Задания адресованы школьникам всех классов, все выполнять не обязательно - можно выбрать те из них, которые вам по вкусу и по силам.
1. Вода - вещество, которое необходимо для жизни любого организма. Сухопутные организмы постоянно теряют некоторое количество жидкости, поэтому им необходимо её возобновлять. Опишите, как разные организмы могут получать, распределять внутри тела и сохранять воду.
У различных организмов поглощение, распределение и сохранение воды происходит по-разному, поэтому рассмотрим несколько примеров.
Животные. У животных в основном встречается два способа поглощения воды: поглощение поверхностью тела (вода поступает через покровы) и питьё (вода поступает через пищеварительную систему). Эти два способа могут использоваться одними и теми же животными, напрмер многие земноводные могут и пить, и поглощать воду через покровы. Заметим, что у сухопутных животных (о которых шла речь в вопросе) поглощение воды поверхностью тела встречается не слишком часто. Это понятно: если вода через покровы может проходить снаружи внутрь тела, то через проницаемые покровы она может и выходить наружу (испаряться). Значит, животное будет быстро высыхать. А это для наземного существа - большой недостаток. Поэтому проницаемые для воды покровы ограничивают возможные места обитания на суше. Чаще всего такими покровами обладают паразиты, организмы, живущие во влажной почве или постоянно связанные с водой (например, лягушки).
Распределение воды в организме происходит обычно через соединительные ткани или жидкости внутри организма. У примитивных плоских червей через паренхиму, которой заполнены промежутки между органами; у животных, имеющих полость тела - через полостную жидкость, а у большинства высокоорганизованных животных - через кровь.
Что касается сохранения воды, то для этого в первую очередь сухопутные животные уменьшают испарение с поверхности. Очень удачным решением в этом отношении является хитиновый панцирь членистоногих: даже при небольшой толщине он может быть практически водонепроницаем. Также практически не пропускают воду покровы рептилий и птиц. У этих животных ещё и сведено к минимуму количество желёз, выводящих жидкий секрет, и потери воды за счёт этого также ничтожны.
Кроме того, значительные потери воды могут объясняться необходимостью выводить в растворённом виде продукты обмена веществ. Животные, хорошо приспособленные к наземному образу жизни, минимизировали и эту "статью расходов". Так, рептилии и птицы выволят продукты обмена в виде малорастворимой мочевой кислоты, поэтому моча у них густая, кашицеобразная, и воды с ней теряется совсем мало.
Запасание воды в организме свойственно в основном тем наземным животным, которым приходится переживать периоды засухи. Многие животные такие периоды проводят во влажных укрытиях в состоянии спячки и не имеют специальных водозапасающих систем. Но известны случаи, когда, например, жабы запасают большое количество воды в мочевом пузыре. А некоторые животные (среди них наиболее популярным примером, который многие упоминали в работах, является верблюд) в качестве источника воды запасают жир, при окислении которого выделяется вода.
Растения. Высшие наземные растения в основном поглощают воду из почвы при помощи специально предназначенных для этого корней. Однако некоторые сухопутные растения способны всасывать воду и поверхностью тела. Многим известно, что такой способностью обладают мхи, которые вообще не имеют нормально развитых корней.
Для проведения воды у наземных растений существует специальная водопроводящая ткань ксилема (или древесина). Она позволяет поднимать воду из почвы на значительную высоту - например, снабжать водой листья таких высоких деревьев, как секвойи. На относительно небольшие расстояния вода может распространяться по плазмодесмам, соединяющим клетки растительных тканей, а также по системе целлюлозных клеточных стенок, которые пропитываются водой, как промокашка.
Для сохранения воды в теле и уменьшения испарения наземные растения имеют покровные ткани: Эпидермис - живая ткань, которая покрывает молодые органы растения и не пропускает воду за счёт того, что клетки эпидермися покрыты тонким слоем воскоподобной кутикулы. И пробка - ткань, состоящая из мёртвых клеток, стенки которых пропитаны водонепроницаемым веществом суберином. Ею покрыты в основном старые стволы деревьев. Но растение не может позволить себе полностью изолироваться от окружающей среды. Ведь для фотосинтеза и дыхания необходим газообмен, а при этом неизбежно будет происходить испарение. Поэтому растения имеют отверстия в покровных тканях (в эпидермисе - устьица, в пробке - чечевички), через которые происходит контролируемое испарение. Особенно много устьиц на листьях, которые к тому же для улучшения фотосинтеза имеют большую площадь поверхности. Поэтому растения, которые переживают отдельные периоды недостатка воды, обычно сбрасывают на это время листья. А те, что постоянно растут в засушливых местах, стараются разными способами уменьшить испарение. Например, превращают листья в иголки, помещают устьица в желобки или ямки, прикрывают их волосками и т. п.
