7 Выездной турнир по биологии 1989 г.

Ответы

5-6 классы

1. Какие живые существа используют песчинки и камни и каким образом?

Если исключить значение песчинок, камней и прочих механических частиц как субстрата, на котором обитает множество самых разнообразных организмов, можно выделить следующие варианты их использования:

В качестве строительных материалов они используются животными всех уровней организации /от домиков раковинных корненожек, ручейников, ловчей личинки муравьиного льва - которая и охотится с помощью струй песка - до глиняных гнезд ласточек/.

Во всех случаях, когда необходимы связывающие вещества, в этом качестве, как правило, используются слюна, слизь и другие органические компоненты, выделяемые животными.

Орудийные действия животных часто сопряжены с использованием камешков и песчинок. От некоторых одиночных ос, утрамбовывающих камешком засыпанный вход в норку, до хищных птиц, раскалывающих камнями "чужие" яйца и до высших приматов; иногда камешки могут быть необходимы для определенных элементов ритуального поведения.

Песок и глина могут применяться животным в гигиенических целях /от купающихся в пыли кур до африканских слонов, вываливаливающихся в мокрой глине, которая, высыхая, образует корку, способную защитить этих млекопитающих от разнообразных кожных паразитов/.

Кроме того песчинки и камешки способны выполнять важные физиологические функции в организме животных:

Птицы заглатывают камешки, которые называют гастролитами; накапливаясь в желудке птиц, гастролиты помогают перетирать пищу.

У многих беспозвоночных /например, у десятиногого рака/ захваченные песчинки входят в состав рецепторов равновесия и называются статолитами. При колебании воды или изменении положения тела животного направление, в котором статолит давит на чувствительные щетинки, изменяется. Таким образом, организм может контролировать свое положение в пространстве.

2. Известно, что один из видов акации дает муравьям убежище (специальные полости внутри шипов/ и выделяет для них сладкие вещества. А какую пользу муравьи могут приносить акации?

В ответе есть несколько вариантов, некоторые из них малоправдоподобны:

муравьи могли бы опылять растение;

могли бы распространять его плоды или семена;

могли бы защищать его от вредителей-насекомых или же от заболеваний грибковых или бактериальных за счет выделения некоторых веществ/, а также растений-конкурентов /например, обкусывать лианы/;

муравьи могут защищать это растение от поедания травоядными животными;

могут удобрять почву возле растения своими выделениями;

могут разводить насекомых, полезных для акации /например, опылителей/, или эти насекомые должны быть спутниками мурвьев;

могут привлекать животных и птиц, питающихся ими, которые полезны для акации, (например, попутно распространяют семена);

могут привлекать опылителей, придавая запах цветам растения;

могут сохранять семена в муравейнике, помогая растению размножаться в засушливые годы;

объедая верхушки побегов растения, муравьи могут стимулировать рост крон;

могут помогать прорастанию семян, объедая их оболочки.

На самом деле муравьи, живущие в симбиозе с акациями, обитают внутри специальных полых шипов этого растения, и их главная роль - защита акации от разных врагов. Эти муравьи крайне агрессивны и нападают на любой "чуждый" предмет, оказавшийся в кроне, будь то насекомое, человек или лиана.

6. Всем известно, что лягушки размножаются в пруду, и там же живут их головастики. А каким земноводным для размножения не нужны водоемы? Благодаря каким приспособлениям эти животные без них обходятся?

Тесная связь большинства земноводных с водоемами обусловлена:

- наружным оплодотворением, идущим в водной среде и исходным для земноводных

- сравнительно небольшим запасом питательных веществ в яйцах, откуда необходимость в существовании свободной личиночной питающейся стадии для завершения полного превращения во взрослую форму; кроме того, яйца не имеют защитных оболочек, препятствующих иссушению в воздушной среде.

Переход к внутреннему оплодотворению, возникновение различных форм заботы о потомстве, живорождение и увеличение количества желтка в яйцах способствует утрате тесной связи с водоемами.

В полной мере избежать контактов с водоемами удается лишь немногим представителям земноводных. В частности, внутреннее оплодотворение и живорождение встречается у некоторых червяг /отряд безногих амфибий/. У суринамской пипы /бесхвостые амфибии) самки откладывают яйца себе на спину благодаря своеобразному яйцекладу, образованному из клоаки; самец, влезая на самку, заворачивает яйцеклад ей на спину и выдавливает яйца в ячейки, образованные разбухшими складками кожи спины; все стадии развития проходят в ячейках, и наружу выходят лягушата, закончившие превращение. У некоторых жаб выработались приспособления к размножению вне водоема: так, австралийская жаба псевдофрина откладывает икру на землю во влажных местах. Южноамериканская жаба циклорамфус помещает яйца между камнями или зарывает их в почву. Головастиков у этих видов не бывает, и из яйца, богатого желтком, вылупляются вполне оформленные жабята. Некоторые тропические формы используют скопления воды /например, в дуплах/, которых оказывается достаточно для размножения или развития личинок /правда, такие скопления воды можно уже считать водоемом/. Пожалуй, наиболее удивительные приспособления встречаются у двух бесхвостых амфибий: южноамериканской лягушки ринодермы Дарвина и австралийской реобатрахус. У ринодермы икринки проглатывает самец, и головастики развиваются в его голосовом мешке, прирастая к его стенке. После метаморфоза головастики выплевываются самцом. У реобатрахуса икринки проглатывает самка, и развитие потомства протекает у нее в желудке. Наружу выходят уже лягушата. В обоих случаях вынашивающие их родители не питаются.

7. За последние 100 лет в Каспийском море появилось много видов морских животных, которых там раньше не было. По каким причинам это могло произойти?

Очевидно, /в силу формулировки вопроса/, что причины появления новых видов носят антропологический характер /связаны с деятельностью человека/. Другие версии /вспышки видообразования, изменения геологического масштаба, естественный акклиматизационный обмен морских фаун/ не имеют, оснований, хотя бы в силу кратковременности указанного периода. Более детальный анализ должен включать три момента:

- пути проникновения новых видов

1. Искусственное вселение ценных промысловых или кормовых объектов /примеры - акклиматизация черноморской кефали в 1930-1934 годах, вселение полихеты нереиса в 39-40 гг. и моллюска абры в 55 г./

2. Проникновение по созданным водным путям /Волго-донской канал, более 20 видов/

3. Случайный занос /во время гражданской войны с катерами черноморского флота по железной дороге завезен моллюск митилястер, вытеснивший близких ему дрейссен/.

- природные особенности водоема, способствующие успешной акклиматизации

1. Наличие свободных ниш /акклиматизация внедрения/. В Каспии отсутствовали аборигенные бентосные крупные полихеты-детритофаги /до нереиса/ и настоящие морские десятиногие раки /до черноморских креветок/.

2. Слабая по сравнению с вторженцами конкурентоспособность аборигенов /акклиматизация замещения/, например, митилястер.

- антропогенное изменение условий, которое может способствовать успеху определенных видов-вселенцев /например, осолонение, усиленное поступление биогенных элементов и т. п./. Многие виды могли постоянно попадать в Каспий и ранее, но не находить там подходящих условий.

7 класс

1. Какими способами могут передвигаться одноклеточные существа?

Если под движением мы будем понимать перемещение организма относительно среды или перемещение среды относительно организма, связанные с необходимостью поступления пищи или создания других условий, необходимых для его жизнедеятельности, мы можем выделить два способа, которыми организм может решить эту задачу.

1. Пассивный перенос (организма или среды относительно организма/. В этом случае подвижность организма определяется подвижностью среды /например, различные паразитические формы, использующие для передвижения ток крови хозяина или паразиты кишечника, использующие поток питательной среды, создаваемый организмом хозяина).

2. Активное движение, требующее от организма энергетических затрат и возникновения специальных двигательных структур.

Пассивный перенос может формировать определенные особенности строения, например, увеличение площади поверхности и уменьшение массы и удельного веса организма, свойственное различным планктонным формам. Эти результаты достигаются путем увеличения раковин и других скелетных структур и возникновения разнообразных выростов /пример - радиолярии/.

Активная возможность включает в себя три случая:

1. Организм перемещается в среде.

2. Организм относительно себя перемещает среду /свойствейно различным сидячим формам).

3. Различные изменения формы и положения тела, связанные о захватом пищи и реакцией на раздражение.

У прокариот известно два типа движения: первый - с помощью жгутиков. В отличие от эукариот, движение происходит за счет вращения базального тела, не имеющего ничего общего с базальным телом эукариотического жгута, вокруг своей оси. Собственно нить жгута во время движения своей конфигурации не меняет, вся система работает как пропеллер. Второй - скольжение по субстрату /синезеленые водоросли, некоторые бактерии/. Механизм скольжения у прокариот пока не изучен.

У простейших можно выделить следующие способы:

1. Жгутиковый способ, свойственный, в частности, в качестве основного способа движения большинству жгутиконосцев. В данном случае локомоция осуществляется за счет сгибания и разгибания, вращательного или волнообразного движения жгута, обусловленного скольжением друг относительно друга микротрубочек. Здесь движения жгута носят гребной характер.

На жгутиках бывают различные выросты и разветвления, жгуты могут также быть связанными с ундулирующими мембранами /трипаносомы, трихомонады/; необходимы эти жгуты паразитам для передвижения в вязкой среде хозяина.

Ресничный тип движения, свойственный многим инфузориям, близок к жгутиковому, с той разницей, что ресничкам не свойственны волнообразные движения и вращения, биение ресничками производится в одной плоскости. Реснички могут объединяться в мембраны и мембранеллы, сильно улучшающие гидродинамические свойства при гребном типе движения.

