Начальная школа

Русский язык

Литература

История России

Всемирная история

Биология

География

Математика

Технологии развития критического мышления на уроках биологии

 

1. Почему у амфибий и рептилий не возникло шерстного покрова? Ведь у холоднокровных животных он мог бы защитить тело от перепадов внешних температур.

Холоднокровные животные не продуцируют достаточно тепла, чтобы была необходимость его сохранять с помощью каких-либо теплоизолирующих образований (перо, шерсть, подкожный жир). Более того: они поддерживают температуру тела в теплый период за счет внешнего тепла, а значит, теплоизолирующие приспособления были бы им не только бесполезны, но и нецелесообразны.

 

2. Нередко красивые зубы называют жемчужными. А есть ли сходство в химическом составе жемчуга и зубной эмали?

Зубная эмаль человека и млекопитающих представлена фосфатами кальция, содержит минимум влаги и органических веществ (в отличие от цемента и дентина с аналогичным минеральным составом). Жемчуг является производным перламутрового (внутреннего) слоя раковины моллюсков, представленного карбонатом кальция, тонкие слои которого чередуются со слоями рогового белка. Когда мелкий острый предмет (песчинка) попадает между раковиной и телом моллюска, внутренний слой раковины начинает выделять перламутр, откладывающийся вокруг песчинки и сглаживающий ее острые края – так образуется жемчуг. Таким образом, как жемчуг, так и минеральные образования зуба представлены соединениями кальция – только разными его солями.

 

3. Какое теплоизолирующее образование возникло у водных млекопитающих вместо утраченного шерстного покрова?

Это прежде всего подкожный жир, который обладает плохой теплопроводностью и защищает внутренние органы от переохлаждения. Кроме того, все водные млекопитающие, и особенно представители отряда китообразных, имеют крупные размеры тела, что приводит к уменьшению относительной площади поверхности теплоотдачи. Обтекаемое, рыбообразное тело с редуцированными конечностями (минимум выступающих частей тела, в отличие от наземных зверей) также приводит к уменьшению соотношения площади поверхности и объема, что способствует сохранению тепла.

 

4. Приведите примеры: а) одинаковых черт адаптации к полярно противоположным условиям существования; б) различных адаптаций к одним и тем же условиям.

А) Болотные и пустынные растения, большинство галофитов имеют одинаково ксероморфный облик (узкая листовая пластинка), и такой же ксероморфный облик имеют олиготрофы – растения, адаптированные к недостатку минеральных солей.

Б) Растения, адаптированные к недостатку влаги, могут иметь узкую листовую пластинку (как адаптация к экономии влаги), а могут быть с мясистыми стеблями или листьями (адаптация к запасанию влаги, если засуха периодическая или сезонная).

 

5. Предположите возможные причины утраты шерсти у бегемота.

Возможных, не исключающих друг друга, причин может быть несколько. Во-первых, полуводный образ жизни: бегемот проводит в воде значительную часть времени, а шерстный покров в воде не выполняет теплоизолирующей функции, а лишь создает турбулентность (помехи) при плавании. Во-вторых, в тропических широтах с благоприятными температурами теплоизоляция, в том числе и направленная на сохранение тепла тела, не актуальна. В-третьих, крупные размеры тела приводят к уменьшению относительной площади поверхности, с которой отдается тепло, а значит, оптимальной теплорегуляции за счет соотношения объема и поверхности. В-четвертых, развитие многослойного, сильно ороговевающего эпителия, выполняющего роль защитного панциря, сделало невозможным развитие волосяного покрова – а для бегемота предпочтительнее защитный роговой эпителий (с учетом того, что в тропических широтах теплоизоляция утратила свое значение). В первом и четвертом случае предполагается закрепление адаптивного признака (утраты шерсти) движущим отбором, а во втором и третьем – выход признака, ставшего индифферентным, из-под контроля стабилизирующего отбора.

 

6. При каких условиях обитания млекопитающие могут утратить шерстный покров?

К числу таких специфических условий существования, когда шерстных покров становится либо не слишком нужным, либо даже дезадаптивным, можно отнести следующие. 1) Переход сухопутного животного к полностью водному образу жизни, без выхода на сушу, когда шерсть не выполняет теплоизолирующих функций и к тому же затрудняет передвижение в воде (создавая турбулентность). Взамен утраченной шерсти теплорегуляция у водных млекопитающих отряда китообразных (китов, дельфинов) осуществляется за счет толстого слоя подкожного жира, а также крупных размеров, уменьшающих теплоотдачу; это боле эффективные способы теплорегуляции в воде, обладающей огромной удельной теплоемкостью и быстро забирающей тепло. При полуводном образе жизни приполярные виды (тюлени) частично сохранили шерстный покров (хотя более короткий и редуцированный), который необходим для теплорегуляции на суше, а тропические виды (бегемот, носорог) утратили его – с учетом благоприятных внешних температур. 2) Возникновение у животного защитных роговых образований, исключающих формирование шерсти вообще или на определенных участках тела (как, например, толстый слой рогового эпителия у слонов, бегемотов и носорогов, щитки у броненосцев). Но такие образования возникают, как правило, у животных субтропических и тропических широт, где нет жесткой необходимости сохранения тепла. 3) Круглогодичная благоприятная внешняя температура, которая достигается в некоторых тропических регионах, не требующая теплоизоляции ни от холода, ни от жары. В таких условиях утратили шерстный покров многие субтропические и тропические виды – слоны, бегемоты, носороги. 4) Крупные размеры тела животного, при которых теплорегуляция оптимизируется за счет уменьшения соотношения площади и объема. Крупные животные, особенно обитающие в низких широтах (слон, бегемот, носорог), могут утратить шерстный покров полностью и при этом успешно осуществлять терморегуляцию.

