Международная олимпиада «Эрудит» XII Биология 7 класс
advertisement
XII Международная олимпиада «Эрудит» Биология 7 класс 2 тур Ответы Максимальное количество баллов – 100 Задание №1 (до 25 баллов): Вам хорошо известен такой пищевой продукт как простокваша. Известно Вам и то, что простокваша получается из коровьего молока. Ну а для того, чтобы коровы зимой исправно давали молоко, их необходимо хорошо кормить сеном, кормовым зерном, силосом. Как ни странно это звучит, но между силосом и простоквашей есть много общего. Вопросы: 1. Что же объединяет процессы приготовления таких продуктов как силос и простокваша в крестьянских хозяйствах? 2. Одно из общих свойств этих продуктов заключается в том, что они долго не портятся в отличие от молока и сложенной в стог (кучу) свежескошенной зелёной и сочной травы? 3. В чем секрет того, что эти продукты долго не портятся? Приведите аргументы и примеры, подтверждающие Ваш ответ. Выдержки из лучших ответов участников: Существует немало групп бактерий. Самые основные из них: 1) Молочнокислые – вызывают скисание молока, используются при квашении, силосовании и молочнокислом производстве; 2) Азотфиксирующие – усваивают атмосферный азот и переводят его в доступные для растений формы; 3) Клубеньковые – разновидность азотфиксирующих бактерий, которые обитают в корнях бобовых растений; 4) Цианобактерии (др. название: сине-зеленые водоросли, НО С ВОДОРОСЛЯМИ НЕ ИМЕЮТ НИЧЕГО ОБЩЕГО, КРОМЕ ФОТОСИНТЕЗА) – фотосинтезирующие бактерии. Первые в истории нашей планеты фототрофы, выделяющие кислород (положили начало формированию современной атмосферы); 5) Гнилостные – сапротрофные бактерии, осуществляющие разложение детрита (мертвых органических остатков). Вызывают порчу продуктов. 6) Болезнетворные – бактерии – паразиты, вызывающие различные заболевания других организмов (в том числе и человека). Силос и простокваша – продукты молочнокислого брожения. Силос и простокваша – продукты молочнокислого брожения, результат деятельности молочнокислых бактерий. Молочнокислые бактерии являются консервантом и препятствуют порче продукта. Поэтому простокваша и силос долго не портятся. Молочнокислое брожение – процесс анаэробного окисления углеводов, конечным продуктом при котором выступает молочная кислота. Название получило по характеру продукта – молочной кислоте. Молочнокислое брожение происходит в тканях животных в отсутствие кислорода при больших нагрузках. Белки молока являются отличным источником азотистого питания для молочнокислых бактерий, которые расщепляют молочный сахар, превращая его в молочную кислоту, повышают кислотность среды, и молоко свёртывается, образуя плотный однородный сгусток. Молочнокислые бактерии нуждаются в полном наборе готовых аминокислот, в витаминах группы В12, в компонентах нуклеиновых кислот, что и определяет их распространение в природе. Молочнокислые бактерии обитают в основном на растениях, плодах, овощах, в желудочно-кишечном тракте, в молоке и молочных продуктах, а также в местах разложения растительных остатков. В качестве источника углерода используют лактозу, мальтозу. Помимо желательного брожения, некоторые микроорганизмы вызывают маслянокислое брожение. Вот почему скисшее молоко – горькое. Спорообразующие маслянокислые бактерии перерабатывают молочный сахар в углекислый газ, масляную кислоту и водород. В результате молоко приобретает горький вкус и неприятный запах. Такое брожение происходит в основном в стерилизованном и пастеризованном молоке, а также в сырах. Дело в том, что маслянокислые микробы переносят температуру кипения длительное время (до 30 минут) и остаются единственными обитателями, способными сквасить продукт. Другой причиной, почему молоко скисает и приобретает неприятный вкус, могут быть гнилостные бактерии, развивающиеся в свежем молоке в случае его загрязнения и при нарушении условий хранения. Гнилостные бактерии оказывают свое воздействие на продукт при температуре ниже +10°С, молочнокислые жизнеспособны при + 10°С – +20°С. В отличие от молочнокислых, гнилостные микробы не погибают при пастеризации, поэтому молоко из пакета часто «протухает», а не сквашивается. В этом случае микроорганизмы расщепляют белки и жиры молока, что приводит к появлению продуктов распада с характерным прогорклым или тухлым запахом. Молочнокислое брожение используется в молочной промышленности для изготовления простокваши, творога, сметаны, кефира, сливочного масла, ацидофильного молока и ацидофильной простокваши, сыров, квашеных овощей, при приготовлении хлебных заквасок, молочной кислоты. Молочнокислые бактерии широко применяют также при силосовании кормов (главное не допустить свободного доступа воздуха), при выделке меховых шкурок и в производстве молочной кислоты. Большое значение эти бактерии имеют при квашении овощей, в хлебопечении, особенно при изготовления ржаного хлеба. Положительные результаты дают исследования по использованию молочнокислых