Многим растениям засушливых мест свойственно также запасание воды в собственном теле. Классическим примером такого растения, про который вспоминали почти все отвечающие, являются кактусы.
Что касается водорослей, то они редко встречаются в качестве сухопутных организмов, и приспособления сухопутных водорослей специально рассматривались в ответе на вопрос N 6 Турнира Ломоносова 2005 года.
Грибы. Сухопутные грибы обычно существуют в достаточно влажных условиях. Их основное тело - состоящая из нитей (гифов) грибница, - развивается в почве, в мёртвых телах растений и животных (например, в упавших стволах деревьев). Также среди грибов много паразитов. Во всех случаях вода поступает в грибницу через поверхность тела. Тем же способом грибы поглощают и питательные вещества, поэтому для них невозможно наличие водонепроницаемых покровов, это противоричит их жизненной стратегии. Специальные приспособления для распределения воды в тонком нитевидном теле также не нужны. Поэтому приспособления для защиты от высыхания встречаются у грибов крайне редко, только у плодовых тел, да и то не у всех, а только у тех, которым приходится долго существовать на воздухе, например, у некоторых трутовиков.
Микроорганизмы. Под этим названием мы сейчас будем понимать простейших и бактерий. Для них общим является то, что они практически неспособны существовать вне жидкой среды. Поэтому и на суше они живут там, где есть хоть немного воды, часто являясь паразитами. Весь обмен веществ с окружающей средой, в том числе и водный, происходит у них через поверхность тела. В условиях недостатка воды они нормально функционировать не могут, и основной стратегией спасения от высыхания у них является переход в покоющееся состояние (спору, цисту и т. п.), когда клетка перестаёт выполнять основные жизненные функции, окружается плотной водонепроницаемой оболочкой и в таком виде сохраняется до тех пор, пока условия не станут подходящими. Если в ответах школьников такая возможность рассматривалась, то она оценивалась положительным баллом.
2. Считается, что есть признаки, свойственные растениям, и признаки, свойственные животным. Однако известны организмы, сочетающие в себе те и другие признаки (например, эвглена зелёная). Назовите как можно больше других организмов, которые обладают свойствами животных и растений одновременно. Какие именно признаки животных и растений им присущи?
Традиционно (и подобного мнения придерживается большинство школьных
учебников) к признакам растений относят:
1. способность к фотосинтезу (то есть способность получать органичекие
вещества из неорганических, используя при этом энергию света);
2. наличие в клетках пластид, необходимых в первую очередь для
осуществления фотосинтеза;
3. относительная неподвижность;
4. неограниченный рост;
5. запасное вещество - крахмал;
6. оболочка клетки включает клеточную стенку, которая состоит из
плотных веществ, обычно из целлюлозы или веществ, подобных ей.
Признаками животных считают:
1. гетеротрофное питание (то есть получение органических веществ за счёт
поглощения других организмов или их останков);
2. отсутствие пластид;
3. преимущественная подвижность;
4. ограниченный рост;
5. запасное вещество - гликоген;
6. оболочка клетки не имеет целлюлозы, мягкая, не ограничивает
подвижности клетки.
Хотя в ряде случаев из этого набора признаков имеются исключения (например, разнообразие запасных веществ не ограничивается исключительно крахмалом и гликогеном), школьники в основном упоминали в своих ответах именно эти признаки и, исходя из них, приводили примеры организмов, сочетающих в себе растительные и животные черты.
Так Эвглена зелёная (о которой шла речь в вопросе) питается на свету афтотрофно. Она имеет хлоропласты и положительный фототаксис (движется к свету), но при отсутствии света эвглена утрачивает хлорофилл и переходит к гетеротрофному питанию, поглощает органические вещества. Такое поведение присуще многим эвгленовым и другим простейшим, например хризоамёбам. Стоит отметить, что на уровне простейших вообще грань между растениями и животными весьма размыта. Многих одноклеточных невозможно однозначно отнести ни к растениям, ни к животным, что часто заставляет систематиков выделять простейших в отдельное царство. Можно ещё привести в пример ночесветку - эта водоросль относится к отряду динофлагеллят, но в отличие от других представителей этого отряда (типичных водорослей) питается гетеротрофно.