2. "Бегание". Реснички могут также образовывать жесткие пучки - пирры, при помощи которых инфузории /например, брюхоресничные/ могут бежать по субстрату.

3. Амебоидное движение, свойственное многим саркодовым. Как правило, этот вид локомоции связан с токами цитоплазмы. В этом случае движения протоплазмы приводит к перемещению всей клетки.

а/. Гипотеза тока под давлением: в результате сокращения актомиозинового образования в задней части клетки создается избыточное давление, которое гонит цитоплазму вперед.

б/. Гипотеза сокращения фронтальной зоны: на конце псевдоподии цитоплазма сокращается /за счет перехода из золеобразного состояния в гель/ и подтягивает за собой следующую порцию цитоплазмы /пока еще "расслабленной" золеобразной.

4. Метаболия - тип движения, близкий к амебоидному, но более упорядоченный свойственный эвгленовым /кроме жгутикового движения). Для метаболии характерны перистальтические волны деформации клетки, пробегающие вдоль продольной оси тела. При этом эвглена ползет подобно тому как передвигаются некоторые двустворчатые моллюски, "заякориваясь" передним концом тела. Такой способ движения может использоваться и без контакта с твердым субстратом.

5. Различные изгибания тела, связанные с активным движением тела, которое может осуществляться за счет сокращения различных участков системы филаментов, "оплетающих" всю клетку животного /этот тип движения широко распространен, например, у различных инфузорий, особенно важен ддя инфузорий, живущих в морском песке).

6. Скольжение /встречается у диатомовых водорослей, грегарин и в многих других группах одноклеточных оганизмов).

а/ Наиболее удовлетворительное объяснение скольжения диатомовых заключается в том, что скольжение происходит за счет направленного выделения слизи и возникающей при этом отталкивающей силы.

б/ кроме этого, существует попытка связать скольжение грегарин с ундулирующим движением складок, множество которых тянется по всей поверхности тела животного.

Этот тип движения недостаточно изучен в настоящее время, и для большинства "скользящих" организмов механизмы скольжения пока не ясны.

Перемещение среды, преимущественно воды, сидячими организмами, осуществляется главным образом с помощью ресничного или жгутикового аппарата; реснички, как было сказано выше, могут объединяться в мембраны и мембранеллы /мембранеллами называются длинные 1-2 слойные ряды склеенных ресничек, мембраны более короткие и многослойные образования/. Примеры: воротничковие жгутиконосцы, кругоресничные инфузории.

Впрочем, и у подвижных форм существуют разнообразные гидродинамические ухищрения, позволяющие кощентрировать пищевые частицы.

Из типов движения, связанных непосредственно с захватом пищи, кроме типичного, особенно для амебоидных форм, фагоцитоза, следует упомянуть о специализированных ловчих подвижных образованиях /примером могут служить способные загибаться ловчие щупальца сосущих инфузорий/. Кроме этого, у одноклеточных есть чисто защитные типы движения, обычно это сокращение /например - в ответ на раздражение у сидячих кругоресничных инфузорий, специально закручиваясь, сокращается стебелек.

Как правило, одноклеточные организмы обладают несколькими типами движений каждый из которых используется для решения определенной задачи. Следует также отметить, что на разных стадиях жизненного цикла у одного вида могут быть совершенно разные способы передвижения, определяеемые назначением этой стадии, к тому же, одна и та же особь в различных условиях может передвигаться различимый способами. Особого внимания заслуживает жгутиковый тип движения и питания, послуживший базой для образования большого количества подвижных колониальных форм /вольвокс и многие другие шаровидные колонии). Именно у этих форм начинается дифференцировка клеток и, вероятно, именно с них началось развитие нового уровня организации животного-многоклеточного. О движении одноклеточных можно прочитать в
"Зоология беспозвоночных" В. А. Догель, Москва, Высшая школа, 1981;
"Протозоология" К. Хаусман, Мир, 1988;
"Общая цитология" Ю. С. Ченцов, Издательство Московского Университета, 1984.

2. Какие живые существа и как используют опавшие листья и другие отмершие части растений?

Отмершие части растений - листья, травинки, веточки, мертвые корни, а также пни, сухие стволы деревьев животные могут использовать их многими способами.

1. В пищу. Мертвые растения служат пищевым субстратом для грибов и растений ими питаются дождевые черви, многие насекомые, многоножки /кивсяки/ и даже некоторые морские животные /рачки лигии, моллюски тередо/. Некоторые животные используют отмершие части растений в пищу не непосредственно, а разводя на них грибы /муравьи-листогрызы, жуки-короеды).

2. Как место, для жительства, убежище, или для строительства домиков. В почве и подстилке на мертвых частях растений, внутри отмершей древесины обитают самые разнообразные членистоногие, малощетинковые кольчатые черви, нематоды и т. п. Из сухих травинок и веточек делают гнезда многие птицы и грызуны; всем известны построенные из хвоинок купола муравейников.

3. Для обогрева яиц. Сорные куры и аллигаторы откладывают яйца в куче гниющей растительности, сиециально сооружаемые с этой целью. За счет гниения внутри таких куч поддерживается достаточно высокая, благоприятная для развития яиц температура.

4. Как инструменты. Один из видов дарвиновых вьюрков пользуется для добывания личинок из щелей колючкой кактуса; шимпанзе с помощью веточек добывают из нор термитов и муравьев, а с помощью палок, швыряя их во врага, защищаются от хищников.

5. После перегнивания в составе почвы - все растения.

3. Какие органы и ткани растений не окрашены в зеленый цвет? Является ли это приспособлением? Если да, то почему?

Зеленого цвета не имеют подземные части растений - корни, видоизмененные стебли, побеги. Это, скорее всего, не приспособление, просто зеленый пигмент хлорофилл образуется на свету /правда, это относится к стеблям и листьям, а в корнях он и на свету не образуется/. Зеленой окраски не имеют также части растения, которые были в темноте: молодые проростки, внутренние части пазух листьев и т. п.

Из надземных органов могут быть окрашены не в зеленый цвет стебли. Во-первых, у деревьев и кустарников многолетние побеги покрыты коркой, которая несет защитную функцию: она прочная, состоит из мертвых, опробковевших клеток. Эти приспособления важны для растения, но они не совместимы с фотосинтезом. Внутренние ткани ствола специализированы для выполнения механической, проводящей, запасающей функции, и эти приспособления тоже исключают возможность фотосинтеза /правда, и свет до этих тканей не доходит, так что хлорофилл образоваться в любом случае не может).

Стебли травянистых растений и листья любых растений часто окрашены в зеленый цвет. Но в этих случаях зеленого окрашивания лишена покровная ткань. Это приспособление для пропускания света в более нижние слои клеток, специально предназначенные для фотосинтеза. Клетки же прозрачной покровной ткани - мелкие, плоские и выделяющие наружу восковый слой - приспособлены для защиты листа от повреждений.

Иногда листья и стебли окрашены не в зеленый, а в другие цвета - обычно желтый, красный или разные оттенки лилового - потому что в них повышено содержание соответствующих пигментов /ксантофиллов, каротинов или антоцианов) При этом в тех же клетках может находиться и хлорофилл, но окраска его замаскирована. Полезно это или нет - неизвестно.

Обычно лишены хлорофилла волоски, железки и другие специализированные образования. Лишены хлорофилла /или его мало по сравнению с другими пигментами/ различные части цветка. Это является приспособлением для привлечения опылителей. Многие плоды имеют цвет, отличный от зеленого, что привлекает животных-разносчиков семян, причем смена цвета плода с зеленого на другой происходит тогда, когда семена созрели.

Лишена зеленой окраски плотная оболочка многих семян. Она мертвая, иногда одревеснелая; ее задача - не фотосинтезировать, а защищать зародыш и эндосперм. Лишены зеленого окрашивания различные органы многих растений паразитов. Это не приспособление, а последствие перехода к питанию готовыми органическими веществами.

4. Какие трудности, по-вашему, возникают при размножении и содержании животных в неволе? Предложите пути преодоления этих трудностей.

Рассмотрим отличия в образе жизни диких животных и животных, содержащихся в неволе.

Пищу для животного, содержащегося в неволе, обычно должен поставлять сам человек. Если это животное должно есть очень часто /скажем из-за малых размеров и интенсивного обмена веществ/, как землеройка, птенцы некоторых птиц и др., то его кормление - крупная проблема. Пищу, которой питается это животное, может быть, нелегко достать, а заменить ее полноценной для животного очень сложно /коала и листья эвкалипта/. Иногда животное, скажем лягушка, может воспринимать как пищу только движущийся объект, это усложняет процедуру кормления.

У животных, содержащихся в неволе, передвижение ограничено. Малая подвижность животных может вести к ожирению и др. болезням, что существенно ухудшает жизнеспособность животных и их активность при размножении Для мелких животных /белок, грызунов, птиц/ можно поставить специальные спортивные снаряды - колесо, качели, лестницу. Для крупные животных - увеличить вольер или /в случае привязанности к человеку/ выгуливать их. Существенно, что животное в неволе часто не может само выбирать себе оптимальную температуру, влажность, использовать естественные укрытия. Это же может послужить препятствием и в размножении. Поэтому укрытия для животных и разнообразие среды следует создавать искусственно. Для рыб очень важно поддерживать правильный рН и жесткость воды, свойственная природным условиям сезонность может не ощущаться животным в неволе. А между тем, наступление нового сезона в природе может служить, скажем сигналом к размножению. При размножении некоторых рыб аквариумисты меняют рН и жесткость воды.