бактерий при изготовлении некоторых сортов колбас, соленовареных мясных изделий, а также при созревании слабосоленой рыбы для ускорения процесса и придания продуктам новых ценных качеств (вкуса, аромата, консистенции и др.). Промышленное значение имеет также применение молочнокислых бактерий для получения молочной кислоты, которую используют в безалкогольных напитках. Спонтанно (самопроизвольно) возникающее молочнокислое брожение в продуктах (молоке, вине, пиве, безалкогольных напитках и др.) приводит к их порче (прокисанию, помутнению, ослизнению). Применение молочнокислых бактерий в домашнем хозяйстве, сельском хозяйстве и для приготовления пищевых продуктов. Если нестерильный раствор, содержащий наряду с сахарами также сложные источники азота и факторы роста, оставить без доступа воздуха или просто налить в сосуд достаточно большое количество такого раствора, то вскоре в нем появятся молочнокислые бактерии. Они снижают рН до значений < 5 и тем самым подавляют рост других анаэробных бактерий, которые не могут развиваться в столь кислой среде. Вот в чем секрет того, что продукты, содержащие молочнокислые бактерии долго не портятся. Благодаря своему стерилизующему и консервирующему действию, основанному на подкислении среды (образовании молочной кислоты) без доступа воздуха, молочнокислые бактерии используются в сельском и домашнем хозяйстве и в молочной промышленности. Силосование кормов является одним из биологических методов консервирования, в основе которого лежит подкисление корма органическими кислотами, образующимися при сбраживании Сахаров. При силосовании различных культур необходимая степень подкисления корма (рН 4,0-4,2), при которой устраняется развитие вредных микробиологических процессов, достигается при разном количестве органических кислот, а, следовательно, при различной величине сахарного минимума. Все зависит от буферного действия растений, определяемого концентрацией в них белков, аминокислот, щелочных солей, органических кислот и других веществ, обладающих свойствами буферов, регулирующих реакцию среды. Главным консервирующим веществом в силосе должна быть молочная кислота. Она обладает полезными диетическими качествами, является более сильной кислотой, чем уксусная, и для своего образования требует меньше сахара, недостаток которого в растениях отрицательно сказывается на качестве их консервирования. Накопление в значительных количествах уксусной кислоты в силосе — показатель активного развития в нем нежелательного брожения, и связано с большими потерями сахара. В хорошем силосе молочной кислоты содержится в 2-3 раза больше, чем уксусной, из-за этого он не имеет резкого запаха. При правильной технологии силосования наряду с молочнокислым имеет место спиртовое брожение, приводящее к непроизводительному расходованию сахара — примерно половина молекулы сахара превращается в этиловый спирт, а другая ее часть — в углекислый газ. В результате взаимодействия спирта с органическими кислотами в силосе образуются сложные эфиры, которые в сочетании с другими ароматными веществами — альдегидами — придают ему характерный приятный запах, сходный с запахом моченых яблок, соленых помидоров, сушеных фруктов. Цвет качественного силоса — желто-зеленый, структура растений сохранена. Включенный в рацион молочных коров силос приносит до 80% энергии, необходимой для поддержания жизни и выработки молока. При кормлении коров силосованными кормами в преджелудки поступает одновременно большое количество свободных органических кислот. Таким образом, кормление силосом сказывается на количестве и качестве молока у коровы. Задание №2 (до 25 баллов): В современном мире очень широкое распространение получили БАДы – биологически активные добавки, биологически активные вещества, добавляемые как в пищу человека, так и в корм домашним животным. И чем активнее развивается наука «биохимия», тем больше появляется различных видов биологически активных добавок. Вопросы: 1. Как Вы думаете, с какой целью в корм для сельскохозяйственных животных добавляют такие вещества как лизин и пролин? 2. Какими известными вам способами можно получать эти вещества? 3. Можно ли лизин и пролин добавлять в пищевые продукты, используемые человеком? Если да, то какой эффект можно будет ожидать? Если нет, то какие проблемы могут из-за этого возникнуть? Приведите аргументы и примеры, подтверждающие Ваш ответ. Выдержки из лучших ответов участников: 1. Я думаю, что в корм для сельскохозяйственных животных добавляют эти вещества с целью увеличения продуктивности животного. При недостатке лизина в кормах эффективность биосинтеза белка в организме животных снижается. Лизин, содержащийся в злаках, обычно усваивается на 7585%, лизин животного белка – на 85-95%. В организме животного лизин оказывает влияние на минеральный обмен (способствует усвоению кальция, фосфора, железа), участвует в процессе превращения каротина в ретинол, влияет на кроветворную функцию костного мозга и на активность ферментов. Недостаток лизина в организме животного (наиболее дефицитен в рационах свиней и птицы) вызывает резкое падение привесов, ухудшение общего состояния животного на фоне падения иммунитета, проявляются признаки анемии и общего истощения (особенно у поросят). Добавка лизина в рационы до нормы позволяет устранить вышеуказанные симптомы. 