 

7. Приведите примеры преобразования шерстного и перьевого покрова для других функций, не связанных с теплорегуляцией.

В качестве таких примеров можно привести следующие преобразования функций пера или шерсти. 1) Чувствительная функция – осязательные волосы и вибриссы млекопитающих, нитевидные перья у птиц. Эти образования необходимы для осязания у теплокровных животных, у которых кожа и ее осязательные рецепторы изолированы от внешней среды шерстным или перьевым покровом, затрудняющим осязательную функцию. 2) Оборонительная функция – иглы ежа и дикобраза. 3) Формирование защитных покровных образований, предохраняющих животное как от неблагоприятных внешних условий, так и от некрупных хищников – щитки броненосцев. 4) Роговые мозоли у верблюдов на локтях, коленях и груди, позволяющие ложиться на горячий песок; 5) Пудретки у некоторых видов птиц (попугаев, туканов, цапель) – участки кожи, покрытые ломкими порошковыми перьями, которые образуют мелкий порошок, предохраняющий оперение от намокания (заменяя жировой секрет недостаточно развитой копчиковой железы).

 

8. Почему сумчатые млекопитающие сохранились только в Австралии?

Примитивные млекопитающие (сумчатые и однопроходные) сохранились только в Австралии – благодаря раннему отделению этого континента от общего материка Гондваны и изоляции растительного и животного мира. На других континентах примитивные формы млекопитающих были вытеснены более продвинутыми плацентарными. Те виды плацентарных млекопитающих, которые встречаются в Австралии и Новой Зеландии, являются акклиматизированными видами, умышленно или непреднамеренно завезенными человеком. И многие из этих более совершенных плацентарных зверей представляют угрозу для численности аборигенных сумчатых видов, многие из которых находятся под охраной.

 

9. Являются ли конкурентами саранча и копытные животные?

Эти животные являются конкурентами, несмотря на разницу в размерах и образе жизни, ввиду совпадения трофической ниши (надземные части растений). Разница насекомых и копытных животных в размерах, безусловно, предопределяет разницу абсолютных энергетических потребностей каждой особи, однако суммарные энергетические потребности саранчи (особенно ее стадных форм), связанные с высокой численностью и темпами размножения, в целом не меньше, чем у стада крупных копытных. Поэтому выедание травы копытными может лимитировать размножение саранчи, и, наоборот, многочисленность саранчи может негативно отразиться на численности копытных.

 

10. Почему высокий травостой может быть неблагоприятен для мелких, быстро бегающих животных открытых пространств?

У мелких животных с относительно короткими конечностями затруднено передвижение по высокой траве, что уменьшает вероятность или поймать жертву (для хищника), или спастись от наземных бегающих хищников (для растительноядных животных). Поэтому мелкие животные, адаптированные к передвижению по поверхности, обычно обитают в открытых пространствах, отличающихся минимумом растительности или невысоким травяным покровом.

 

11. В чем общая биофизическая сущность правил Аллена и Бергмана?

Общая сущность этих биофизических теплорегуляционных закономерностей заключается в регуляции соотношения площади поверхности тела животного к его объему. По мере приближения к полярным широтам возникает необходимость сохранения тепла, поэтому у животных увеличиваются размеры тела (правило Бергмана) и уменьшается площадь его выступающих частей, в первую очередь ушной раковины (правило Аллена). В тропических и субтропических широтах необходима оптимальная теплоотдача, которая складывается из уменьшения общих размеров тела (и, соответственно, увеличения относительной площади его поверхности, с которой отдается тепло) и увеличения площади выступающих частей, увеличивающих суммарную поверхность (особенно с учетом того, что ушная раковина богата кровеносными сосудами, циркуляция крови по которым усиливает процесс отдачи тепла).

 

12. Что находится в горбах у верблюдов для адаптации к переходам по безводной пустыне?

В горбах верблюдов находится жировая ткань. Целесообразность такого способа запасания энергии связана с параллельным решением проблемы обеспечения организма водой. Жиры относятся к наименее окисленным органическим соединениям, требуют много кислорода для окисления, а в результате выделают много энергии и обеспечивают организм метаболической водой.