В неволе могут отсутствовать растения, животные и бактерии, находящиеся с данным животным в симбиозе. Если нельзя обеспечить их содержание в неволе совместно с нужным животным, то человеку придется самому выполнять их функции /например, инкубировать яйца кукушки).

Если в неволе можно содержать лишь определенное количество животных, то это порождает определенные проблемы. У некоторых видов для скрещивания выбирается не всякий партнер и необходима определенная свобода выбора /собаки/. У общественных насекомых /пчелы, термиты/ колония может нормально функционировать, лишь достигнув какого-то минимального размера. Вот почему так сложно поддержать существование термитника. У выращенных в изоляции животных возникают серьезные отклонения в поведении. Во-первых, изоляция от сверстников лишает их возможности обучиться в играх половому и охотничьему поведению. Во-вторых, животное не обучается правильно, избегая ненужных конфликтов и побеждая в конфликтах неизбежных, вести себя с представителями своего вида. В-третьих, нередко, скажем у многих птиц, в определенном возрасте происходит запечатление образа полового партнера. Изолированное животное может, в результате воспринимать как полового партнера человека или "приемную мать" другого вида.

Попытка же содержать животных в стае тоже приводит ко многим проблемам. Из-за ограниченности территории может затрудниться ее раздел между брачными парами и выведение потомства. Конфликты, завершающиеся в природе бегством побежденного, могут кончаться смертоубийством. В искусственно сформированной стае, где животные не связаны родством, могут иметь место разные охотничьи навыки и навык общения с человеком, и отношения будут складываться менее удачно. Высокая плотность животных может приводить к распространению паразитических и других болезней. Постоянное соседство человека и животных другого вида, навязываемый ими образ жизни может вызвать постоянный стресс. Для некоторых животных, содержащихся в неволе, человек должен стараться быть незаметнее.

5. Какие адаптации свойственны животным при переживании дефицита пищи.

При ответе на этот вопрос необходимо привлечь материал, касающийся не только позвоночных, но и беспозвоночных. Следует показать разнообразие адаптаций, свойственных животным при переживании дефицита пищи. Ответ можно строить тремя способами:

1 - в систематическом аспекте - показать, какие адаптации есть у разных групп животных. В данном случае ответ может оказаться слишком пространным, в нем нельзя избежать повторений, так как сходные адаптации возникают конвергентно у различных групп животных.

2 - по типам и характеру дефицита пищи, который может быть сезонным /т. е. возникать в определенные сезоны/, или возникать в определенное время суток, может быть связано с непредсказуемыми изменениями погоды и т. п.

3 - по типам адаптаций.

Например: способность к образованию покоящихся стадий /свойственна множеству беспозвоночных /простейшие, пресноводные гидры и т. д./, что позволяет им переживать дефицит пищи, возникающий зимой. Следует оговориться, что в этом случае трудно отделить роль в возникновении этой адаптации дефицита пищи от роли других факторов.

Спячка /анабиоз/ свойственна многим беспозвоночным /например, насекомым/, амфибиям и рептилиям, а также некоторым млекопитающий, обитающим в высоких широтах. Следует заметить, что ряд насекомых переживает зимы не на стадии имаго, а в виде куколки или кладки оплодотворенных яиц. Следует также подчеркнуть, что у ряда пустынных млекопитающих /например, желтого суслика/ спячка - ответ не только на дефицит пищи зимой, но и реакция на ухудшение кормовых условий во время летней засухи. Ряд птиц также способны впадать в спячку при резком изменении погоды и возникающем при этом дефиците пищи (это многие длиннокрылые - колибри, некоторые стрижи и гуахаро) расширение спектра кормов или переход на другую пищу - одна из весьма распространенных адаптаций, характерна для многих хищных. По сути дела, это причина большей части сезонных смен кормов.

Создание запасов пищи характерно для высших позвоночных и общественных насекомых, и в той или иной степени свойственно огромному числу видов. Как правило, запасение пищи носит сезонный характер.

Миграции. Многие виды птиц мигрируют задолго до того, как количество пищи уменьшится, но у некоторых птиц - например, у дрозда-рябинника, миграция является непосредственным ответом на исчезновение корма. Это примеры дальних миграций. Но ответом на сезонное сокращение запасов пищи могут быть и высотные миграции горных птиц и млекопитающих или перемещения из одного биотопа в другой, в частности, скопление их в населенных пунктах. Такого рода миграции и перемещения, а также и задержки или ускорения дальних миграций могут вызываться резкими неблагоприятными изменениями погоды. Миграции свойственны также и ряду морских позвоночных (многим рыбам и китообразым) и некоторым наземным млекопитающим (северный олень) и бабочкам. Множество морских беспозвоночных и позвоночных совершают ежедневные перемещения вслед за зоопланктоном, который ночь проводит в верхних слоях воды, а на день опускается вниз.

Миграции следует отличать от инвазий, ненаправленного выселения животных при катастрофическом дефиците пищи (инвазии в Центральную Европу кедровки из Сибири и саджи из Центральной Азии). Адаптивный характер этого явления дискуссионен.

Способность к длительному голоду типична для ряда хищников и паразитов Постельный клоп, например, может голодать до 13 лет, а аргасовые клещи способны без пищи ждать, пока какое-нибудь теплокровное забредет к ним в пещеру, по-видимому, несколько десятилетий. К длительному голоду способны некоторые хищники. Россомахи, песцы легко голодают несколько десятков дней, а, возможно, и месяцы (точно срок не установлен); при этом они пробегают огромные расстояния в поисках пищи.

Этим далеко не исчерпываются адаптации животных к дефициту пищи, их можно перечислять бесконечно. Ряд адаптаций связан с темпами и сроками размножения, с темпами полового созревания и т. п. Дефицит пищи, безусловно, и в организме вызывает перестройку многих физиологических процессов.

6. Один естествоиспытатель сообщил, что, по его мнению, растения с мелкими, невзрачных цветками неминуемо вымрут, т.к. они посещаются насекомыми много реже, чем растения с яркими цветками. Что можно было бы ему возразить?

Данный вопрос содержит очень неудачную формулировку "мелкие и невзрачные цветки", с биологической точки зрения. Поэтому вопрос следует разбить на два подвопроса:

1. Действительно ли "мелкие и невзрачные цветки" мало посещаются насекомыми (или вообще не посещаются)?

2. Если существуют цветковые растения, не опыляемые насекомыми, то грозит ли им вымирание?

"Мелкие и невзрачние" цветки - определение резко антропоцентрическое и поэтому некорректное, особенно в отношении насекомых, не говоря уже о том, что оно не отражает реальных морфологических и экологических соотношений.

а) Роль соцветий. Высокоорганизованные и явно энтомофильные виды сем. Сложноцветных и Ворсянковых и др. имеют цветы очень мелкие и невзрачные, по они собраны в соцветия, играющие роль крупного энтомофильного цветка, высокоэффективного с точки зрения опыления его насекомыми.

б) Неодинаковость восприятия человека и насекомых. Величины цветка не играет для насекомых столь существенной роли, которая ей приписывается. Разнообразие размеров насекомых также велико, как и разнообразие размеров цветков, причем и то и др. сильно превышает разнообразие эстетических вкусов человека. Мелким насекомым часто неудобно иметь дело с крупными цветками. Что касается окраски, то, во-первых, насекомым нельзя приписывать наши вкусы, а, во-вторых, многие насекомые видят в УФ части спектра и поэтому для них цветки окрашены во многих случаях иначе, чем для нас.

в) Роль химических факторов привлечения. Помимо формы, размеров, окраски цветка, существуют запахи, нектар и т. д. Мелкие и невзрачные цветки будут эффективно опыляться насекомыми, если они обладают химическими приманками.

г) Специализация. Известны (и не столь уж малочисленны) растения, опыляемые насекомыми, не летающими на поверхности почвы (например, муравьями), а обитающими на ней, а иногда и под землей. В таких случаях энтомофильные цветки обычного вида вообще бесполезны. Опыляемые таким образом цветки не только не привлекают внимания человека, но чаще всего вообще разыскиваются с трудом, особенно подземные, однако хорошо опыляются соответствующими группами насекомых

д) Еще раз про антропоцентризм. Справедливо во многих случаях строго обратное утверждение: многие яркие цветки привлекательны для человека, но примитивны с точки зрения энтомофилии цветка (например, ветреницы, пиона) опыляются насекомыми неэффективно, не менее, чем в 50% случаев они опыляются ветром.

Сказанное выше не означает, что нет цветковых растений, не опыляемых насекомыми. Многие из них действительно имеют мелкие невзрачные цветки. Другой вопрос, грозит ли таким растениям вымирание?

а) Ветроопыление и др. виды опыления. Ветроопыление известно у цветковых хорошо, оно встречается во многих группах. Эффективность ветроопыления обусловлена как приспособлениями в строении цветка /см. любой учебник ботаники/, так и обитанием ветроопыляемых растений в древостое или в травостое на безлесых пространствах. Весьма характерно, что голосеменные, опыляемые исключительно ветром, не вымерли до сих пор, а кроме того, ветроопыление известно и во многих молодых прогрессирующих группах /злаки/. У цветковых встречаются и довольно многочисленные случаи водоопыления, а также /часто в качестве запасного варианта/ самоопыление.