2.Принципиальная технологическая последовательность процесса получения лизина следующая: приготовление посевного материала; подготовка и стерилизация питательной среды, всей аппаратуры и коммуникаций; культивирование продуцента в промышленных ферментаторах; выделение целевого продукта (L – лизина). Пролин синтезируется клетками Е. Он вырабатывается в растениях. 3. Лизин и пролин можно употреблять человеку. Идеальное сочетание двух основных белковых компонентов – пролина и лизина. Из всех аминокислот эти две имеют особенное значение для миллиардов так называемых фибробластов – клеток соединительной ткани в нашем организме. Соединительная ткань кожи, суставов, сухожилий, костей и хрящей, в основном, состоит из белка коллагена. Для формирования коллагена, в свою очередь, пролин является важным соединительным элементом, который представляет собой «цемент», укрепляющий ткани. Лизин уменьшает деградацию соединительной ткани, предотвращая распад молекул коллагена. В то же время, лизин является строительным элементом молекул коллагена и обеспечивает формирование нового коллагена в достаточном количестве. Для оптимального питания соединительной ткани лизин и пролин должны попадать в организм в достаточном количестве. При регулярной добавке этих аминокислот в рацион человека будет наблюдаться рост мышечной массы (эффект анаболиков). Основные функции лизина: -увеличивает мышечную силу и выносливость; -способствует увеличению объёма мышц (анаболик); -улучшает краткосрочную память; -предотвращает развитие атеросклероза; -утолщает структуру волос; -предотвращает развитие остеопороза; Эта аминокислота оказывает противовирусное действие, особенно в отношении вирусов, вызывающих герпес и острые респираторные инфекции. Рекомендуется сочетать лизин с витамином С при вирусных заболеваниях. Это незаменимая аминокислота, поэтому должна постоянно поступать в наш организм. Согласно последним научным данным было выяснено, что лизин в организме не накапливается, выделяясь вместе с продуктами обмена. Аминокислота пролин, известная также как L-пролин, отвечает за формирование коллагена в организме человека. Без этой аминокислоты восстановление тканей было бы невозможно. Хорошая новость заключается в том, что аминокислота пролин синтезируется организмом человека посредством расщепления про-коллагеновых белков. При условии, что рацион богат белками, человек вряд ли столкнется с такими проблемами, как артериосклероз, высокое или низкое кровяное давление, восстановление тканей, ускоренный процесс старения. Аминокислота пролин сама вырабатывается организмом человека, а это значит, что дефицит пролина не грозит. Единственным условием, при котором человек может столкнуться с недостатком пролина в организме, является неправильное или нерегулярное питание. Для обеспечения организма про-коллагеновыми белками и аминокислотами любая правильная диета должна включать в себя такие продукты: молочные продукты, яйца, рыба, бобовые, мясо, орехи, морепродукты, зеленая капуста, соя, сыворотка. Организм человека использует пролин для формирования тканей сухожилий, связок и сердечной мышцы. Аминокислоты, несмотря на хорошую репутацию «незаменимых», могут нанести вред здоровью. В группе риска не только сердечники. Спортсмены, которые ускоряют формирование мышечного корсета, также могут испытать на себе все пагубные последствия переизбытка аминокислот в организме. Самое малое, к чему может привести неумеренное употребление препаратов с аминокислотами – отравление со всеми симптомами. Могут произойти и другие неприятности. В частности, после отказа от приема аминокислот выросшие мышцы так же быстро «сдуются». Задание №3 (до 25 баллов): Каждый из нас много раз слышал о том, что солнечный свет играет значительную роль в жизни живых организмов, населяющих нашу планету. О том, что жизнь каждого из них зависит от солнечного света в той или иной степени. Вопросы: 1. Какую же роль играет солнечный свет в жизни живых организмов, населяющих нашу планету? 2. Как влияет солнечный свет на жизнь животных? 3. Как влияет солнечный свет на жизнь растений? 4. Как влияет солнечный свет на жизнь бактерий? 