 

13. Почему горные полевки практически никогда не пьют воды? Предложите два возможных объяснения.

Во-первых, полевки – потребители сочных зеленых частей растений, в которых много влаги. Горные полевки рода Alticola обитают на альпийских и субальпийских лугах, питаясь наиболее сочными травами. Во-вторых, полевки, как и другие мелкие мышевидные грызуны, отличаются высокими темпами метаболизма, а окисление органических веществ, особенно жиров, дает много метаболической воды, удовлетворяющей потребности организма зверька. Горные полевки, обитающие высоко в горах, в условиях низких температур, отличаются особенно высокими темпами обмена веществ, чтобы теплопродукция могла уравновесить теплоотдачу мелкого зверька, а значит, при таких высоких темпах окисления метаболической воды выделяется особенно много.

 

14. Почему клест-еловик выводит птенцов зимой?

Главный критерий репродуктивного периода у птиц – обеспеченность кормом. Основная пища клеста – семена хвойных деревьев, которые созревают зимой и рано весной. Обеспеченность кормом птиц-родителей компенсирует затраты вещества и энергии на репродуктивные нужды, а вылетающие из гнезда птенцы будут расти в условиях обеспеченности кормом.

 

15. Хищники семейства кошачьих – наиболее облигатные мясоеды. Все ли они являются конкурентами друг другу при совместном обитании в одном регионе и биотопе?

Кошачьи сильно различаются по размерам, и, как правило, в одном регионе и биотопе обитают 2 или 3 вида этих хищников различного размера (например, на Дальнем Востоке – тигр и дикий амурский кот, на европейской части территории России – рысь и европейская лесная кошка). Разница в размерах предопределяет как абсолютные энергетические потребности зверей, так и различные по размерам виды жертв, на которые преимущественно охотится тот или иной хищник.

 

16. Почему у гепардов, которые, в отличие от остальных кошачьих, загоняют, а не скрадывают добычу, невтяжные когти?

Втяжные когти нужны именно видам, которые охотятся на жертву скрадом, подстерегая из укрытия, чтобы когти не стучали о поверхность и оставались острыми (для удержания добычи). Виды, которые охотятся, загоняя добычу (большинство собачьих), опираются на когти при быстром беге и прыжках (для создания трения – как у бегунов, обутых в шиповки), а жертву хватают и разрывают пастью. Гепарду невтяжные когти нужны еще для быстрого развития ускорения (выполняя опорную роль – по сути, ту же, что и стартовые колодки легкоатлетов). Гепарды, в отличие от волков, преследуют жертву на более коротком расстоянии, а значит, залог успеха в охоте – быстрое наращивание скорости бега.

 

17.Почему тюлени, в отличие от китообразных, не утратили полностью волосяной покров?

Тюлени проводят определенную часть времени на суше, а обитание в средних или приполярных широтах делает необходимым приспособление к наземной теплорегуляции за счет содержания воздуха в шерстном покрове. В то же время шерсть у тюленей более короткая, чем у большинства наземных зверей, чтобы не создавать препятствий при плавании, а для теплоизоляции в воде развивается толстый слой подкожного жира, обладающего плохой теплопроводностью. Кроме того, у тюленей достигается уменьшение площади поверхности тела по отношению к его объему – как за счет крупных размеров, так и за счет редукции конечностей и минимизации выступающих частей тела при его рыбообразной форме.

 

18.Почему у артемии при уменьшении солености воды удлиняются ветви вилочек на конце брюшка?

Плотность воды возрастает по мере увеличения ее солености. При обитании артемий в сильно соленой воде (до 280 г/л) эти рачки легко удерживаются в средних слоях воды, тогда как при снижении солености (а, соответственно, и плотности) воды для удержания в равновесном состоянии артемиям приходится увеличивать площадь поверхности тела за счет его выступающих частей (ветвей фурки) – чтобы увеличить сопротивление воды (трение о воду).

 

19. Почему носороги утратили волосяной покров?

Ответ на этот вопрос аналогичен ответам на вопросы №№ 5 и 6. К числу факторов, которые привели к утрате шерстного покрова у носорогов, можно отнести: 1) обитание в тропических широтах с благоприятными температурами, не требующими теплоизолирующих образований; 2) крупные размеры тела, благодаря которым достигается уменьшение соотношения площади поверхности и объема, оптимизирующее теплорегуляцию; 3) возникновение защитных роговых образований в виде многослойного грубого рогового эпителия, исключающего или затрудняющего развитие шерсти. Все эти факторы связаны между собой: защитные роговые образования, препятствующие формированию шерсти, известны только у животных тропических широт, имеющих средние или крупные размеры, когда шерстный покров не столь важен для терморегуляции (бегемоты, слоны, броненосцы).

 

20. Почему длительное пребывание человека в воде может привести к обезвоживанию?