б) Апомиксис. Среди цветковых весьма распостранены всевозможные случаи апомиксиса, т. е. во многих ситуациях опыление не происходит вовсе или же оно не играет никакой роли /оплодотворение не происходит/. Апомиксис встречается у очень многих цветковых, в т. ч. в самых совершенных энтомофильных семейств. Почти все апомикты - молодые прогрессирующие группы, не обнаруживающие никаких тенденций к вымиранию. Вообще, как показывают примеры с папоротникообразными, мохообразными, голосеменными, эффективность опыления сама по себе еще не определяет вымирания, особенно, если говорить о крупных группах. Вымирание обуславливается целым комплексом факторов. Те хвощи, папоротники, которые дожили до наших времен, вполне на равных существуют в современных растительных сообществах с цветковыми, не вымерли, несмотря на кажущуюся меньшую эффективность их развития по сравнению с более высокоорганизованными растениями.

7. Многие виды растений обитают в сообществах с высокой плотностью растительного населения /где на небольшой площади сосредоточено много экземпляров различных видов растений/. Как Вы думаете, какими особенностях должны обладать растения, чтобы успешно расти и размножаться в таких условиях?

Прежде всего, необходимо заметить, что высокая плотность растительного сообщества - явление относительное, как во времени, так и в пространстве.

Примеры:

в тропическом лесу очень высокая плотность растительного населения, но поскольку там растения способны обитать на стволах и даже на листьях других растений, то, относительно отдельного ствола, например, вполне можно сказать, что там плотность расселения растений невелика.

в наших дубравах травостой летом очень плотный, но весной, во время цветния эфемеров, плотность, напротив, низкая. Т. о., не следует понимать вопрос слишком узко, буквально, как то, что имеются в виду растения в течение всей своей жизни, растущие "стебель к стеблю". С учетом вышесказанного, можно говорить о следующих приспособлениях:

избежание в плотнонаселенных сообществах собственно высокой плотности.

а) во времени. Как правило, речь идет об использовании периодов, когда плотность населения снижается, напр., описанный выше случай с эфемероидами. В этих случаях растение быстро заканчивает свою вегетацию и цветение /иногда только цветение/ к концу благоприятного для них периода и далее либо отмирают, либо переходят в состояние покоя, либо растут очень неактивно. Другой случай, хотя и близкий по сути, - это когда растение медленно, но постоянно вегетирует в густо населенном сообществе, а когда у большинства видов, его окружающих, наступает диапауза, оно дает вспышку активного роста и цветения.

б) в пространстве. Типичные примеры: уже упомянутые эпифиты, эпифиллы, а так же добавим лианы. Сюда следует отнести случай степных растений, выносящих высоко над травостоем свои вегетирующие части или соцветия /при этом плотность самих таких видов невелика/. Сооственно, здесь не приходим к понятию ярусности - любое перераспределение растений по высоте в сообществе, позволяет избегать перенаселения, при тем не менее сохраняющейся высокой плотности. Кроме того, растение может не избегать плотного населения в подземной части, но иметь корни, проникающие глубже, чем у других растений, что позволяет в значительной мере решить вопрос с питанием. При некотором желании это приспособление можно отнести и к группе 2. В этом случае можно говорить о подземной ярусности в сообществе.

в) Создание вокруг себя зон с низкой плотностью возможно для растений, выделяющих аллелопатические вещества /угнетающие другие виды растений/.

Приспособление к непосредственной высокой плотности:

а) паразитизм. Позволяет использовать уже готовое питание, тем самым освобождая от необходимости в густонаселенном обществе бороться за воду, свет и т. д.

б) симбиоз аналогично.

В обоих случаях, правда, могут возникать сложности с размножением, если то же растение, не нуждаясь в свете, растет в нижних ярусах сообщества. Здесь в качестве основного приспособления выступает специализация на опылителях, не свойственная верхним ярусам сообщества.

в) образование клонов /корневищные или корневые отпрыски и т.п./

г) сильное ветвление, вплоть до образования сферических кустов тоже помогает бороться с конкурентами.

д) вегетативная мощность позволяет расчищать себе место под солнцем.

е) быстрый рост позволяет в течение быстрого времени обогнать большинство видов сообщества в размерах /может быть отнесен как к группе 1, так и к группе 2, смотря насколько долго такое сообщество сохраняется/.

ж) теневыносливость. Способность извлекать питательные вещества при низких концентрациях.

з) форма роста и жизненные формы. Полукустарники с одревесневающими частями, возвышающимися над землей, имеют в начале вегетации известное преимущество перед растениями с отмирающей надземной частью.

8 класс

1. Как животные используют звуки, не слышимые человеческим ухом и лучи, невидимые человеческим глазом?

Формулировка вопроса допускает различные толкования. Тем не менее, было бы явно ошибочным отвечать на него, что животные и растения используют гамма-лучи для возникновения мутаций в своих клетках. В то же время, идею о том, что иногие животные используют инфракрасные лучи Солнца, чтобы согреться, может, стоит принимать, как возможный ответ.

Прежде всего следует сказать, что, как правило, диапазон звуков, слышимых конкретным видом животного, и диапазон электромагнитного излучения, воспринимаемый его глазами, хоть немного, да не совпадает с человеческим диапазоном чувствительности. Так что, животные часто используют невидимый нами свет для того, чтобы просто видеть его, и неслышимые нами звуки - чтобы слышать их без всяких специальных задачи.

Среди более специализированных применений таких колебаний первое место в природе по широте использования занимает, по-видимому, ультразвуковая локализация. Наиболее известные "живые локаторы" - это китообразные и рукокрылые. В свою очередь, некоторые виды ночных бабочек также приобрели способность слышать ультразвуковые колебания и заблаговременно чувствуют приближение летучей мыши. Некоторые исследователи считают, что ультразвуковой локатор крупных дельфинов и хищных китов может играть роль звуковой пушки - мощный импульс ультразвука временно обездвиживает жертву.

Звуки низкочастотной части спектра /инфразвуки/ чувствуют медузы. Штормовые волны, как известно, генерируют ультразвук и медузы могут за 15-30 часов до шторма услышать его приближение и уйти от прибойной зоны в глубину.

Некоторые змеи - например, гремучая змея, - обладают способностью очень точно улавливать направление и расстояние до источника инфракрасного излучения, для этого они имеют специальный чувствительный орган. Это помогает им в полной темноте охотиться на теплокровных животных, излучающих тепловые лучи. Можно также включить сюда способность пчёл и др. животных членистоногих различать поляризованный свет в видимой части спектра /человеческий глаз не отличает его от обычного/. Определяя направление поляризации света, пчела даже в совершенно пасмурную погоду может определять положением солнца на небе.

3. Известно, что многие растения избегают самоопыления. Какими способами они этого достигают?

Среди способов, которыми цветковые растения избегают самоопыления, можно выделить следующие:

а/ Мужские и женские цветки находятся на разных особях /двудомность/ При этом проблема самоопыления отпадает. Пример: ива, облепиха.

б/ Мужские и женские цветки находятся на одном растении /однодомность/, но созревают в разное время. При этом женские цветки опыляются пыльцой с других растений.

в/ Цветки обоеполы, но тычинки и пестики созревают в разное время. Опыление происходит так же, как и в предыдущем случае.

г/ Обоеполые цветки имеют разное строение. Напр., у одних особей длинный столбик пестика и короткие тычинки, и наоборот у других. При этом насекомое-опылитель на одном растении касается головой пыльников, а спинкой, а на др. - наоборот. Пример - первоцвет.

У некоторых растений сусуществуют механизмы, препятствущие самоопылению на биоимическом и генетическом уровнях /самостерильность/. Такими механизмами пользуется клевер.

Многие орхидеи польльзуются весьма экзотическими способами предотвращения самоопыления. У одних из них "вход" в цветок и "выход" из него для насекомого-опылителя различны. При этом на входе опылитель касается рылец, а выходя получает комки пыльцы с пыльников, при этом возожность попадания своей пыльцы на рыльце исключена. Др. вариант выглядит так: на спину насекомого приклеивается не пыльца, а целый пыльник, представяющйй собой закрытый мешок. Когда насекомое выбирается из цветка, пыльник закрыт и пыльца не может попасть на рыльце. Когда насекомое взлетает, пыльник лопается, его оболочка сбрасывается, а пыльца остается на насекомом и готова к опылению др. цветка.

4. Обнаружено, что при некотором заболевании в крови человека резко возрастает концентрация определенного белка. Как бы вы предложили использовать этот факт для изучения, диагностики и лечения данного заболевания?

Вообще, приведенный в вопросе пример - достаточно общая ситуация для любых болезней. Ибо нет болезней, которые никак не проявляют себя на клеточном и белковом уровнях. Поэтому при любой болезни мы непременно будем наблюдать повышение либо понижение концентрации белков, а также изменение активности ферментов в каких-либо тканях организма. Изучая эти процессы, можно следить за развитием болезни, определить ее причину. Так, белком, увеличивающем концентрацию, могут быть антитела против какого-нибудь вируса. Но сам по себе этот факт ничем не радует, ибо заражение вирусом уже прошло и у больного развивается иммунный ответ. Гораздо важнее и интереснее для медиков определить диагноз на ранних стадиях болезни, когда можно путем сравнительно легких вмешательств вылечить человека. Например, на ранних стадиях атеросклероза в крови повышается концентрация определенных белков. Определив их содержание и сравнив с известной нормой, можно судить о том, насколько развилась болезнь и назначить правильное лечение.

Выше приведены примеры медленного изменения концентрации белка /дни, недели/. Но бывают случаи, когда в крови внезапно появляются белки, которых там никогда не было. Так, при развитии инфаркта миокарда в крови больного через несколько часов после начала приступа появляется ряд ферментов, совершенно не свойственных для крови. Они попадают туда из разрушающихся мышечных клеток сердца, которые погибают после того, как из-за спазма сосудов прекращается кровоснабжение некоторых участков сердечной мышцы. Эти процессы достаточно хорошо изучены, поэтому, если быстро делать анализ крови у больного во время приступа, можно достаточно хорошо диагностировать прединфарктное состояние и начало инфаркта.