5. Как влияет солнечный свет на жизнь грибов? Приведите аргументы и примеры, подтверждающие Ваш ответ. Выдержки из лучших ответов участников: 1. Какую же роль играет солнечный свет в жизни живых организмов, населяющих нашу планету? Солнце – центральный объект ближнего космоса, звезда, вокруг которой вращается Земля и другие планеты солнечной системы. Год – это период, за который Земля совершает один оборот вокруг солнца. За это время, равное 365,24 дням, на нашей планете происходит смена времён года. Во время оборота Земли вокруг своей оси происходит смена времени суток. Несомненно, Солнце воздействует на все аспекты земной жизни, на природу живую и неживую – растительность, животных, человека, климат, атмосферные процессы. Солнечный свет необходим землянам как вода и воздух, а может быть, даже и больше. Солнечные лучи, достигающие Земли, несут с собой свет и тепло. Без них жизнь на Земле стала бы невозможной. Вот несколько примеров влияния Солнца на земную жизнь: - Всем известно, что осенью, когда поверхность Земли получает меньше солнечного тепла и света, природа «засыпает» – деревья теряют листья, животные снижают свою активность, некоторые вообще впадают в спячку, пережидая зимние холода. Весной, с наступлением тепла, природа оживает. На деревьях вновь появляются листья, животные пробуждаются после зимней спячки. Таковы ежегодные сезонные изменения в условиях средней полосы. - Однако приполярные и полярные области планеты получают гораздо меньше солнечного тепла и света, что обусловлено наклоном земной оси к плоскости эклиптики. За многие тысячелетия в приполярных районах сформировалась зона тундры с характерной скудной растительностью и не слишком разнообразной фауной, а в полярных – зона вечной мерзлоты. Причина – положение Солнца относительно горизонта. В полярных и приполярных областях земного шара Солнце стоит низко над горизонтом, и его лучи словно скользят по поверхности, слабо ее при этом нагревая. - Напротив, в экваториальных областях планеты, где солнечные лучи круглый год падают на поверхность планеты практически вертикально, летние и зимние температуры отличаются незначительно. Жизнь «бьет ключом». Флора и фауна разнообразна и многочисленна. - Многим, наверное, известно выражение: «Леса – легкие Земли». Это верно. Зеленые листья растений содержат зерна хлорофилла, с помощью которого происходит фотосинтез. В результате фотосинтеза выделяется кислород, так необходимый всему живому. А возможной реакция фотосинтеза становится только при наличии солнечного света. - Растения играют важную роль в пищевом обеспечении как людей, так и животных. Для травоядных они – единственный источник питания. Растения накапливают энергию солнечного излучения, а потом ее получают люди и животные, питающиеся этими растениями. В итоге формируется среда, способная удовлетворить жизненные потребности всех живых существ. - Люди используют ресурсы, добываемые из недр Земли – каменный уголь, нефть, газ. Все это остатки растений, произраставших на земле многие миллионы лет назад. Теперь они отдают накопленную когда-то энергию. - Многие природные явления, такие как образование облаков, дождь, снег, туман и т.д. происходят благодаря круговороту воды. Солнечное тепло значительно ускоряет испарение. Без глобального процесса, называемого круговоротом воды в природе, жизнь на Земле была бы невозможна. - Благодаря солнечному теплу на планете дует ветер, океанические течения перемещают огромные массы воды, образуются волны. Солнце, как и Луна, воздействует на приливные океанические процессы. - На атмосферу Земли воздействует солнечный ветер, вырывающийся из солнечной короны поток гелео-водородной плазмы. Солнечный ветер – причина, вызывающая северные сияния и магнитные бури. - Солнечная активность в значительной степени влияет на биосферу Земли. Ученые заметили, что с ее изменением меняется численность насекомых и других животных, а геомагнитные бури провоцируют рост числа внезапных смертей среди людей и обострений сердечно-сосудистых заболеваний. - Под воздействием ультрафиолетового солнечного излучения и электростатического поля Земли в высоких слоях атмосферы образуется озон, формирующий затем озоновый слой. Благодаря ему до поверхности планеты доходит лишь небольшая часть жесткого ультрафиолетового излучения, вредного для человеческого организма. - Однако в небольших количествах ультрафиолет полезен. Под его воздействием в организме вырабатывается витамин D, недостаток которого может вызвать рахит, усиливаются обменные процессы, снижается утомляемость. 2. Как влияет солнечный свет на жизнь животных? При ответе на этот вопрос для меня очень важным оказалось узнать термин «фотопериодизм», я хорошо понимала его суть, а вот как назвать способность живых организмов воспринимать длину дня и реагировать на неё, я не знала. Поэтому, прежде чем приступить к самому ответу, я приведу определение фотопериодизма. Огромное влияние на жизнедеятельность растений и животных оказывает соотношение светлого (длина дня) и темного (длина ночи) периодов суток в течение года. Реакция организмов на суточный ритм освещения, выражающаяся в изменении процессов их роста и развития, называется фотопериодизмом. Регулярность и неизменная повторяемость из года в год данного явления позволила организмам в ходе эволюции согласовывать свои