Пресная вода вымывает из тканей соли, прежде всего одновалентных катионов (калия и натрия), которые обладают водоудерживающими свойствами. Ионы солей движутся по градиенту концентрации – от большей концентрации к меньшей (то есть из тела – в воду), в итоге наступает потеря солей одновалентных металлов, а значит, обезвоживание. Именно по этой причине после длительных ванн или стирки происходит сморщивание кожи на руках («руки прачки»).

 

21.Почему зайцу трудно бежать под гору?

У зайцев задние конечности короче передних; это оптимальный вариант при быстром передвижении прыжками. Такое соотношение длины конечностей позволяет зайцам бежать вверх по склону горы и делает их совершенно беспомощными при спуске (из-за чего зверьки нередко катятся вниз кубарем).

 

22. Влияют ли высота снежного покрова зимой и травостоя летом на распространение лисицы и корсака в районах их симпатричного сосуществования?

Во влажные годы больше глубина снежного покрова и выше травостой, нежели в годы с уменьшением количества атмосферных осадков. Корсак – более мелкий и коротконогий зверек по сравнению с обыкновенной лисицей, ему трудно передвигаться как по высокой траве, так и по глубокому снегу. И эта два фактора, связанные с количеством осадков, приводят к тому, что во влажные годы в северных областях Казахстана преобладает по численности лисица, в засушливые годы – корсак. Именно поэтому основной ареал корсака лежит в Центральном и Южном Казахстане, где сухие степи и полупустыни не дают высокого травостоя, а глубина снежного покрова значительно меньше, чем на севере (в связи с количеством выпадающих осадков и диапазоном зимних температур).

 

23. Каковы экологические преимущества древесных и травянистых растений?

Основные преимущества древесных растений – высокая продолжительность жизни, значительная ежегодная семенная продуктивность, большое количество почек возобновления, крупные размеры, позволяющие противостоять животным и неблагоприятным метеоусловиям. Преимущество травянистых растений (как однолетников, так и многолетних трав с ежегодно отмирающей надземной частью) состоит в быстрых темпах репродуктивного созревания по сравнению с деревьями (большинство трав дают семена в первый, реже – во второй год, деревья – через несколько лет), а это означает большую вероятность каждого экземпляра растения дожить до репродуктивного периода. Кроме того, в силу более быстрого созревания и меньшей продолжительности жизни у трав больше темпы ротации поколений, что позволяет популяциям травянистых растений быстро приспосабливаться к меняющимся условиям и закреплять эти адаптации на генетическом уровне. Один экземпляр травянистого растения не представляет большой репродуктивной ценности для популяции (в отличие от крупных деревьев), но более высокая численность и темпы размножения делают травы экологически более пластичными, чем древесные жизненные формы растений.

 

24.Какую пользу могут приносить человеку растительноядные птицы?

Во-первых, многие растительноядные птицы, особенно зимующие, поедают в больших количествах семена сорных растений, что особенно важно в агроценозах, окрестностях дач, огородов, населенных пунктов. Во-вторых, даже растительноядные птицы выкармливают птенцов гнездового типа (голых, слепых, беспомощных) беспозвоночными, уничтожая за летний сезон большое количество вредных насекомых. Несформированным, беспомощным птенцам нужны легкоусвояемые белки для быстрого роста и формирования перьевого покрова, а также нужна влага, которую взрослым птицам затруднительно доставить в гнездо. Та и другая проблема легко решается при выкармливании птенцов беспозвоночными (насекомыми, гусеницами, червями), которые богаты белком и содержат много влаги.

 

25. Почему снежный барс (ирбис) имеет наиболее светлую окраску из всех представителей кошачьих?

Снежный барс обитает высоко в горах, на больших абсолютных высотах над уровнем моря, тогда как большинство других крупных и мелких кошачьих – на равнинах, в средних и тропических широтах. Светлая окраска ирбиса – это один из случаев проявления правила Глогера (осветление пигментации у близкородственных форм не только к полярным широтам, но и по мере подъема в горы в связи с высотной поясностью). Эта закономерность имеет в первую очередь теплорегуляционное значение, поскольку в осветленном волосе уменьшается количество пигмента и увеличивается содержание воздуха, что является дополнительным фактором теплоизоляции светлой шерсти. Кроме того, светлая окраска при длительном снежном покрове экологически целесообразна как криптическая (для хищника и жертвы).

 

26. С каким образованием человека и млекопитающих больше всего сходна по своему химическому составу рыбья чешуя?

Рыбья чешуя по химическому составу больше всего сходна с эмалью зубов, и это вполне объяснимо происхождением зубов в филогенезе. Зубы возникли у рыб как выросты плакоидной чешуи на челюстях, то есть они покровного, а не мезодермального происхождения. У амфибий и рептилий зубы также представлены минеральными образованиями, прирастающими к челюстям, а у млекопитающих они приобрели корни и расположение в альвеолах.