Белков в крови много. Как можно определить, какой именно появился в крови? Ферменты обычно определяют по активности, антитела - по связыванию с их специфическими агентами, белки без ферментативных свойств - специфическими АТ. Итак, медикам удалось установить, что за белок присутствует в крови в аномальном количестве, каково его происхождение и активность. Как это можно использовать для лечения?

Во-первых, это позволит точно поставить диагноз, что уже немаловажно: если с чем-то борешься, лучше знать, с чем именно. Во-вторых, сделав вывод, полезно или вредно повышение данного белка при этой болезни, можно попытаться вмешаться в этот процесс: заингибировать "вредный" фермент, добавить путем инъекции антитела против вируса, связать с помощью специфической сыворотки болезнетворный токсин. Можно воздействовать на собственную иммунную систему, если она продуцирует антитела против своих же тканей /это бывает при многих заболеваниях, напр., при ревматизме/.

5. Какие животные активно расселяются не в течение всей жизни, а преимущественно на определенных стадиях жизненного цикла? Какими приспособлениями для расселения могут обладать эти стадии? Приведите примеры.

Прежде всего нужно отметить, что такая стадия имеется преимущественно у животных, ведущих малоподвижный образ жизни, а также у животных, связанных с временным, непостоянным субстратом, который быстро разлагается и приходит в негодность. Таким субстратом является навоз, трупы животных, гниющие растительные остатки и т. д. Расселительная стадия также имеется у многих паразитов. В жизненном цикле расселительная стадия может занимать различное место. Как правило, это личинки младших возрастов, но не обязательно. Например, у поденок и некоторых других насекомых крылатая стадия - имаго - не питается и живет очень недолго. Функцией таких непитающихся имагинальных стадий является размножение и расселение. Иногда в течение жизненного цикла может быть и несколько расселительных стадий, причем либо одна из них является основой, а остальные вспомогательными, либо эти стадии играют одинаковыю роль в расселении. Бывают и промежуточные варианты между двумя этими крайними типами. Если жизненный цикл включает чередование поколений /например, у гидроидных полипов/, то одно поколение /в данном случае - полипоидное/ ведет сидячий, прикрепленный образ жизни, а другое - медузоидное - выполняет функцию размножения и расселения. У сцифоидных медуз полипоидное поколение редуцировалось до маленькой короткоживущей сцифистомы, а медузоидное, наоборот, очень развилось и усовершенствовалось. По способу расселения все расселительные стадии могут быть разделены на две группы: активно расселяющиеся и пассивно расселяющиеся. Для первой группы характерно наличие специальных локомоторных органов и приспособлений к активному движению. Для второй группы характерным является пассивное движение с мощью абиотических факторов /ветра, водных течений/ или с помощью активно передвигающихся животных. Приведем несколько примеров: среди планктонных организмов встречаются многие расселительные стадии бентосных малоподвижных и сидяживотных. Это науплиусы и метанауплиусы - личинки различных ракообразных и т. д. Обладают все эти формы приспособленностью к планктонному образу жизни и к расселению с помощью водных течений. 1 - малые размеры тела, 2 - выросты, щетинки: способствуют парению в воде. Все личинки обладают органами локомоции. Как правило, они представлены ресничками. Основную роль в расселении играют морские течения. Но у крупных поздние стадий ракообразных плавательные конечности развиты хорошо и обеспечивают активную миграцию и расселение личинок. Примером активного расселения служат имаго многих насекомых. Они имеют крылья, благодаря чему могут совершать миграции на большие расстояния. С помощью ветра расселяются, например, пауки.

Расселительной стадией могут быть не только личинки или имаго, но и яйца. Примеры пассивного расселения с помощью животных - хитиновые крючки статобластов мшанок, с помощью которых они могут цепляться за других животных. Шиповидные или крючковидные выросты яиц некоторых беспозвоночных. Для всех расселительных стадий такого типа характерны следующие особенности: наличие специальных органов или приспособлений для укрепления, развитие органов чувств, которые, с одной стороны нужны для поиска животного-хозяина, а с другой стороны, при контроле за окружающей средой, чтобы не упустить момент во время отцепиться.

3. У одних животных /в основном кишечнополостных/ нервная система диффузная т. е. состоит из множества нервных клеток, равномерно распространенных по всему телу и соединен их отростками. У других животных есть ц. н. с. Какие преимущества и недостатки свойственны каждому из двух типов?

Диффузный характер нервной системы и слабая дифференцировка нервных клеток позволяет организму, например, гидре легко переносить утрату любой его части. Тогда как при централизованной нервной системе все зависит от степени централизации и дифференцировки нервных клеток. У некоторых организмов, например, планария, возможна регенирация головных ганглиев. У большинства же более сложных организмов потеря части нервной системы ведет к утрате важных функций.

С усложнением организмов появляется необходимость дифференцировни нервных клеток. Она возможна только при наличии контактов между различными нервными клетками. При диффузной нервной системе каждой клетке нужно было бы иметь многочисленные длинные отростки. При централизации достигается максимальная компактизация клеток и облегчаются взаимодействия между ними.

При диффузной нервной системе одна клетка способна возбуждать или соседние клетки или всю нервную систему в целом в зависимости от силы раздражения. Возможность точкового или общего ответа выгодна гидре при ее образе жизни и строении организма. Для более сложных организмов общий ответ часто энергетически невыгоден. Ц. н. с. позволяет активировать определенные участки. Так, при тепловом действии на кожу руки сокращаются мышцы руки.

Централизация нервных клеток и наличие нервных пучков, идущих от ц. н. с. к органам, делает необходимой изоляцию клеток друг от друга /глия, миелиновая оболочка/. При локальном ответе в д. н. с. нервные клетки находятся в непосрсдственном контакте с "мишенью" /раздражаемым органом/.

7. Известно, что корень растет по направлению силы тяжести. Чем, по-Вашему, можно обяснить это? Предложте несколько гипотез. Как экспериментально проверить эти гипотезы?

Так как направление роста корня обусловлено воздействием силы тяжести, то можно предположить, что в клетках растущего корня есть структуры, воспринимающие ее. Это могут быть органеллы или включения, более или менее плотные по сравнению с остальной цитоплазмой. Опускаясь, или, соответственно, всплывая, эти структуры могут специфическим образом воздействовать, например, на цитоплазматические мембраны, цитоскелет. Этим вызывается рост клеток в нужном направлении, деление или выработка гормонов, которые могут воздействовать на другие клетки растущего корня. Можно предположить что, в зависимости от положения клетки относительно силы тяжести меняете ее способность накапливать и транспортировать те или иные растительные гормоны.

Подобные структуры, воспринимающие силу тяжести, можно попытаться найти под микроскопом среди корней, которые находились некоторое время не в вертикальном положении, сравнивая их с нормальными. Так было обнаружено, что в клетках корневого чехлика находятся плотные крахмальные зерна, которые под действием силы тяжести опускаются к клеточной стенке. Полагают, что в зависимости от того, на какую клеточную стенку они воздействуют, клетками корневого чехлика могут вырабатываться или не вырабатываться фитогормоны, которые диффундируют /или активно переносятся/ выше, в зону делящихся или растущих клеток.

Для того, чтобы установить, насколько зависит выработка предполагаемого гормона от ориентация клеток относительно силы тяжести, можно измерить его концентрацию при разных положениях корня, в отсутствие силы тяжести. Воздействуя гормонами на корень, можно проверить, вызывает ли их присутствие в той или иной части корня измерение роста, формирование изгибов и т. д. Можно удалить корневой чехлик /выращивая растения в жидкой среде/ провести сходные эксперименты с изменением положения корня, воздействием гормонов.

9 класс

1. Какие приспособления к нырянию и длительному пребыванию под водой имеют позвоночные, которые дышат легкими?

Позвоночные животные, дышащие легкими, довольно успешно освоили водную среду. При нырянии у них происходит временное отключение дыхания. Длительное пребывание под водой обеспечивается увеличением дыхательной паузы, дополнительными резервами кислорода. Последние создаются путем увеличения кислородной емкости крови, повышения в ней количества дыхательного пигмента - гемоглобина, и в мышечной ткани миоглобина. При нырянии у этих животных резко увеличивается частота пульса, суживаются переферические сосуды, уменьшается пропускная способность сосудов мышц и перераспределяется ток крови при помощи клапанов. Кровь начинает двигаться медленнее и ткани, малочувствительные к недостатку кислорода, получают его в уменьшенном количестве. Это позволяет снабжать кислородом в первую очередь головной и спинной мозг, а также сердечную мышцу.

В органах дыхания также происходят преобразования. Появилась система защитных клапанов и сфинктеров в дыхательных путях и бронхиолах, препятствующих проникновению в них воды или быстрое удаление в случае попадания, исчез рефлекс кашля, появилась эластичность легких и увеличился их объем, появился рефлекс выныривания. Грудная клетка подвижна, что позволяет ей сжиматься под давлением воды. Благодаря этому, воздух выталкивается из альвеол в дыхательные пути и азот попадает в кровь в ничтожном количестве, вполне безопасном.