важнейшие жизненные процессы с ритмом этих временных интервалов. Под фотопериодическим контролем находятся практически все процессы, связанные с ростом, развитием, жизнедеятельностью и размножением растений и животных. Солнечная энергия непосредственно животными не усваивается, и, тем не менее, она является источником их жизнедеятельности (почему?). Кроме того, что солнечная энергия — источник жизни животных, она играет огромную роль в их жизни за счет следующих процессов: 1. Солнечный свет определяет суточный фотопериодизм жизни животных и их распределение по экологическим нишам. Различают животных, ведущих дневной и ночной образ жизни, что исключает конкуренцию за источники пищи. Свет влияет и на внешний облик животного. Как правило, живущие на открытой местности животные, имеют светозащитную пигментацию, защищающую их от излишнего облучения. 2. Солнечный свет позволяет животным легко ориентироваться в окружающей среде; свет эволюционно способствовал развитию органов зрения. Ультрафиолетовые лучи позволяют ориентироваться некоторым организмам во внешней среде (летучие мыши). 3. Свет определяет и сезонный фотопериодизм. Реакцией на изменение светового режима вызваны такие периодические процессы как линька у животных, смена пера у птиц, периодичность размножения и миграции, зимняя спячка некоторых животных. Цвет шкурки у зайца-беляка меняется не от того, что становиться жарко или холодно, а потому что он реагирует на изменение продолжительности светового дня. Реакция медведя выражается в том, что он накапливает жир, а затем впадает в спячку. Известно, что наиболее благоприятное время для появления потомства у животных – это время года, когда вокруг достаточное количество корма. Так, яичники и семенники голубя вяхиря начинают созревать, когда продолжительность дня превышает 12 часов, т. е. способности размножаться он, таким образом, достигает к маю. Подобная фотопериодическая регуляция времени появления на свет нового потомства характерна и для большей части млекопитающих. Все приспосабливаются под длительность светового дня. Например – козы. У них увеличение выработки полового гормона начинается только при уменьшении светового дня, во второй половине лета. И начиная с сентября и до ноября – декабря (редко) коза готова к спариванию и оплодотворению. А «расчет» природы прост, длительность беременности 5 месяцев. Как раз к весне рождаются малыши, и для них как раз к тому времени появляется молоденькая травка, которая тоже спешит подрасти. Свет регулирует жизненные процессы практически всего живого на земле. И очень неплохо знать и учитывать это воздействие света на природу. Зачем? Чтобы уметь использовать природные особенности животных и растений себе на пользу, природе не во вред. Уже давно подмечено, что для кур освещенность имеет практически первичное значение. Глаз птицы, и не только курицы, очень чувствителен к солнечному свету и продолжительности светового дня. Свет воздействует на глаза курицы, поступает сигнал в мозг о том, что световой день увеличился, а значит скоро весна, и можно вывести и без усилий выкормить потомство, Вырабатывается большее количество половых гормонов – и как результат – большее количество яиц. Регулируя световой день, досвечивая недостающие часы дня, получаем увеличение яйценоскости в осенне-зимний период у кур, уток, гусей. Аналогично можно регулировать размножение пушных зверей на зверофермах. 3. Как влияет солнечный свет на жизнь растений? Роль света в жизни растений трудно переоценить, так как солнечная энергия является основой для реализации всех процессов жизнедеятельности, начиная от питания и заканчивая отправлением отдельных физиологических функций. Видимый свет необходим зеленым растениям для образования хлорофилла, влияет на газообмен, стимулирует синтез белков, вызывает деление клеток, ускоряет ростовые процессы. Именно свет регулирует сроки цветения и плодоношения. Без света невозможен фотосинтез. Зеленый пигмент хлорофилл использует энергию солнечного света для реакции соединения углекислого газа с водой, в результате образуется глюкоза, она растворяется в соке и разносится по всему растению. По отношению к свету различают несколько групп растений. 1. Светолюбивые — растения открытых пространств, на которые падает прямой свет. К ним относят растения степей, пустынь, полупустынь (ковыли, полыни, различные виды злаковых, например пшеница и др.), а также растения верхних ярусов лесов (сосна, береза и др.). 