекторные проявления, которые, хотя и доставляют человеку много хлопот и неприятностей, играют важную роль в его жизни. Так, насморк часто свидетельствует об инфицировании органов дыхания, воздушных путей, а выделение слизи из этих путей позволяет организму избавиться от болезнетворных микроорганизмов, отмерших клеток эпителия и фагоцитов, пыли, а также раздражающих веществ (например, пыльца растений). Кашель также позволяет очистить легкие от вредных газов (например, ответная реакция организма на первый акт табакокурения), слизи и мокроты, накопившихся в носоглотке. Рвота – очищение желудка от вредных веществ, например при употреблении недоброкачественной пищи, отравлении химикатами, грибами, испорченными консервами и т.д. Боль сигнализирует о негативных изменениях, происходящих в организме, о повреждениях наружных или внутренних органов (например, при ушибе). Боль подсказывает, какой именно орган нуждается в лечении, позволяет пресечь болезнь на самых ранних этапах ее развития.

4. Что такое Красная книга? Какие растения из Красной книги России вам известны? По каким причинам растения попадают в разряд редких и исчезающих?

Ответ. Красная книга – список редких, сокращающихся в численности, исчезающих, исчезнувших и восстановленных видов. Существуют областные Красные книги различных регионов, государственные и Международная Красная книга1.
Красная книга бывшего СССР включала 604 вида и подвида высших сосудистых растений, 32 формы мхов, 29 видов лишайников, 26 видов систематических категорий грибов. Сегодня в Красную книгу Российской Федерации включены: венерин башмачок настоящий, пальцекорник майский, эдельвейс крымский, лотос каспийский, эремурус замечательный, красавка Комарова, колокольчик алтайский, нут крошечный, костенец степной, рябчик императорский и др.
Причины, по которым растения попали в Красную книгу, разнообразны. Некоторые из них являются реликтовыми видами, т.е. сохранились с доледникового периода как осколки древней геологической эпохи, а потому редки сами по себе. Также растения становятся редкими в связи с деградацией окружающей природной среды, сокращением ареалов их естественного произрастания в дикой природе по вине человека (вырубка лесов, осушение болот). Сбор растений в лекарственных, пищевых и декоративных целях также приводит к сокращению численности видов. Зачастую человек собирает все растительное лекарственное сырье, не задумываясь о восстановлении численности популяции. Неблагоприятно сказываются на численности растений загрязнение окружающей среды пестицидами, удобрениями, а также кислотные дожди, повышение уровня радиации.

5. «Обжора роет себе могилу зубами» – гласит народная мудрость. Как вы понимаете данное выражение?

Ответ. Нельзя не согласиться с народной мудростью. Потребляя большое количество (больше, чем требуется для восполнения энергетических затрат) сытной высококалорийной пищи, человек начинает набирать вес за счет образования жировых отложений. Жир – источник энергии, которая необходима для жизни человека, но он же в избыточных количествах затрудняет протекание многих жизненных процессов и даже может послужить причиной внезапной смерти человека. Так, ожирение сердца может привести к значительному изнашиванию сердечной мышцы и даже остановке сердца. Ожирение может возникнуть и при неправильном режиме питания – чрезмерном потреблении пищи за ужином, одно-двукратном приеме пищи большими порциями. У человека с избыточной массой тела с большими нагрузками работают опорно-двигательная, кровеносная, дыхательная системы. Такие люди быстро утомляются, у них появляется одышка, снижается работоспособность. Среди толстяков высок процент сердечно-сосудистых заболеваний, болезней пищеварительной и выделительной систем. Такие люди к числу долгожителей обычно не относятся.

6. Известно, что все необходимые для нормальной жизнедеятельности вещества растения получают из почвы, воздуха, а также синтезируют самостоятельно в процессе фотосинтеза. Поясните на конкретных примерах, какими приспособлениями обладают растения, произрастающие на бедном минеральными веществами субстрате.

Ответ. Растения, произрастающие на бедном субстрате, могут получать необходимые для нормальной жизнедеятельности вещества и не из почвы. Во-первых, за счет вступления в симбиотические связи с другими организмами (микориза). Во-вторых, за счет перехода к паразитизму, т.е. потреблению готового органического вещества других организмов. Например, погремок, марьянник, мытник, являются полупаразитами и получают органическое питание, высасывая вещества корнями-присосками из других луговых растений. В растительном мире известны случаи и полного паразитизма. Так повилика полностью зависит от растения-хозяина – клевера, который и обеспечивает повилику органическим веществом. В-третьих, это переход растений к хищничеству: росянка, пузырчатка, непентес получают дополнительное органическое питание, извлекая его из пойманных насекомых.

Кроме того, может изменяться и физиология растения в связи с условиями среды обитания. Так, растения бедных субстратов обладают низкой поглощающей корневой способностью, малой скоростью роста и большой продолжительностью жизни всего растения в целом и его отдельных органов. Для таких растений характерна большая биомасса корней по сравнению с биомассой надземных органов, высокая степень реутилизации элементов минерального питания из отмерших органов (например, из листьев). Растение может потреблять элементы питания в избыточном количестве, накапливая их в органах впрок. Однако, такое свойство может быть губительным для растения, т.к., попав в условия хорошего обеспечения минеральным питанием, например азотом, растение может накопить, например нитраты до вредных для его нормальной жизнедеятельности концентраций.

Источник, источник