 

27.Во что превращаются акульи челюсти в скелете млекопитающих?

Передние жаберные дуги висцерального скелета, которые у акул превращаются в челюсти (небноквадратный хрящ и меккелев хрящ) и подвесок (гиомандибуляре), постепенно претерпевают превращение в косточки слухового аппарата млекопитающих. У наземных позвоночных подвесок превращается в первую слуховую косточку – стремечко, а небноквадратный и меккелев хрящ – в наковальню и молоточек млекопитающих.

 

28. Превращается ли хорда в позвоночный столб в онтогенезе и филогенезе?

Хорда не претерпевает превращения в позвоночник ни в онтогенезе, ни в филогенезе, а замещается им (хотя у некоторых групп животных отдельные части хорды входят в состав частей позвоночника). Хорда сохраняется в течение всей жизни у ланцетников, круглоротых, цельноголовых, осетровых, двоякодышащих рыб, у остальных позвоночных и оболочников – только в эмбриональном состоянии. У взрослых позвоночных вокруг хорды развиваются хрящевые или костные элементы позвонков, сначала дополняющие, а затем вытесняющие ее, в результате чего хорда как основа осевого скелета замещается позвоночником. Остатки хорды сохраняются в сжатом состоянии внутри амфицельных позвонков у рыб, безногих и некоторых хвостатых земноводных, некоторых видов ящериц, либо же входят в состав тел позвонков (хвостатые земноводные), межпозвонковых дисков (крокодилы, млекопитающие), либо полностью исчезают (птицы).

 

29. Превращается ли туловищная (мезонефрическая) почка в тазовую (метанефрическую) или последняя возникает самостоятельно?

В эволюционном развитии позвоночных последовательно происходила смена трех типов почек (повторяющаяся в эмбриогенезе высших позвоночных): пронефрос (головная почка, функционирующая только у зародышей), мезонефрос (туловищная почка, характерная для анамний, а у амниот превращающаяся в придаток семенника или яичника), метанефрос (компактная тазовая почка, фукнционирующая у амниот – позвоночных с зародышевыми оболочками). Эти типы почек последовательно возникали соответственно из передней, средней и задней группы нефридиев – выделительных трубочек, характерных для низших хордовых и кольчатых червей.

 

30. Аналогом каких органов чувств наземных позвоночных является боковая линия рыб?

Боковая линия рыб и личиночных стадий амфибий локализована в коже и подкожных структурах тела и головы, состоит из каналов, заполненных жидкостью специфического ионного состава, ампул и поверхностных эпидермальных органов. Чувствительная роль боковой линии – механорецепция, реже – электрорецепция. Основной механорецепторной единицей органов боковой линии является невромаст, содержащий группу чувствительных волосковых клеток, подобных по строению и функциям сенсорным клеткам органов слуха и вестибулярного аппарата. Раздражителями служат потоки воды и низкочастотные колебания (воспринимается скорость течения, подводные препятствия, что позволяет рыбам ориентироваться даже без помощи зрения). Если проводить аналогию с органами чувств наземных позвоночных, в том числе с человеком и млекопитающими, то можно сказать, что боковая линия сходна с органами слуха, равновесия и осязания.

 

31. У человека ген эктодермальной дисплазии сцеплен с полом, находится в Х-хромосоме, и болезнь в основном проявляется у мужчин, обладающих гетерогаметным кариотипом (Y-хромосома не гомологична Х-хромосоме). У мужчин с этим геном полностью отсутствуют зубы и потовые железы, у гетерозиготных женщин наблюдается отсутствие отдельных зубов и некоторые сухие участки кожи. О каком филогенетическом происхождении зубов свидетельствует эта наследственная аномалия?

Эта аномалия свидетельствует о покровном, а не костном происхождении зубов: первоначально зубы хрящевых рыб представляли собой выросты чешуи. У человека один и тот же патологический ген повлиял на формирование как кожных желез, так и зубных зачатков.

 

32. Почему у лягушек, ящериц и змей отсутствует подкожная жировая клетчатка?

Подкожная жировая клетчатка теплокровных позвоночных (птиц и млекопитающих), помимо энергетической и запасающей функции, играет существенную роль в терморегуляции (сохранение тепла благодаря малой теплопроводности жира). У наземных холоднокровных позвоночных температура тела зависит от внешней среды, а не поддерживается за счет метаболических процессов организма. Поэтому дополнительная теплоизоляция тела от внешней среды была бы не только нецелесообразной, но и вредной, поскольку внешнее тепло служит основным источником теплорегуляции и активизации тела животного.

 

33.Что возникает в филогенезе раньше: орган или функция организма?