2. Теневыносливые — растения, которые могут произрастать в условиях некоторого затенения, например бук, дуб, граб, ель и др. 3. Тенелюбивые — растения, которые не могут существовать в условиях попадания на них прямого света. К ним относятся растения, живущие под пологом леса, например, папоротники, звездчатка, ландыши и др. Кроме того, что солнечный свет для растений является источником энергии, он регулирует процессы их жизнедеятельности. Это явление называется фотопериодизмом. Итак, фотопериодизм — это регуляция биоритма живых существ при помощи света. Различают суточный и сезонный фотопериодизм, а также периодизм процессов, протекающих на Солнце. Наиболее изучены суточный и сезонный фотопериодизм. У растений днем реализуются процессы световой фазы фотосинтеза и, частично, темновой фазы, а ночью — темновая фаза фотосинтеза. С фотопериодизмом у растений связано явление фототропизм — движение отдельных органов растения к свету, например, движение головки подсолнуха в течение дня по ходу движения Солнца, раскрытие соцветий одуванчика утром и закрытие их вечером, рост комнатных растений в освещенную сторону и т. д. (суточный фотопериодизм). По длине светового дня растение ориентируется, переходить ли ему в фазу цветения, или еще рановато. Фотопериодическая реакция. Различают фазу: короткого светового дня, растениям из этой группы для перехода к цветению требуется 12 часовой световой день и менее(!), такие в наших широтах цветут весной и осенью. Как, например, хризантемы. длинного светового дня, им для цветения необходим 12 часовой и более(!) световой день. Картофель, морковка и многие другие, цветущие летом, к ним относятся. нейтрального светового дня, им не столь важна продолжительность светового дня для перехода к цветению. Есть растения, настолько чувствительные к этой самой длине светового дня, что при малейшем смещении в ту или иную сторону — цветение не наступает. При 22.5 градусах Цельсия белена зацветет только при длительности светового дня 10 часов 20 минут, если, например, длина дня на 20 минут меньше, при той же температуре, – цветения не произойдет. Сезонный фотопериодизм ярко наблюдается в широтах со сменой времен года (в средних и северных широтах). Весной дни становятся длиннее, температура воздуха повышается, поэтому в растениях начинается сокодвижение, почки набухают и раскрываются. С наступлением осени, которая растениями воспринимается изменением не температуры, а длины светового дня, начинается закладка почек, подготовка к зиме, к листопаду, происходит формирование прочного древесного покрова у древесных и кустарниковых форм. Для эфемеров — растений с коротким сроком жизни — ранней весной начинается интенсивный период жизнедеятельности, который к наступлению неблагоприятного периода высоких температур и засухи завершается, и растения в форме луковиц и других приспособлений «пережидают» время до наступления благоприятного периода. Свет оказывает влияние и на процесс развития растительных организмов. Некоторые растения эволюционно формировались при «коротком дне» (не более 12 часов в сутки), их называют растениями «короткого дня», а другие растения (они произрастают в средних и высоких широтах) — при «длинном дне» (продолжительность дня может достигать 20 часов и более), их называют растениями «длинного дня» (клюква, морошка и др.). Растения «длинного дня» не могут нормально развиваться на юге (они не дают семян), то же относится и к растениям «короткого дня», если их выращивать на севере, создавая все благоприятные условия, сохраняя продолжительность светлого времени суток. Как видим, свет в жизни растений играет немаловажную роль. Все эти особенности растений в целом, и каждого конкретного вида в отдельности, растениеводам необходимо учитывать и для получения хороших урожаев, и для составления классных цветочных композиций на своем цветнике. Например, благодаря увеличению в теплицах, оранжереях и парниках светового дня до 12 – 15 часов зимой выращивают овощные культуры и декоративные растения, ускоряют рост и развитие рассады. Но не стоит забывать, что мы всего лишь часть природы и можем, конечно, воздействовать на своих подопечных досвечиванием, подкормками, но самый лучший регулятор и самый мощный стимулятор был и остается сама природа. А нам необходимо жить так, чтобы своими действиями не нарушать ее гармонии. 4. Как влияет солнечный свет на жизнь бактерий? Бактерии относятся к пойкилотермным организмам (т.е. их температура зависит от температуры окружающей среды и является практически такой же, как и температура среды) и используют энергию химических связей веществ, синтезированных фотосинтетиками (т. е. растениями). Ранее мы уже рассматривали, что температура окружающей среды на нашей планете и жизнь растений напрямую связаны с энергией солнца. Значит, жизнь бактерий, как и всего живого на Земле без солнечного света невозможна. В то же время, солнечный свет оказывает неблагоприятное действие на микробов. На них действует тепло, излучаемое солнцем и вызывающее высыхание микробной клетки, и ультрафиолетовые лучи. Под действием солнечного света очень быстро погибают неспоровые формы микробов, да и споры не обладают очень большой устойчивостью к солнечному свету. Большинство патогенных микробов в искусственных условиях гибнет под влиянием прямого солнечного света за период от нескольких минут до нескольких часов. В 1903 году датский врач