Если школьники говорили в своих работах о простейших и приводили соответствующие примеры, это засчитывалось как правильный ответ.
Довольно часто в качестве другого примера приводили "хищные" растения (росянку, венерину мухоловку и другие). Эти растения обитают на почвах, бедных питательными веществами (как правило, азотом), продуктов, получаемых путём фотосинтеза, недостаточно для жизнедеятельности такого растения, поэтому они и "научились" ловить и переваривать насекомых. Некоторые тропические виды "хищных" растений ловят и переваривают мелких ящериц и лягушек.
Также в ряде работ говорилось о растениях, лишённых хлорофилла, и поэтому неспособных к фотосинтезу и питающихся гетеротрофно. Как правило это растения-паразиты, такие как петров крест, подъельник, заразиха и другие. Менее известно существование полупаразитов, которые совмещают фотосинтез с гетеротрофным питанием.
Особое место занимают грибы, которые также можно считать организмами, сочетающими в себе признаки растений и животных. Хотя грибы относятся к отдельному царству, многие школьники говорили о них в своих работах, и такие ответы получали положительный балл. К растительным свойствам грибов можно отнести неограниченный рост, размножение при помощи спор, которое присуще и многим растениям. К животным - наличие в клеточной оболочке хитина, который, как многим хорошо известно, имеется также у членистоногих. В качестве запасного питательного вещества в клетках откладывается гликоген, а питание осуществляется путём поглощения органических веществ (гетеротрофно).
И, наконец, ещё один случай, когда можно говорить о совмещении растительных и животных черт - симбиоз животного (гетеротрофа) с растением (автотрофом). Примером таких взаимоотношений могут служить лучевики - в цитоплазме этих простейших часто содержатся одноклеточные симбиотические водоросли - зелёные (зоохлореллы), или желтоватые (зооксантеллы). Они снабжают лучевика кислородом, и служат ему пищей. Кораллы, в их тканях также живут симбиотические водоросли, их роль до конца ещё не ясна, но предположительно они необходимы для нормального формировании известкового скелета. В спикулах некоторых известковых губок также содержатся симбиотические водоросли. В этом случае, конечно, не совсем корректно говорить о признаках растений и животных у одного организма. Однако животные, имеющие в своём теле симбионтов-растений, часто приобретают "растительные" черты в облике. Так, многие кораллы напоминают ветви деревьев или слоевища водорослей. Возможно, такое внешнее сходство не случайно, а связано с необходимостью обеспечить своим симбионтам оптимальные условия существования.
3. Живым организмам свойственно в той или иной степени восстанавливать повреждённые части тела. Это свойство называется регенерацией. У ящерицы, например, отрастает оторванный хвост. Приведите примеры регенерации у других животных. Как вы думаете, в какой мере регенерация свойственна человеку? Какие свойства тканей могут способствовать регенерации?
Регенерация - восстановление организмом утраченных или повреждённых органов и тканей, а так же восстановление целого организма из его части - важное свойство живых организмов - оно делает их более устойчивыми к внешним воздействиям, повышает их выживаемость и увеличивает шансы на оставление потомства.
Основное условие для регенерации - способность клеток, образующих ткани и органы, к делению и росту. В общем случае, способность к регенерации тем выше - чем проще устроены ткань, орган и сам организм, и чем ниже степень дифференцировки составляющих их клеток. Для высоко организованных тканей и органов, со сложной специфической функцией, регенерация часто будет не полной - восстанавливается не весь объём повреждённых тканей, не будет полностью восстанавливаться тонкая структура и функция. В случае частичного восстановления функции может происходить её компенсация - утраченную функцию будут брать на себя другие, неповреждённые части.
Во многих органах существуют специальные ткани, служащие для их роста и регенерации - они содержат клетки, принадлежащие к тому же типу, что и вся ткань, но находящиеся на более низких стадиях дифференцировки - за счёт этого они обладают более высокой способностью к делению и могут развиваться в разные виды клеток этой ткани, таким образом, более полно восстанавливая структуру и функцию ткани. Так, например, рост и регенерация кожи происходит за счёт росткового слоя, однако, если обширное повреждение затрагивает и его, то регенерация будет сильно затруднена.