Необходимые функции, призванные обеспечить взаимосвязь частей организма и его взаимодействие с внешней средой, появляются раньше органа. Уже у прокариот, не имеющих мембранных ультраструктур – оформленных органоидов – те или иные функции выполняют различные части клетки (например, на выпячиваниях мембраны – мезосомах – происходит фотосинтез, хемосинтез, биосинтез белка). У одноклеточных организмов функции распределены между органоидами клетки. И только у многоклеточных возникают специализированные ткани и органы для выполнения определенных функций, причем не в строгом соответствии «один орган – одна функция»; каждый орган многофункционален, имея основную и дополнительные функции, которые в ходе эволюционного развития органа и организма в целом могут существенно меняться (принцип смены функций Дорна).

 

34.Что является более стабильным – орган или функция?

Необходимые функции организма, обеспечивающие его функционирование и взаимосвязь с внешней средой, являются более стабильными, нежели органы, выполняющие эти функции. В процессе эволюционного развития организмов очень часто один орган частично или полностью замещает другой, но функция остается. Более того: по принципу многофункциональности органов и смены ведущей функции многие гомологичные органы животных и растений в ходе эволюции меняли свои функции многократно. И, наоборот, одна и та же функция многократно передается различным органам, поочередно сменяющим друг друга (своего рода вытеснение одного органа другим, лучше выполняющим ту или иную функцию в конкретных условиях существования организма). Например, хорда, которая была первичным осевым скелетом, не превращается в позвоночник, а заменяется и постепенно вытесняется им. Тазовая (метанефрическая) почка амниот (рептилий, птиц, млекопитающих) не возникает из туловищной (мезонефрической), а образуется из другой группы нефридиев, тогда как мезонефрос у самцов амниот превращается в придаток семенника, у самок частично редуцируется, частично превращается в придаток яичника.

 

35. Что у животных возникло раньше – психика или нервная система?

Функция психического отражения возникла гораздо раньше материального субстрата психики – нервной системы. Уже у одноклеточных появляются простейшие формы реагирования на факторы внешней среды – таксисы: например, у эвглены и других фитомастигин (растительных жгутиконосцев) выражен положительный фототаксис, у пресноводной инфузории-туфельки – отрицательный, у морских парамеций – положительный хемотаксис на соль. Предшественники нервных элементов – клетки-миоциты, обладающие возбудимостью и сократимостью – появляются у губок, а у кишечнополостных появляется нервная система диффузного типа – с отдельными нервными элементами, разбросанными по всему телу (и уже определенными тенденциями концентрации и централизации нервных клеток у медуз).

 

36. Почему в биотопах с большой высотой снежного покрова и высокой численностью рысей обычно полностью вытесняется лисица?

Во-первых, рысь лучше адаптирована к глубокому снежному покрову: как за счет большей длины конечностей, позволяющей преодолевать сугробы, так и за счет широкого следа и развитой шерсти между пальцами, что уменьшает вес тела, приходящийся на единицу опорной площади, и позволяет не проваливаться на достаточно плотном снегу. Во-вторых, рысь и лисица являются пищевыми конкурентами, охотясь на зверьков средней величины, и рысь охотится более успешно за счет адаптации к глубокому снегу. В-третьих, рысь, будучи более крупным и сильным хищником, физически уничтожает лисицу, являясь одним из ее наиболее существенных врагов.

 

37. Вес рысей Беловежской пущи: самцов – 23.5, самок – 21.5 кг. Вес алтайской рыси доходит до 35 кг. С чем может быть связана такая разница в массе?

Увеличение массы рысей в горной местности связано с высотной поясностью и понижением температуры воздуха по мере подъема в горы. По правилу Бергмана, увеличение массы играет существенную роль в терморегуляции за счет изменения соотношения площади поверхности и объема тела – уменьшения площади теплоотдачи у более крупной формы по сравнению с мелкой.

 

38. Окраска меха рыси – буровато-белесая или сероватая, каракала – глинисто-желтая. Рысь населяет всю европейскую часть России (до лесотундры), каракал обитает в южных областях Казахстана, Узбекистане, Туркмении, Индии, Иране, Афганистане. Вес рыси – 20-25 кг, каракала – 8-9 кг самки и 11-13 кг самцы. Есть ли связь между всеми этими фактами? О каких эколого-эволюционных явлениях идет речь?

Речь идет о трех общеизвестных закономерностях. 1) Правило Бергмана, согласно которому размеры и масса близкородственных форм уменьшаются от полярных широт к тропическим (каракал значительно мельче рыси, являясь по форме тела ее точной копией). 2) Правило Глогера – усиление пигментации родственных видов от полюсов к тропикам (более интенсивная окраска каракала). 3) Правило Джордана – географический викариат двух представителей рода, весьма сходных по внешнему облику, образу жизни, способу охоты, пищевым объектам, лишь в определенной мере отличающихся по величине.

 

39. Почему пищевыми конкурентами медведя может быть широкий круг зверей – копытные, грызуны, хищники, и тем не менее эта конкуренция не сказывается на численности медведя?