Все описанные адаптации характерны прежде всего для морских млекопитающих /китообразные и ластоногие/. Кроме них, к нырянию приспособленны немлекопитающие животные, имеющие легкие /крокодилы и некоторые черепахи, амфибии, двоякодышащие рыбы/. Им также могут быть в той или иной степени свойственны вышеперечисленные адаптапии /клапаны в дыхательных путях, перераспределение кровотока, устойчивость тканей к повышенному содержанию СО₂/. Но у них есть и своеобразные приспособления. Основное из них - способность дышать не только атмосферным воздухом, но и кислородом, растворенным в воде. Для этого служат различные органы /кожа у амфибий, выросты слизистой полости рта и глотки у черепах, жабры у двоякодышащих рыб/. Кроме того, при достаточно низкой температуре у этих холоднокровных животных так сильно замедляется обмен, что они могут обходиться минимумом кислорода /напр., некоторые черепахи, зимующие на дне водоемов/.

2 Для чего может использоваться растениями и животными прозрачность Всего тела, его отдельных частей, тканей?

Прозрачность органов и тканей служит для проведения света. С физической точки зрения этот процесс можно разделить на 4 категории: а/ проведение с последующим отражением, б/ проведение для поглощения, в/ проведение с преломлением и последующим поглощениям, г/ проведение насквозь /полная прозрачность тела/.

В категории а/ можно отметить следующие случаи: прозрачность покровных тканей растений для фотосинтеза /для этого же служит прозрачность тканей животных, содержащих симбиотические водоросли/, для биосинтеза пигментов; для поглощения света различными таксисными пигментами /фитохромы и каратиноид-содержащие/; прозрачность покрова животных для биосинтеза витаминов и пигментов для зрения, и фототаксиса.

В категории б/ хорошим прим. яв-ся многие бабочки, имеющие прозрачные, неокрашенные покровы и создающие окраску при отражении света за счет интерференции.

В категории в/ это преломление и фокусировка света в прозрачных тканях глазного яблока животных.

В категории г/ можно выделить два случая: маскировка - напр., прозрачность многих планктонных животных /рачков, личинок многих беспозвоночных и рыб/. Мимикрия - прозрачность крыльев бабочек стеклянниц, делающая их похожими на ос.

3. Почему ядовитые вещ-ва не отравляют клетки, в которых эти вещества синтезируются? Предложите несколько возможных объяснений.

1. Токсин находится в клетке в виде предшественника. Образование яда происходит при выходе предшественника из организма.

Некоторые тысяченожки в качестве оборонительного средства выделяют синильную кислоту, токсическое действие которой связано с ингибированием цитохромоксидазы.

Цианбензальдегид через мышечный клапан подается в реакционную галеру, где обрабатывается ферментом.

Аналогичную защиту применяет жук-бомбардир. 2. Токсин находится внутри клетки, но от клеточного содержимого его отделяет мембрана.

Образование токсина происходит в гранулярном эндоплазматическом ретикулуме, затем он транспортируется в аппарат Гольджи и в зигомогеновых гранулах транспортируется из клетки.

Другой прим., стрекательные клетки кишечнополостных содержат капсулу, в которой и находится токсин.

3. Токсины не имеют мишени в организме, который его синтезирует, но имеет мишень в другом организме. К таким токсинам относятся яды, продуцируемые грибами, алкалоиды растений, токсины динофлагеллят и сине-зеленых водорослей.

4. Ученый выдвинул гипотезу, что определение вещ-ва, выделяемые изучаемыми им растениями, защищают их от некоторых видов растительноядных насекомых. Однако обнаружилось, что насекомых этих видов часто находят на этих растениях. Как, по-Вашему, опровергают ли эти факты гипотезу? Почему? Как экспериментально проверить, правы Вы или нет?

Насекомое может находиться на растении, но не вредить ему. Если же насекомое ест растение, то: вещ-во может защищать растение на конкретной стадии - например, начинает вырабатываться у старых растений или, наоборот, только в некоторых частях /только корни, только листья/; Вещ-во может делать растение не несъедобным, а только мало привлекательным, т. е. снижая урон от насекомого, но не до нуля; вещ-во может подавлять лишь одну из стадий жизненного цикла своего врага; среди насекомых этого вида могут встречаться устойчивые формы или часть растений данного вида не выделяет этого вещ-ва; вещ-во может выделяться только после повреждения тканей растения, и те насекомые, которые начинают поедать растение, не успевают нанести большой урон.

Для проверки надо проверить, им-ся ли повреждения на растении после пребывания на них насекомых, повреждаются ли все части растений - сравнить наличие вещ-ва в разных частях растений. Можно проверить уровень повреждения растения, если оно явл-ся единственным для пищи. И если у насекомого есть др. источники пищи: может оказаться, что растение поедается только при отсутствии др. пищи. Можно проверить, едят ли растение различные стадии животных. Проверить наличие среди насекомых тех, которые способны поедать растение, несмотря на вещ-во. Например, поместить на растение группу насекомых и наблюдать, какие из них наносят вред.

5. У натуралистов возникло предположение, что для роста ряски необходимы ионы кальция. Они поставили следующие эксперименты: один из них выращивал ряску в дистилированной воде, и ее рост сильно замедлился Второй добавил в воду Na₂SO₄ и рост ряски также замедлился /это было сделано для того, чтобы связать кальции в виде CaSO₄. Третий добавил в воду CaHPO₄, и рост ряски заметно усилился /все трое в качестве контроля использовали водопроводную воду/. Они написали об этом статью, в которой утверждали, что их предположение доказано, но редактор научного журнала не принял ее, заявив, что результаты экспериментов неубедительны. Чем он мог мотивировать свое решение?

Ионы кальция нужны растениям для правильного формирования клеточной стенки, поддержания кругового движения цитоплазмы /зачем это надо, неясно, но без этого плохо/, регуляции некоторых химических процессов и много др. Поэтому Ca действительно может влиять на рост ряски. Т. е., в ответе надо критиковать сами эксперименты, а не то, что хотели проверить натуралисты.

Запишем результаты опыта в таблице:

N│            Состав воды           │ Рост ряски
─┼───────────────────┬──────────────┼──────────────
 │        опыт       │  контороль   │
─┼───────────────────┼──────────────┼──────────────
1│дистилят           │  водопров.   │      <
 │                   │              │
2│водопров. + Na2SO4 │  водопров.   │      <
 │                   │              │
3│водопров. + CaHSO4 │  водопров.   │      >>
 │                   │              │

Критика опыта N1: в воде отсутствуют всякие ионы /а если вода свеже перегнанная, то и О₂/. Из-за какого иона замедлился рост неизвестно /скорее всего из-за недостатка жизненно важных макроэлементов азота, калия, фосфора; кальций - микроэлемент, если нет любого из макроэлементов, то никакие количества Са не помогут/.

Критика опыта N2: сообщил ли автор редактору, сколько добавлено? Весь ли кальций осажден? Может быть, его осталось хоть и не много, но достаточно? В этом растворе сильно повысилось содержание натрия, а если сульфата добавили очень много, то и сульфат-аниона. Может быть ряска не выносит, когда много натрия? Кроме того, в виде сульфатов могли осесть некоторые необходимые ряске микроэлементы.

Критика опыта N3: в растворе повысилась концентрация не только кальиия, но и фосфата. Фосфат - жизненно важный микроэлемент. Не он ли стимулировал рост ряски? Это не проверено. Гидрофосфат - анион может диссоциировать, или, наоборот, присоединять протон. Это повлияет на pH среды, что тоже может активировать рост ряски.

Критика всех опытов вместе: из формулировки вопросы неизвестно, в одинаковых ли условиях ставились опыты. Различались ли состав водопроводной воды, длина светового дня? Наконец, одинаковым ли образом исследователи измеряли рост ряски /вдруг один под "ростом" подзазумевал частоту отпочковывания дочерней пластинки, а др. прирост сырого веса?

6. У некоторых птиц и членистоногих самцы перед спариванием преподносят самкам "свадебный подарок" /пищу или др. предметы/. Как могла возникнуть в эволющии такая особенность поведения и в чем её приспособительный смысл?

Биолог. смысл "свадебных подарков" разнообразен, и вариантов ответа здесь м. б. очень много. Примерная классификация "свадебных подарков" такая:

1. Принудительное спаривание /с помощью подарка самец привлекает самку; пока самка ест подаренную пищу, происходит копуляция /скорпионовая муха/.

2. Подарок играет роль сигнала, сообщающего самке, что перед ней: а/ особь такого же вида, б/ особь противоположного пола, в/ особь, готовая к спариванию и т. д. Поведение самки, должным образом реагирующей на подарок, также выполняет сигнальную роль.

3. Ритуал преподнесения подарка, позволяет самке выбрать "хорошего" самца /напр., самого миролюбивого, хорошего родителя; самец отрыгивает пищевой комок/. Такое ритуальное кормление показывает, насколько активно самец будет участвовать в выкармливании птенцов.

4. Подарок может играть не только ритуальную роль: самка перед откладкой яиц получает дополнительную пищу /показано, что у крачки ритуальное кормление влияет на вес яиц/.

5. Еще один вариант - "подарок-отвлечение": у пауков самцы приносят пищу, чтобы не быть съеденным сразу после копуляции.

Наиболее примитивный способ спаривания - принудительная копуляция, поэтому такое использование "свадебного подарка" можно считать первичным. Ритуал преподнесения "свадебного подарка" мог возникнуть, если самцы и самки кормились вместе. Самец, отдававший самке добычу, получал преимущества при спаривании, вперед более "жадным соперником", при этом его потомство оказывалось более многочисленным.