Для многих клеток характерно ограниченное количество делений - после определённого количества делений на стадии эмбрионального развития организма, клетки взрослого организма утрачивают эту способность. У человека это относится, например, к нейронам (клеткам нервной ткани), кардиомиоцитам (клеткам сердечной мышцы). В случае нервной ткани неспособность нейронов к делению у взрослых организмов обоснована - ведь обновление нейронов будет нарушать уже сформированные нервные связи и процессы памяти. А вот поверхностный покров - кожа с её производными (волосы, чешуя, перья) - необходим и приспособлен, в первую очередь, для защиты от агрессивного воздействия окружающей среды, при этом часты повреждения, поэтому для него свойственная высокая степень регенерации и роста клеток росткового слоя. В случае невозможности восстановления поражённого органа специфической тканью, восстановление будет идти за счёт соединительной ткани - в этом случае фактически образуется рубец, восполняющий дефект ткани, но не восстанавливающий функцию. В последнее время появились данные об обнаружении в нервной ткани ранних предшественников нейронов, а в сердечной мышце ранних предшественников кардиомиоцитов - которые, вероятно, при определённых условиях, могут начинать делиться и восстанавливать нормальную структуру тканей.
Высокая степень регенерации характерна для кишечнополостных и червей, вплоть до восстановления целого организма из его части. Иглокожие и членистоногие способны восстанавливать утраченные конечности. Земноводные и рептилии также способны частично восстанавливать утраченные конечности и хвост. Для птиц и млекопитающих возможно восстановление поверхностных покровов, срастание переломов костей и регенерация некоторых внутренних органов, например, печени.
4. Многие мелкие рыбы держатся крупными стаями. Недостатки такого образа жизни очевидны: стая гораздо заметнее и привлекательнее для крупного хищника, да и с кормом в стае, казалось бы, должно быть хуже. А преимущества?
Для того, чтобы ответить на этот вопрос, важно представить, какие выгоды может получить каждое животное в отдельности от жизни в группе особей, ведь если бы собирание в группу было бы невыгодным, то подобная стратегия не обладала бы никакими эволюционными преимуществами, а, следовательно, рыбы, стремящиеся собираться в стаи, скорее всего, выживали бы хуже чем их одиночные родичи.
Для начала давайте попробуем определиться, что же такое настоящая стая, и какие особи входят в её состав. Является ли стаей например рыбки, собравшиеся на прикормку? Ответ - нет. Стаю можно определить как временную группу обычно особей одного вида, которые находятся в одной фазе жизненного цикла, активно поддерживают взаимный контакт и проявляют организованность действий, биологически полезную, как правило, для всех особей данной группы. Внешний облик стаи может изменяться в зависимости от состояния рыб и условий, в которых они находятся.
Большая часть писавших ответ на этот вопрос правильно догадалась, что жизнь в стае защищает от хищника, помогает во время миграций, может способствовать лучшему питанию и размножению. Давайте остановимся на этих и некоторых других преимуществах более подробно.
Защитное значение. Существует несколько различных аспектов защиты от врага. Во-первых, как правильно многие писали, в стае врага замечают быстрее, так как глаз много, поэтому хищнику сложно приблизиться к группе животных на расстояние броска: часть животных может спокойно заниматься своими делами или даже дремать, а часть особей случайно или специально играют роль "часовых". Уплывают рыбки от врага всегда плотными стаями. Как ни странно, подобное поведение спасает их от хищников. Во время погони хищник "дезориентируется" большим количеством мелькающих рыбёшек, он делает много неудачных бросков, в то время как при погоне за отдельной рыбкой хищник её постепенно догоняет и в результате делает один удачный бросок. Следует отметить, что погоню хищнику усложняют всевозможные манёвры стаи. При подплывании к стаи хищника, рыбы расплываются перед ним в стороны, образуя постоянную пустоту перед его мордой, после этого они заходят со стороны хвоста хищника, где находятся в безопасности. Подобное поведение неоднократно моделировалось в лабораторных экспериментах с хищником (щука) и стайками мелких рыбок (густера, плотва, елец). Таким образом, хищник затрачивает гораздо больше энергии, чем получает её. Кроме того, если рыбки собраны в стаи, то вероятность их встречи с хищником гораздо меньше, чем, если бы рыбки были равномерно распределены по водоёму.
Кто-то писал, что крупная стая может напугать хищника. Подобная версия не доказана для рыб, однако заслуживает отдельного внимания, так как известно, например, что стаи птиц в сумерках пугают дневных хищников, таких как ястреб.