Бурый медведь является эврифагом – видом с широким спектром питания, и поэтому имеет широкий круг трофических конкурентов. Однако такая конкуренция не будет отражаться на численности медведей по двум основным причинам: во-первых, эврифаг может легко перейти с одних пищевых объектов на другие, во-вторых, биомасса хищников, особенно крупных, всегда меньше биомассы травоядных видов и мелких хищников.

 

40. Почему снежный барс обладает самым длинным хвостом из всех представителей семейства кошачьих (более ¾ длины тела)?

Снежный барс обитает в горах, где ему нередко приходится преодолевать пропасти и ущелья прыжками. Максимальная длина прыжка зарегистрирована именно у этого вида животных. При таких прыжках, которые нередко имеют сложную траекторию, длинный хвост выполняет роль руля и позволяет менять направление прыжка в воздухе.

 

41.У большинства зверей зимний мех светлее летнего, у снежного барса – наоборот. Почему?

Более светлая окраска зимнего меха у большинства животных связана с той же теплорегуляционной закономерностью, которая обусловливает правило Глогера: осветление окраски близкородственных форм от тропиков к полюсам. Светлый волос содержит в своей полости мало пигмента, но много воздуха – плохого проводника тепла, обеспечивая дополнительную теплоизоляцию. Кроме того, светлая и полностью белая окраска при снежном покрове является покровительственной (криптической). Снежный барс обитает в высокогорьях, его окраска в целом светлее, чем у остальных кошачьих, обитающих на равнинах средних и тропических широт. Но в горах значительную роль в теплорегуляции играет излучение – более интенсивное, чем на равнинах. Поэтому более темный зимний мех барса поглощает солнечное излучение, а более светлая летняя шерсть, наоборот, отражает значительную часть лучей. Не исключено также, что более интенсивный обмен веществ в холодное время года приводит к усилению пигментации у светлоокрашенный животных (как это наблюдалось у котов сиамского окраса в высокогорных условиях или высоких широтах и нередко описывалось в художественной или популярной литературе).

 

42. Согласно правилу Бергмана, масса близкородственных форм или представителей одного вида увеличивается от тропиков к полюсам. Почему же африканский подвид гепарда крупнее азиатского, а не наоборот?

Экофизиологический смысл правила Бергмана заключается в соотношении площади поверхности и объема тела животного: при мелких размерах теплоотдача усиливается, при крупных – снижается. Климатические условия обитания азиатского подвида гепарда отличаются более высокими температурами (летом до +44 градусов) при континентальном климате, тогда как условия африканской саванны значительно мягче. Таким образом, некоторые исключения из правила Бергмана лишь подтверждают это правило, когда более высокие широты имеют более высокие температуры (особенно летние), чем субэкваториальные и тропические.

 

43. Известно, что теплокровные животные занимают ныне господствующее положение на Земле и завоевали все среды обитания, используя адаптивные преимущества постоянной температуры тела как одну из важнейших черт эмансипации организма от внешней среды. А каковы, по Вашему мнению, экофизиологические преимущества пойкилотермных животных?

Основное экофизиологическое преимущество холоднокровных состоит в том, что им не приходится тратить метаболическую энергию на поддержание постоянной температуры тела, и «сэкономленные» пластические и энергетические субстанции могут пойти на рост тела и размножение. У холоднокровных позвоночных, в отличие от теплокровных, линейный рост продолжается всю жизнь. Холоднокровные имеют достаточно целесообразное приспособление к переживанию периодов низких температур, когда жизнедеятельность их организма невозможна: впадают в особое состояние покоя, близкое к анабиозу. Кроме того, у теплокровных, особенно мелких – с высокими темпами теплоотдачи, высокие темпы метаболизма, необходимые для теплопродукции, существенно сокращают жизнь по сравнению с холоднокровными животными соответствующей величины.

 

44. Перечислите все возможные адаптивные преимущества полового диморфизма у различных видов животных.

К возможным эколого-эволюционным преимуществам полового диморфизма у различных видов животных можно отнести следующие. 1) Избирательные приспособления животных того или иного пола (чаще самцов) для защиты территории и потомства. 2) Половой отбор, позволяющий участвовать в воспроизводстве потомства наиболее генетически ценным самцам-производителям. 3) Диморфизм, связанный с меньшей подвижностью самок, направлен на то, чтобы увеличивать плодовитость без излишних затрат вещества и энергии на перемещения. 4) Уменьшение размеров и продолжительности жизни самцов у некоторых видов беспозвоночных связано с экономией потенциальных трофических ресурсов популяции и вида и распределением этих ресурсов в пользу самок – основного репродуктивного потенциала популяции, которые затрачивают больше энергии на репродуктивные нужды, нежели самцы. 5) Привлечение особей противоположного пола, что увеличивает вероятность спаривания и получения потомства.

 

45.Некоторые виды насекомых имеют – постоянно или периодически – бескрылых самок (тли, некоторые виды тараканов и бабочек-пядениц). Каков адаптивный экологический смысл появления бескрылых самок?