Все перечисленные варианты использования "подарочного ритуала" могли возникнуть как непосредственно в ситуации совместного кормления, так и из принудительного спаривания /т. е. могли появиться подарки-сигналы/: пища перестала выполнять отвлекающую роль и превратилась в источник информации. Постепенно ритуальное кормление все более формализовалось: пищу заменяли предметы, имеющие чисто ритуальное значение /различные камешки, палочки и т. д./

7. На территории, занятой рыбами А и В, акклиматизировали рыб вида С. При этом численность А упала до нуля, а численность вида В сначала уменьшилась, потом стала возрастать и превзошла первоначальный уровень. Предложите различные объяснения этих фактов.

1. Эти два вида /А и В/ конкурировали за какой-либо ресурс /напр., пищу/. Третий вид /С/ - хищник, после своей акклиматизации начал есть их обоих, поэтому численность А и В сначала уменьшилась. Вид А по какой-либо причине поедался больше этим хищником /напр., хуже укрывался, им. более заметную окраску или лучшие вкусовые качества/ и в какой-то момент исчез. Вид же В, освобожденный от конкуренции, увеличил свою численность, т. к. ущерб от конкуренции был для него существенно больше, чем от хищничества.

3. Вид С не хищник, а более сильный конкурент, причем вид А был, вероятнее всего, стенофагом, а вид В мог есть как пищу вида А, так и что-нибудь др. Далее может быть два варианта:

а/ Этого "чего-нибудь" было много и м. б., не насл. изменением, а так, пост-транслок. модификацией ферментов, вид С перешел на новую пищу.

б/ Нигде в вопросе не сказано, что вид С существовал долго, вполне возможно, что он "сделал свое дело" и вымер: напр., не смог размножаться в данной местности или его мальки гибли в очень большом количестве и т. д. Поэтому вид В мог после ситуации, описанной выше, "пересидев" время существования вида С на побочном корме, занять и А, и Б.

3. Можно также представить, что вид С изменил среду обитания /напр., съел водную растительность/; дальнейший мех-зм, как в случае 2а/. Также воздействие вида С может выражаться в заражении А и В паразитом.

4. М. б., вид А был хищником для В, а вид С - для А, а колебания вила Б были опосредованы.

10 класс

1. В плазме крови содержится большое количество белка альбумина. Как проверить гипотезу о том, что он синтезируется в клетках печени?

Ответ: Если известен некий фермент и реакция, в которой он является катализатором, нет ничего проще, чем установление наличия данного белка в некоторой выделенной фракции - если в присутствии выделенного вещества идет реакция, значит, фермент в наличии. Но альбумины не являются ферментами, и тут дело обстоит несколько сложнее. Можно предложить несколько соображений по говоду определения альбумина:

1. Выделение альбумина из плазмы кролика /например/. Далее введение кроличьего альбумина мыши /например/. У мыши в крови содержится свой альбумин, но его аминокислотная последовательность отличается от таковой у кроличьего альбумина, поэтому воспринимается организмом мыши как чужеродный белок. В результате - в организме вырабатываются антитела к кроличьему альбумину. Их также можно выделить. Далее их используют так: берут срезы различных органов кролика /печени, селезенки, поджелудочной железы и т. д. / и обрабатывают их /в специальных условиях/ данными антителами. В тканях, в которых есть альбумин, происходит реакция агглютинации, т.е. "склеивание" белка и антитела к нему. Теперь такой аспект: то, что интересующая нас реакция прошла, мы можем узнать, если антитела будут определенным образом помечены. Пометить их можно, например, крупинками коллоидного золота /оно будет видно как электронноплотное вещество на электронной микрофотографии/, люминисцирующим или каким-нибудь другим определенным красителем. После отмывания среза при наличии альбумина останутся вышепересиленные "следы".

2. В клетках, в которых синтезируется некий белок, всегда много м-РНК зтого белка. /Здесь надо сделать такую оговорку: известны случа, когда в клетке есть много м-РНК, но данный белок в ней не синтезируется или синтезируется в малых количествах. Не совсем понятно, почему это происходит, но замечено, что такие клетки были ранее активными синтезаторами данного белка. Так что, имея информацию о наличии м-РНК в клетке, можно считать, что она активно синтезирует /синтезировала/ нужный нам белок. / Определение последовательности нуклеотидов в данной м-РНК - дело вполне посильное для современной науки. Исследователь может располагать плазмидой /кольцевой бактериальной ДНК/, в которую встроен данный ген /последовательность нуклеотидов, кодирующих данный белог, которая комплементарна последовательности нуклеотидов в в м-РНК/. Нетрудно догадаться, что если обрабатывать каким-либо образом приготовленные клетки /хотя бы те же срезы/ такой ДНК, то ДНК и РНК "слипнутся" по всей длине гена. Опять же ДНК нужно чем-либо метить, чтобы после промывания можно было увидеть в клетке соответствующие "следы".

З. Гепатоциты печени прекрасно живут в тканевой культуре. Хорошо отмыв их от крови /в которой в большом количестве содержится альбумин/, можно через некоторое время анализировать состав белков, которые они выделяют. Методы определения могут быть разными.

Неудачные ответы:

1. Удалить печень и наблюдать динамику альбумина в крови. Понятно, чем плох данный способ: кроме того что данный белок может синтезироваться не только в печени и реакцией организма может быть просто увеличение выработки альбумина, в оставшемся органе, при такой травме организма, как удаление печени, не может быть и речи о сколь-нибудь длительном существовании оного. А после смерти за динамикой следить уже будет нельзя.

5. Существует еще возможность наблюдения за печенью во время заболеваний оной /или же даже травмировать печень специально, или же ампутировать а часть ее/. Способ тоже не хорош, ибо тут придется также следить за динамикой альбумина, а его количество может не изменяться, если гепатоциты оставшейся, скажем, половины печени вдвое увеличат выработку белка.

2. Отставной поручик А. М. Чебурков прочел книжку по генетике и узнал, что во втором поколении наблюдается расщепление 3:1. Он решил проверить это экспериментально, поставив опыты на борзых со своей псарни. Поскольку собаки были породистыми и разнообразия по окраске и другим легко заметным признакам не было, Чебурков выбрал следующий признак: одни одни собаки, обнюхивая столбик, двигались вокруг него по часовой стрелке, а другие - против. Алексей Михайлович скрестил самку, двигавшуюся по часовой стрелке, с самцом, двигавшимся против. Все потомство этой пиры двигалось вокруг столбика по часовой стрелке в полном согласии с законом о единообразии гибридов первого поколения. Однако во втором гибридном поколении никакого расщепления не наблюдалось. Все собаки опять двигались по часовой стрелке. Эти результаты заставили Чебуркова разочароваться в науке. А как сможете объяснить их Вы? Какие эксперименты можно поставить для проверки Вашей гипотезы?

Ответ: Возможно, что признак, который изучал А. М. Чебурков, не наследуется, а приобретается в результате подражания матери. При этом щенки, выращенные не своей матерью, будут проявлять признаки приемной матери. Может быть, этот признак определяется генами митохондрий и передается по материнской линии с цитоплазмой яйцеклетки. При этом не будет наблюдаться расщепления ни в одном поколении и при любом скрещивании потомки будут обладать материнскими признаками.

Не исключено, что наследуется способность производить потомство с определенными поведенческими признаками или способность воспитывать эти признаки у потомства. В этом случае проявление менделевского наследования отстает на одно поколение от обычных схем:

ПРИЗНАК:        "по стрелке"    "против"

р               о+ АА              оаа

Г1              Аа /"по стрелке", т. к. мать - "по стрелке"/

Г2              аа, Аа, АА /все/ 2 - "по стрелке" т. к.
                генотип матери - "по стрелке"/ ;

/Потомки самок с генотипами АА и Аа - "по стрелке", с генотипом аа -
"против"/

Возможно, что взятый для скрещивания самец нес мутацию в своих половых клетках, в результате которой образовался тот же аллель, что был у самки. Для подтверждения менделевского характера наследования этого признака опыт нужно просто повторить, но с большей выборкой и большим числом поколений /последние две из приведенных гипотез/.

3. Известно, что в тканях голожаберного моллюска имеются клетки, содержащие хлоропласты, идентичные хлоропластам растений. Как установить, откуда они там взялись? Если из растений, то как выяснить, из какого именно вида?

ОТВЕТ: Прежде всего, следует, заметить, что формулировка вопроса немного провокационна. Что значит "если из растений"? Хлоропласты могут "взяться" только из растении. Кроме того, из формулировки неясно, находятся ли в тканях моллюска целые растительные клетки /например, симбиотические водоросли, как у коралловых полипов, гидр и планарий/, или в клетках самого моллюска находятся хлоропласты растений. На самом деле, верно второе. Хлоропласты растений попадают в специализированные клетки моллюсков. При отсутствии растительных ядер хлоропласты не могут делиться. Однако, какое-то время жить и фотосинтезировать в животной клетке они могут. Хлоропласты эти происходят из тех крупных /зеленых, красных и бурых) водорослей, которые служат пищей данному моллюску. Этот экзотический факт школьники знать не обязаны. Поэтому они будут сами придумывать различные возможные варианты ответа.

Ниже приводятся четыре варианта, которые удалось придумать авторам вопроса:
1. Хлоропласты передаются от матери потомству через яйцеклетку.
2. Одноклеточные свободо живущие водоросли вселяются в организм моллюска /и передают в его клетки свои хлоропласты/.
3. Моллюск питается водорослями, при этом хлоропласты попадают в клетки из кишечника.
4. Моллюск питается коралловыми полипами, планариями и другими животными, внутри которых живут симбиотические водоросли, хлоропласты этих водорослей попадают в клетки моллюска.

Легко проверить первую гипотезу: надо посмотреть, встречаются ли хлоропласты в яйцеклетках моллюсков. Ответ здесь известен - не встречаются. Гипотеза 1 не верна. Но поскольку она биологически разумна /через яйцеклетку животных могут передаваться, например, спирохеты/, то данную гипотезу следует оценивать положительно.