Значение стаи при питании. Как ни странно, в стае рыбы находят корм лучше: если кто-то видит пищу, то увлекает за собой всех остальных. Кроме того, в стае зачастую гораздо лучше охотиться, особенно на стайных рыбок! Например, крупные окуни охотятся группами, отгоняя стайки мелких рыбок от укрытий и поедая их. Также стаями могут охотиться ставриды, тунцы и другие хищники. Конечно, совместная охота рыб не так чётко скоординирована, как у дельфинов или других млекопитающих, но всё же гораздо эффективнее, чем одиночная охота на стайку рыб. Кроме того, всем известны такие стайные хищные рыбы, как пираньи. Они способны эффективно охотиться только совместно. При этом совместно они могут одолеть даже крупную жертву.
Интересно, что в скоплениях рыбки больше едят и лучше и быстрее растут. Это было показано в опытах с серебряным карасём.
Значение стаи при миграциях и размножении. Многие рыбы вынуждены мигрировать на длинные расстояния в пределах мирового океана. Зачастую это связано с миграциями к местам размножения (обычно это реки, в которых они родились - так поступают проходные рыбы) и к местам нагула. Существуют расчёты, согласно которым стая рыб, плывущая определённым строем, затрачивает меньшую энергию, что позволяет экономить энергию при долгих перемещениях. Миграции в стае уменьшают вероятность того, что рыбки собьются с истинного пути и заблудятся в просторах мирового океана. Считается, что у рыб есть несколько способов ориентации в пространстве: одним из основных органов чувств, способствующих их ориентированию, является обоняние: во время нерестовых миграций рыбы плывут по градиенту концентрации запаха родной реки, который они запоминают в детстве. После наступления половой зрелости рыбы собираются в огромные косяки, мигрирующие к местам нереста, где происходит размножение.
Массовое скопление во время размножения обеспечивает большую вероятность оплодотворения половых продуктов. Многие писали, что в стае проще найти полового партнёра. Для рыб это не актуально, так как большинство рыб имеет внешнее оплодотворение, т. е. самка мечет икру, а самец её оплодотворяет. В подобных условиях хорошо, если в одном месте собирается много самок и самцов: при этом сильно повышается вероятность того, что половые продукты будут задействованы и дадут начало новому поколению. Неоднократно описаны случаи нереста сельди, которая подходит к берегу. При этом от молок нерестящихся рыб вода в лагунах окрашивается в белый цвет.
5. Известно, что многие животные постоянно обитают в пределах одного и того же участка. Как вы считаете, какие преимущества и недостатки получает животное от обитания в пределах постоянного участка, и почему одни животные охраняют свой участок от других особей своего вида, а другие - нет? Приведите примеры.
Существует множество различных животных, постоянно обитающих в пределах одного участка. Среди них могут быть как одиночные, так и живущие в группе. Спектр питания также может быть разнообразным, однако вне зависимости от этого они получают ряд преимуществ.
Во-первых, на участке находятся различные укрытия и убежища. Хорошо защищённые норы и другие сооружения обеспечивают хозяина участка надёжным укрытием от непогоды и врагов в любое время, кроме того, знание участка позволяет скрыться от погони. Почему-то многие писали, что недостатком обитания на одном участке является то, что хищник хорошо знает, где найти хозяина участка и может его съесть, но ведь хищник не может съесть кого-то больше одного раза! Наоборот, найти животное у себя дома гораздо сложнее. На Звенигородской биостанции проводился следующий эксперимент: в небольшой дом запускали семью полёвок и давали им пожить там несколько дней, потом туда же сажали новых полёвок и сову. Сова через несколько часов съедала новеньких зверей, а освоившихся в данном месте полёвок ей поймать не удавалось.
Помимо этого, в пределах индивидуального участка особь хорошо знает, где и когда можно добыть пищу. Хищники хорошо знают тропы травоядных зверей и места водопоев, таким образом, это даёт возможность подстерегать их. Травоядные обычно обитают на более крупных участках, что связано с пониженной калорийностью растительного корма, а как следствие - необходимости его обильного потребления. У высших приматов, таких как гориллы, живущие семьями, есть старый серебристоспинный вожак, который хорошо ориентируется на местности и знает, где и когда плодоносит какое дерево или где можно поживиться вкусными молодыми листиками, поэтому семья горилл постоянно перемещается по своим лесным владениям в поисках вполне определённого корма. Нечто похожее можно наблюдать и у других приматов, таких как шимпанзе.