Бескрылые самки могут быть более плодовитыми, нежели крылатые – за счет экономии вещества и энергии на перемещения. Их функция – размножение, максимальная реализация репродуктивного потенциала при достаточном трофическом ресурсе, а расселительную функцию и поиск новых благоприятных местообитаний будут выполнять уже другие особи или генерации. У многих видов бескрылые самки появляются лишь сезонно – обычно летом, когда климат и потенциальные кормовые ресурсы способствуют размножению.

 

46. Перечислите основные адаптации животных (физиологические, экологические. Поведенческие) к синантропному образу жизни: а) в населенных пунктах; б) в помещениях.

А) Обитание в населенных пунктах приводит синантропных животных к следующим комплексам адаптаций. 1) Пластическая поведенческая приспособляемость, а также закрепление на генотипическом уровне некоторых форм адаптивного поведения. Это прежде всего поведенческие реакции по отношению к человеку, сооружениям и техническим средствам. 2) Изначально широкий спектр питания (эврифагия), который в дальнейшем либо расширяется – в связи с разнообразием пригодных для питания пищевых или технологических отходов, либо специализируется на каком-то виде облигатных антропогенных отходов или доступных пищевых продуктов. 3) Эвритопность, отсутствие каких-то специфических требований к пространству обитания, позволяющая использовать в качестве мест для гнездования и укрытий техногенные сооружения. 4) Биохимическая пластичность, позволяющая выработать устойчивость как к антропогенным загрязнителям, так и к химическим ядам, применяемым для ограничения численности нежелательных синантропов. 5) Достаточно высокие темпы размножения и быстрая ротация поколений, позволяющие быстро закрепить нужные адаптации (от поведенческих до биохимических) на уровне генотипа.

Б) Для обитателей помещений необходимы те же самые экофизиологические характеристики, причем на одно из первых мест может выйти устойчивость к ядам, поскольку большинство вредных и нежелательных синантропов, которые повреждают и портят продукты и промышленное сырье, обитают непосредственно в жилых и производственных помещениях, и против них используются многочисленные химические средства борьбы. Но в то же время в помещениях постоянно благоприятный микроклимат, в результате чего могут быть утраченными адаптации к перепадам климатических условий.

 

47. Почему у полевок, питающихся зелеными частями растений, кишечник имеет большую длину, чем у мышей – потребителей семенного корма, а периодически – и животной пищи?

Мыши как потребители более калорийной пищи не нуждаются в слишком длинном кишечнике. Виды, которые питаются исключительно или преимущественно зелеными частями растений – низкокалорийными и содержащими много плохо перевариваемой клетчатки – имеют длинный кишечник для увеличения площади поверхности всасывания, и особенно – объемистый толстый и слепой кишечник, где происходит сбраживание целлюлозы с помощью бактерий и ее гидролиз на моно- и олигосахариды.

 

48. Каковы экологические преимущества постоянных (безотрывных) паразитов и многоотрывных паразитических членистоногих, несколько раз меняющих особь хозяина?

Основное преимущество безотрывных паразитов – надежность источника питания, снижение вероятности гибели при поиске нового хозяина от неблагоприятных внешних факторов внешней среды. Однако у таких паразитов затруднено расселение, которое может происходить лишь при непосредственном контакте животных – потенциальных хозяев. Многоотрывные паразитические членистоногие, несколько раз меняющие особь хозяина (в том числе и в облигатном цикле, как, например, у треххозяинных клещей), выигрывают в плане расселения и завоевания новых особей хозяев, но имеют большую вероятность гибели от неблагоприятных внешних условий или от невозможности найти специфического хозяина.

 

49. Почему некоторые виды пухоедов (отряд Mallophaga) приурочены к определенным типам перьев у птицы?

Пухоеды являются высокоспецифичными паразитами: их отдельные виды приурочены не только к определенным видам птиц, но и к определенным типам перьев и частям оперения птицы. Это можно расценивать как сепарацию отдельных измерений экологической ниши паразита (пространственной и трофической), снижающую антагонизм различных видов паразитов и позволяя им сосуществовать, не нанося существенного вреда хозяину.

 

50. Вши паразитируют только у плацентарных млекопитающих; представителя отряда власоедов (Mallophaga) встречаются у сумчатых и однопроходных. Какая группа эктопаразитов является более древней?

Более древними являются власоеды (маллофаги), поскольку встречаются как у примитивных (сумчатых и однопроходных), так и у настоящих плацентарных млекопитающих. Вши паразитируют только у плацентарных зверей, а значит, возникновение и развитие этого отряда паразитов связано с появлением плацентарных млекопитающих как таксона и их дальнейшей адаптивной радиации (это один из ярких примеров закона Фурмана-Скрябина о коэволюции таксонов хозяев и паразитов).

Поиск

Информатика

Физика

Химия

Классному руководителю

Яндекс.Метрика