Чтобы разобраться с гипотезой 2, надо выяснить, вселяются ли одноклеточные водоросли в организм моллюска. Это можно сделать, изучая разные ткани моллюска под микроскопом. Кроме того, хлоропласты одноклеточных и многоклеточных водорослей иногда /хотя и не всегда/ отличаются по строению. Если хлоропласты в моллюсках отличаются от хлоропластов одноклеточных водорослей, зто поможет отвергнуть гипотезу 2, а заодно и 4.

Разобраться с гипотезами 3 и 4 можно следующим образом. Будем выращивать объекты питания моллюсков /многоклеточные водоросли и коралловые полипы/ в среде, в которой содержатся органические вещества с радиоактивным изотопом углерода. Через определенное время эти соединения попадут в организмы водорослей и полипов, а также клетки симбионтов полипов, и войдут в состав клеточных белков. Теперь скормим меченых полипов и немеченых водорослей моллюскам /или наоборот, или только один из меченых объектов - можно провести все три опыта/, а через некоторое время проверим, меченые у них в клетках хлоропласты, или нет. Наконец, надежным, хотя и относительно трудоемким способом определения видовой принадлежности хлоропластов является установление первичной структуры хлоропластной ДНК.

Как известно, в хлоропластах содержится ДНК, а в ней есть некоторые гены, структура которых различна у разных видов. Есть атласы, в которых собраны сведения о первичной структуре всевозможных генов. Определив первичную структуру хлоропластной ДНК, узнаем, к какому виду относятся данные хлоропласты /или, может быть, выяснится, что мы открыли новый вид/.

4. У многих стайных животных в группе устанавливается иерархия - есть животные-доминанты, которым остальные животные, подчиненные, уступают добычу, территорию и т. д. В чем может состоять биологический смысл установления иерархии?

ОТВЕТ: Механизм доминирования-подчинения позволяет уменьшить напряженность в популяции. Иерархия, устанавливаясь, как правило, в результате прямых столкновений, позволяет в дальнейшем избегать их, умеряя притязания низкоранговых и /с помощью специальных сигналов подчинения/ агрессивность высокоранговых особей.

Считается также, что высокие ранги получают наиболее жизнеспособные, "сильные" особи - целеустремленные, упорные в схватке, отлично развитые и владеющие своим телом. В результате именно они имеют наилучшие условия для выращивания потомства и /в случае конкуренции самцов за самку/ возможность усиленного размножения своих генов (хотя есть прямые наблюдения, показывающие, что корреляция между рангом в иерархии и успехом в размножении высока, но не стопроцентна/. При этом низкоранговые самцы исключаются из размножения, но остаются в популяции и имеют шанс на реванш, что позволяет компенсировать последствия случайного поражения носителя особо ценного генотипа.

Наконец, в тех случаях, когда от размножения отстраняются и низкоранговые самки, иерархия превращается в средство борьбы с перенаселением. Подчиненные особи оттесняются на периферию территории стаи /у стайных/ или в "нейтральные" зоны между индивидуальными участками и смежные биотопы /у территориальных/, где они могут существовать сами, но не могут выкормить потомство. Именно они наиболее часто становятся жертвами хищников, первыми гибнут от бескормицы и т. п., т. е. составляют главную часть "дани" популяции внешней среде. В то же время эта группа наиболее активна в плане расселения, освоения новых территорий и биотопов. Наконец, в случае катастрафической избирательной гибели значительной части популяции "периферийные" особи играют роль резерва для восстановления численности.

3. Оценить численность мелких млекопитающих: а) по следам на снегу, б) по количеству погрызов на приманках, в) по частоте попадания в ловушки-давилки, г) по частоте попадания в цилиндры, вкопанные в землю вровень с краем. Какие из зтих способов, по-Вашему, более точны? Какие ошибки и неточности могут возникнуть в каждом случае? Предложите другие способы.

При определении численности мелких млекопитающих по следам на снегу возможны следующие ошибки: завышенность или заниженность данных в зависимости от выбора территории /площадки/ для подсчета следов. Возможно также, что на площадке несколько раз пробегала одна и та же особь /площадка находится около ее норы и т. п./. Аналогичные ошибки могут возникнуть при определении численности по погрызам на приманках, поскольку погрызы указывают число голодных особей, а не их общее число. Подсчитать долю голодных особей в популяции довольно сложно. Кроме того, в этой случае трудно определить также видовой состав млекопитающих.

С наибольшей точностью определить численность млекопитающих можно, скорее всего, по частоте попадания в давилки. Но и этот способ позволяет определять количество лишь тех особей, которые наиболее активны. Например, известно, что самцы ряда видов попадают в ловушки чаще самок, а в определенные сезоны поставляют до 100% пойманных особей. Точность этого способа тоже зависит от выбора места для давилок.

Способ подсчета по попаданию в ловчие цилиндры неудобен тем, что в течение нескольких дней в них могут оказываться одни и те же животные /зарегистрированные один раз и выпущенные на волю/.

Численность млекопитающих можно также определять по количеству убежищ /нор/ на определенной территории /с учетом социальной структуры вида/; по встречаемости в желудках, погадках и экскрементах хищников /при известной плотности поселения последних/; методом поквадратного тотального кочергования территории и т. п.

6. Каковы, по-Вашему, причины вымирания крупных систематических групп живых организмов /ранга отряда или порядка и выше/ за относительно короткие геологические сроки /несколько миллионов лет/? Обоснуйте Ваш ответ.

Для начала нужно уяснить себе, много ли известно именно таких случаев вымирания /за исключением всем известных динозавров/. Подобное вымирание наблюдалось в конце докембрия среди многих групп беспозвоночных /некоторых - очень высокого ранга/, в середине девона для некоторых относительно крупных групп растений, в середине перми для многих представителей болотной флоры каменноугольного периода, для массовых вымираний многих групп /а не только архозавров/ в конце мелового - начале палеогенового периодов. Сам факт вымирания считается доказанным тогда, когда ни в одном из вышележащих геологических слоев не удается зафиксировать ни одного представителя данной группы. Выделяют несколько типов причин вымираний, в том числе и для крупных групп за короткое время.

А. Абиотические причины.

1. Постепенные /эволюиионные/ изменения окружающих условий, если при этом группа не может ни мигрировать в районы с подходящими условиями, не приспосабливаться к изменениям.

Катастрофическое изменение условии среды. Они, по-видимому, как раз больше отвечают за "внезапность". Придумать здесь многое можно, но ни одна из причин не показана реально имевшей место.

Б. Биотические причины. Их гораздо больше.

1. Конкурентное вытеснение. Если одна из конкурирующих групп в чем-то превосходит другую, вторая, не имея опять-таки других возможностей, вымирает. Здесь годится пример с вытеснением в большинстве фитоценозов голосеменных покрытосеменными.

2. Хищничество. Прямо доказать причастность таких факторов к вымираниям невозможно /а в расширенном толковании сюда относятся и эпидемии/, но исключить нельзя.

3. Изменения других экологических взаимодействий. Например, в случае симбиоза вымирание одной группы влечет за собой вымирание другой. Если одна из групп создает субстрат для другой /как, например, кораллы,/ результат тот же.

4. Общее нарушение связей в экосистемах. Подобное предполагается как раз для позднемеловых вымираний. Считается, что неконтролируемые изменения одного из компонентов сложных систем /а экосистомы-несомненно сложные системы/ приводит к непредсказуемым и катастрофическим изменениям других компонентов. Это, в частности, составляет содержание популярной в последнее время математической теории катастроф.

5. Антропопогенные воздействия. Этот фактор играет роль лишь со времен плейстоцена и вымирания крупных групп, по всей видимости, пока на вызвал. Впрочем, истребление таких групп человеком не исключается в будущем.

Отдельные исследователи говорят также, что, в противоположность приведенным внешним причинам вымирания, существуют и внутренние причины. По их мнению, к такому результату приводят быстрые приспособления при низких затратах с низким коэффициентом полезного-действия /КПД/. Когда в процессе эволюции появляются формы с более высоким КПД этих приспособлений, прежние организмы вымирают. Считаютт также, что чрезмерная специализация /сверхприснособленность/ таксона из-за своей узости и жесткости способствует вымиранию его при любых серьезных изменениях условий.

7. Как, по-Вашему, будет происходить заселение жывыми существами небольшого островка вулканического происхождения, возникшего рядом с материком? Нарисуйте график зависимости количества видов, живущих на острове, от времени, прошедшего с начала его заселения. Подробно объясните график. Какие стадии можно выделить в процессе заселения?

ОТВЕТ: Приводим график /из книги П. Джиллера "Структура сообществ и экологическая ниша"/:

Различаются следующие этапы:

1. Первичная колонизация. Очень быстрый процесс, в конце которого устанавливается равновесие между населяющими остров видами без взаимодействия между ними, или квази-взаимодействие.

2. Этап взаимодействия. В результате взаимодействия число видов, населяющих остров, может сильно уменьшится.

3. Дальнейшая адаптация друг к другу /коадаптация/ даст так называемое ассортативное число видов - большее, чем на первой стадии. Организмы "уплотняются", уменьшая свои экологические ниши, а в освобождающиеся промежутки "встревают" новые виды.

4. Эволюционный этап. Началась биологическая эволюция видов, как правило, ведущая к дифференциации видов на узкоспециализированные. Их становится еще больше.

В качестве примера можно привести заселение острова Кракатау после знаменитого извержения вулкана, уничтожившего все живое на острове.