Если животное постоянно обитает на определённом участке, то у него формируется сложная система троп, центров активности: где-то он проводит много времени, где-то мало. Обычно есть обособленные места отдыха, кормёжки, ночлега. Особь приспосабливает окружающие условия "под себя", повышая уровень комфорта. В результате жизнедеятельности особи/семьи формируется так называемое биологическое сигнальное поле, которое включает в себя запахи, тропы, норы, всевозможные выделения, а также звуки, визуальные позы и демонстрации. Существует несколько функций подобного сигнального поля:
1. Сообщение другим особям своего вида (и не только) о том, что на этом участке есть житель, кроме того, подобные сигналы зачастую информируют всех пришлых особей о поле, возрасте, статусе, состоянии здоровья и другие характеристики хозяина участка. Это особенно развито у животных с хорошим обонянием: хомяков, варанов и других животных из самых разнообразных групп. В случае, если участок этот охраняется и служит территорией, подобное маркирование предупреждает также об опасности, которая исходит от хозяина територии. В целом они позволяют познакомиться соседям, даже не видя друг друга. Так, если собака постоянно гуляет с хозяином по одним и тем же местам, то она постоянно нюхает метки других собак, ознакамливаясь с новенькими и узнавая старых, параллельно оставляя свои паспортные данные на тех же столбах.
2. Присутствие на одном участке сигналов от самцов и самок позволяет отыскать полового партнёра в период размножения. Особенно это актуально у одиночно-живущих и скрытных хищников, таких как представители семейства кошачьих или куньих. Весной самцы идут по следу готовой к спариванию самки, отыскивают её, и образуют пару. Змеи также выслеживают самок по запаху, который остаётся на земле, после того как там самка проползла. Следует отметить, что предварительное знакомство с партнёром играет немаловажную роль в природе и далеко не все особи готовы образовать пару с незнакомцем, а подобные сигнальные поля позволяют заранее познакомиться.
3. Ещё одним важным свойством биологического сигнального поля является обеспечение психологического комфорта: животное постоянно окружено собственным запахом, следами своей жизнедеятельности, что сильно успокаивает, поэтому если оно встречает на своём участке чужую метку, то тут же перемечивает её сверху, перекрывая сигнал соперника. Так, например, поступает большинство представителей псовых, в частности волки и песцы.
Ещё Сеттон-Томпсон заметил, что некоторые хищники защищают свои владения, причём при нападении на чужака пришлая особь всегда проигрывает в пределах территории хозяина. Тогда он объяснял это тем, что зверь, нарушивший границы территории чувствует свою вину, поэтому неуверен и проигрывает. W. H. Burt определил территорию как охраняемую от сородичей - от всех особей или представителей отдельных половых, возрастных или социальных групп, часть пространства внутри индивидуального участка. В пределах территории животное проявляет агрессивное поведение, направленное на особей своего вида.
Часто можно видеть по весне синичьи или воробьиные драки, сопровождающиеся громкими криками и разлетающимися перьями. Дело в том, что большая часть птиц тщательно охраняет своё гнездо и прилегающее к нему небольшое пространство, не допуская туда других птах. В случае нарушения границ начинается шумная потасовка. Обычно, правда, до драки не доходит. Самцы птиц поют даже после того, как нашли себе самку и построили гнездо, в которое были отложены яйца. Таким образом, они сообщают всем остальным о своем присутствии и занятости территории.
Животные ведут себя агрессивно по отношению к сородичам в том случае, если в данной местности ощущается нехватка каких-то ресурсов: пищи, убежищ, самок. Далеко не все особи одного вида могут завоевать и поддерживать территорию, так как это требует особых затрат сил. Обычно территорию содержат крупные, сильные и взрослые особи, которые могут отразить посягательства со стороны соискателей. Лев охраняет своих львиц от контактов с другими самцами, однако случается так, что другой лев смещает его с позиций главы прайда, занимает главенствующее место. Обычно один лев лишь несколько лет владеет прайдом, а потом смещается более сильным самцом. При этом вновь прибывший лев съедает родившихся от своего предшественника львят!
Естественно, постоянное обитание на одном участке, а тем более его защита не является универсальным жизненным рецептом. Защита территории требует много энергии: шутка ли постоянно драться, прогонять конкурентов, тратиться на всевозможные сигналы! Именно поэтому некоторые животные ведут подобный образ жизни только весной, когда вопрос размножения стоит особенно остро. Косули, которые зимой собираются в небольшие стада и перемещаются по лесу в поисках корма (хотя тоже не хаотично), весной делят лес на отдельные территории и переходят к оседлому образу жизни. Самцы охраняют участки земли, на которых живут самки.