Нильс Фенсен получил Нобелевскую премию в области медицины за успешное лечение туберкулеза с помощью солнечного света. Это дало толчок дальнейшим исследованиям в области лечения инфекционных заболеваний с помощью гелиотерапии. Лечение светом помогает при большинстве инфекционных заболеваний, включая ангину, пневмонию, послеродовую лихорадку и проказу. Кроме того, солнечный свет помогает предупреждать инфекции. Если у вас в доме вспыхнул грипп, не закрывайте окна и не опускайте шторы. В солнечные дни держите шторы открытыми и, если можно, раскройте окна. Солнечный свет проявит себя в полном своем спектре и убьет бактерии и вирусы, которые начали размножаться в вашей квартире. Научные исследования с помощью компьютера показали, что у обычного человека на поверхности кожи находится больше живых существ, чем живет людей во всем мире! Большинство из них - безвредные бактерии, грибки и вирусы. Но для кого-то это может стать поводом слишком часто принимать душ или ванну. Не относитесь к этому факту слишком серьезно, иначе вы станете невротиком. Но, с другой стороны, конечно, не пренебрегайте и принятием ванны. Действие солнечного света благотворно сказывается на естественном очищении воды, загрязненной бактериями. В прозрачных водоемах солнечный свет проникает на глубину до 2 м, а в мутных - до 50-60 см. Рассеянный свет влияет на микробов значительно слабее и медленнее, но, тем не менее, и он замедляет жизненные процессы в микробных клетках. При строительстве помещений для животных стремятся пропустить больше солнечных лучей внутрь помещения. В помещениях, доступных воздействию солнечного света, микробов значительно меньше, чем в затемненных строениях. Люди давно заметили это, и с давних пор до наших дней дошла пословица: «Где часто бывает солнце, туда редко ходит врач». Существует великое множество микробов. Микробы скапливаются на одежде, на коже и даже на полу, стенах и мебели в темных комнатах. Открытые окна могут помешать сохранению тепла, но зато через них проникает свет, избавляющий нас от микробов. Очень важно проветривать постельное белье, особенно те вещи, которые не подвергаются регулярной стирке и стерилизации в автоматической сушилке. Очень полезна и сушка выстиранного белья на свежем воздухе - на солнышке. Солнечный свет не только придает белью запах свежести и чистоты, он прежде всего убивает микробов. Так как губительное действие солнечного света на микробов проявляется главным образом за счет ультрафиолетовых лучей, в практике используют ртутно-кварцевые лампы, излучающие ультрафиолетовые лучи, для обеззараживания воздуха и других объектов. 5. Как влияет солнечный свет на жизнь грибов? Сегодня известно около 100 тысяч видов грибов. Но, по оценкам экспертов, на Земле насчитывается до 3,5 миллиона видов грибов — гораздо больше, чем сосудистых растений, которых до сих пор описано 260 тысяч видов. На разные виды грибов солнечный свет влияет по-разному. Многие грибы, особенно плесневые, растут в местах, совсем лишенных света. Мицелий многих грибов может развиваться в темноте или при малом доступе света, у некоторых грибов в темноте формируются и плодовые тела. И, наконец, существует целый ряд грибов-сапрофитов, например шампиньоны, которые совершенно безразлично относятся к условиям освещения, давая высокие урожаи плодовых тел как при свете, так и при полном отсутствии его. Но большинству шляпочных грибов для нормального роста и развития плодовых тел необходим свет. Для таких грибов, как вешенка обыкновенная, зимний гриб, вольвариелла вольвовая, опенок летний и др. в фазе вегетативного развития влияние света не имеет особого значения, тогда как в период плодообразования этот фактор играет решающую роль. Мицелий грибов обычно малочувствителен к свету, но для нормального развития органов спороношения свет, как правило, необходим. Например, полное отсутствие света вызывает стерильность грибницы у грибов пилобулуса и копринусов. Влияние света на рост грибов неоднозначно, но то, что их существование на нашей планете без солнца было бы невозможно – БЕССПОРНО! Выдержки из лучших ответов участников: Солнечная радиация оказывает существенное воздействие на процессы жизнедеятельности грибов, хотя действие разных участков спектра солнечного излучения неодинаково. Так, длинноволновое излучение вызывает активацию тепловых рецепторов, мутагенный эффект оказывают ультрафиолетовые лучи, а видимый свет влияет на фотозащитные и фотохимические процессы. Большинство грибов растет с примерно одинаковой интенсивностью на свету и в темноте. Однако под влиянием яркого света наблюдается угнетение роста мицелия и прорастания спор у представителей Trichoderma, Penicillum и других грибов, особенно с бесцветными оболочками. Весьма значительно свет действует на формирование органов плодоношения. Плодовые тела Heterobasidion annosum, Polystictus abietinus, Armillariella mellea и многих других высших грибов при выращивании на