У таких птиц, как тетерева, весной образуется особая форма территории. Происходит это на токах. Самцы охраняют небольшие пяточки земли на небольшом поле, куда каждый год слетаются птицы со всей округи. Самцы издают звуки - "чуфыркают", распушают перья, дерутся, охраняя небольшие клочки земли от других самцов, а к ним приходят самки и на этих маленьких территориях происходят спаривания. Наибольшей популярностью пользуются самцы, территории которых находятся в середине. Парадокс заключается в том, что по-сути они ничего не охраняют. Никаких ресурсов в пределах территории нет. Это такой способ показать себя и дать возможность самкам выбрать наиболее сильного и активного петуха, который, конечно, стоит в центре. Молодые петушки имеют территории по периферии подобного скопления и, конечно, не пользуются популярностью.
Одним из недостатков обитания на одном месте является невозможность обитать там, где корм может закончиться (об этом писали очень многие) или условия в различные сезоны непостоянны. Существует два способа пережить неблагоприятный сезон: залечь в спячку или уйти в лучшие места. Многие копытные совершают долгие многокилометровые миграции. Северные олени весной идут на север в тундру, так как летом там много кормов, обеспечивающих оленей всем необходимым. Зима в тундре, как известно, лютая и снежная, поэтому осенью олени вынуждены откочёвывать на юг, где толщина снежного покрова меньше, и есть возможность добраться до корма. Схожие миграции осуществляют копытные Африки. Однако здесь обилие корма связано с периодом дождей. Многотысячные стада антилоп, зебр, птиц и других животных совершают там регулярные миграции из одного благодатного региона в другой. К слову сказать, они действительно, как и отмечали многие в своих работах, проходят мимо участков хищников, таких как львы, гиены, крокодилы, где подвергаются нападениям с их стороны.
6. В качестве одного из способов борьбы с распространением птичьего гриппа нередко предлагают полное уничтожение в очагах болезни тех птиц, которые могут быть его переносчиками. К каким негативным последствиям для человека и природы могут привести такие способы борьбы с заболеванием? По возможности приведите примеры.
Конечно, истребление всех птиц должно привести к уничтожению основных очагов вируса птичьего гриппа, однако по ряду причин это не является наилучшим решением проблемы. Многие писали, что уничтожение птиц может привести к снижению численности популяций, а как следствие - поставит под угрозу существование отдельных видов, что само по себе является негативным результатом подобных акций.
Другие писали, что при уничтожении птиц важно уничтожать трупы: сжигать или закапывать их, чтобы вирус не распространялся и не передавался другим животным и человеку, что также является правильной версией. Однако известно, что существенная часть птиц несёт в себе одну из модификаций вируса птичьего гриппа, многие их которых в нынешнем состоянии являются безопасными для человека. Это говорит о том, что даже массовое уничтожение пернатых не приведёт к ожидаемым результатам.
Во многих работах встречались рассуждения о том, что птицы в современной биосфере играют важную роль и участвуют в пищевых цепочках и круговороте энергии и вещества в целом, что также правильно. Действительно: птицы - это потребители насекомых, таким образом, они являются консументами второго порядка, ограничивая и регулируя численность травоядных насекомых. Следует отметить, что лишь немногие птицы стали хищниками и падальщиками, способными питаться исключительно позвоночными животными (дневные и ночные хищники, грифы старого и нового света). Даже зерноядные и травоядные птицы выкармливают своё потомство насекомыми: подобные пищевые предпочтения достались им от рептильных предков.
В 1958-1960 годах партийное руководство Китая объявляло воробьёв национальными врагами, так как считалось, что они уничтожают урожаи зерновых культур. Многие китайцы тогда вышли на улицу и стали громко кричать и бить в кастрюли, убивать воробьёв. Через некоторое время практически всё поголовье было истреблено. Результаты не заставили себя долго ждать: уже через год практически весь урожай был съеден насекомыми, поэтому на следующий год китайцам пришлось в срочном порядке восстанавливать численность пернатых друзей, закупая их за границей. Дело в том, что воробьи, как и другие ткачики, кормят птенцов насекомыми, а на растительные корма переходят только осенью, таким образом, весной и летом они контролируют численность беспозвоночных вредителей, ограничивая беспредельный рост их численности. Их истребление повлекло резкое возрастание численности травоядных насекомых, которые съели весь урожай.
Следует отметить, что птицы важны именно как потребители пищи, что связано с высоким уровнем процессов метаболизма в их организме: все птицы обладают высоким уровнем обмена веществ и им требуется гораздо больше пищи, чем даже млекопитающим: одна небольшая птичка может съесть за день пищи столько же, сколько весит сама. Никаким рептилиям, которые также едят насекомых, такая прожорливость и не снилась! Если понаблюдать за гнездом какой-нибудь небольшой птицы, вроде воробья или синицы, то сразу бросается в глаза, что родители прилетают в гнездо каждые 10-15 минут, а то и чаще, таким образом, можно представить, что за день они приблизительно 60 раз приносят птенцам корм. Роль их как пищевых объектов гораздо скромнее, однако существуют виды животных питающихся в основном птицами, особенно подобные трофические связи ярко выражены на больших северных островах, где морские птицы, такие как кайры, канюги и другие гнездятся многочисленными колониями: птичьими базарами, предоставляя песцам обильные пищевые ресурсы и обеспечивая выживание щенят. Естественно, истребление гнездящихся на таких островах птиц повлечёт гибель хищников, питающимися их яйцами и птенцами, однако подобный сценарий весьма маловероятен.
Одной из причин невозможности избавления от заболевания путём истребления птиц является тот факт, что это мигрирующие животные. Птицы обычно гнездятся в высоких широтах северного и южного полушария: здесь они находятся в более или менее изолированных локальных поселениях, однако с наступлением холодов тысячи птиц летят в сторону экватора в тёплые страны, где образуют многочисленные скопления, переживая неблагоприятное время года в местах гнездования. Именно здесь складываются наиболее выгодные условия для передачи вируса от одного носителя к другому.
Вообще говоря, наибольшую опасность для человека представляет заражение домашней птицы и её гибель, так как это может принести существенный вред птицеводству. Основная проблема заключается в том, что до сих пор не научились отличать больных животных от здоровых, поэтому при первом же подозрении истребляют всех птиц, да и по поводу болезнетворности вируса по отношению к человеку также ничего не известно. Случаи заражения человека единичны и, вообще говоря, не доказаны. Это заставляет задуматься и усомниться в реальности проблемы, которая так громко звучала в средствах массовой информации некоторое время назад.
7. Акула всем известна как неутомимый морской охотник, постоянно находящийся в движении и выслеживающий добычу. Такая "неутомимость" связана, прежде всего, с отсутствием у акулы активного жаберного дыхания - только при движении насыщенная кислородом вода проходит через жабры в достаточном для жизнедеятельности количестве. Однако не так давно были обнаружены "спящие акулы", на несколько часов неподвижно застывающие на некоторых придонных участках. Придумайте как можно больше приспособлений, которые могут быть необходимы акуле для такого "сна". Какие при этом необходимы условия среды?
На самом деле, основная часть ответа уже была заложена в вопросе.
У акулы, как и у большинства других организмов, кислородное дыхание, поэтому ей нужно обеспечивать потребности своего организма необходимым количеством кислорода. Принципиально, акуле, в связи с недостаточно развитым активным жаберным дыханием, приходится либо обеспечить постоянное поступление кислорода, либо соответственно снизить потребности организма.
В первом случае обеспечение достаточным для жизнедеятельности количеством кислорода происходит за счёт постоянного потока насыщенной кислородом воды через жабры при постоянном движении.
А обеспечение жизнедеятельности в случае эпизодов "сна", когда акула на несколько часов неподвижно застывает на некоторых придонных участках, может достигаться при помощи нескольких механизмов.
Прежде всего, необходимо чтобы вода по-прежнему, как и при движении, омывала её жабры, поэтому место для сна должно быть с активным течением. При этом вода должна быть достаточно обогащена кислородом. Снижение потребностей организма в кислороде происходит за счёт снижения скорости обменных процессов во время сна. Этому также может способствовать низкая температура воды. Кроме того, холодная вода обладает свойством лучше растворять в себе газы, в том числе кислород. Ещё уменьшение потребности в кислороде возможно за счёт усиления процессов бескислородого клеточного дыхания. Правда, это более затратный способ дыхания - для получения того же количества энергии потребуется больше органических веществ, в связи с этим для сна акуле необходим запас питательных веществ, проще говоря, ей необходимо быть сытой.
В составлении вопросов для Турнира Ломоносова 2006 по биологии и ответов на них принимали участие: Ванигасурия А. Г., Галоян Э. А., Кобузева И. А., Ковальский С. В, Петраш Е. Г., Синельников С. Ю., Шевелева А. Д.