искусственных питательных средах образуются только в условиях рассеянного освещения. Показательно, что различное действие света на спорообразование можно обнаружить даже внутри одного рода. Если Botrytiscinerea спороносит на свету и в темноте, то В. gladiolorum — только на свету. При одностороннем освещении наблюдается фототропическая реакция спороносных органов в сторону источника света. Хорошо заметные положительные фототропические изгибы дают представители Mucorales, в частности спорангиеносцы Piloboluscry-stallinus, виды родов Phycomyces, Spinellus, Hirschio-porus и др. Для некоторых пиреномицетов характерен изгиб хоботка перитеция, у сумчатых аналогичным образом изгибаются сумки, а у шляпочных базидиомицетов — ножки. Полное отсутствие света у одних грибов (Pilobolus, Lentinus, Coprinus и др.) вызывает стерильность грибницы, в то время как у других (Aspergillus, Me-rulius, Schizophyllum и др.) спороносные органы могут развиваться и в темноте. Нормальное развитие плодовых тел у Lentinusedodes наблюдается при интенсивности освещенности от 5 лк и выше. При отсутствии света образуются светлоокрашенные гипертрофированные плодовые тела. Под действием света в мицелии и спорах некоторых грибов образуются пигменты. Из лучей солнечного спектра наиболее сильное влияние оказывают ультрафиолетовые, которые могут вызывать мутации, а при высоких дозах облучения — полностью подавлять жизнедеятельность грибов. Выдержки из лучших ответов участников: 1. Какую же роль играет солнечный свет в жизни живых организмов, населяющих нашу планету? Живая природа не может существовать без света, так как солнечная радиация, достигающая поверхности Земли, является практически единственным источником энергии для поддержания теплового баланса планеты, создания органических веществ фототрофными организмами биосферы, что в итоге обеспечивает формирование среды, способной удовлетворить жизненные потребности всех живых существ. Под термином «свет» в экологии имеется в виду весь диапазон солнечного излучения, представляющий собой поток энергии в пределах длин волн от 0,05 до 3000 нм, где 1 нм (нанометр) равен 10 6 мм. Для жизнедеятельности организмов важны качественные признаки света: длина волны (или цвет), интенсивность (действующая энергия в калориях) и продолжительность воздействия (длина светового дня). 2. Как влияет солнечный свет на жизнь животных? Солнечная энергия непосредственно животными не усваивается, и, тем не менее, она является источником их жизнедеятельности. Кроме того, что солнечная энергия — источник жизни животных, она играет огромную роль в их жизни за счет следующих процессов: 1) Солнечный свет определяет суточный фотопериодизм жизни животных и их распределение по экологическим нишам. Различают животных, ведущих дневной и ночной образ жизни, что исключает конкуренцию за источники пищи. Большое значение свет играет и в жизни людей. Так, у некоторых людей наблюдается повышенная работоспособность в утренние часы («жаворонки»), а у других — в ночные часы («совы»). Солнечным днем эмоциональный настрой большинства людей значительно более высокий, чем в пасмурные или дождливые дни и т. д. 2) Солнечный свет позволяет животным легко ориентироваться в окружающей среде; свет эволюционно способствовал развитию органов зрения. 3) Свет определяет и сезонный фотопериодизм, с которым связано изменение в ходе физиологических процессов. Уменьшение светового дня в конце лета ведет к прекращению роста, стимулирует отложение запасных питательных веществ организмов, вызывает у животных осеннюю линьку, определяет сроки группирования в стаи, миграции, переходов в состояние покоя и спячки. Организмы, для которых характерны миграции (например, перелетные птицы), готовятся к ним и мигрируют, несмотря на наличие тепла и кормовой базы. Увеличение длины светового дня, наблюдаемое в конце зимы и весной, является фактором, стимулирующим половую функцию и спаривание животных, особенно у птиц и млекопитающих. 4) Закономерное изменение положения Земли по отношению к Солнцу обусловливает разную продолжительность освещенности земной поверхности в различных географических зонах. Это повлекло за собой появление приспособленности к жизни в условиях продолжительного и короткого освещения. Капустная белянка, березовая пяденица, восточная плодожорка и многие другие нормально развиваются лишь в условиях длинного дня. К короткодневным относятся: совки, цикадки, цикады, тутовый шелкопряд, саранча. 5) Инфракрасное излучение воздействует на тепловые центры нервной системы животных организмов, осуществляя тем самым у них регуляцию окислительных процессов и двигательные реакции. 3. Как влияет солнечный свет на жизнь растений? 1) Роль света в жизни растений трудно переоценить, так как солнечная энергия является основой для реализации всех процессов жизнедеятельности, начиная от питания и заканчивая отправлением отдельных физиологических функций, особенно на процесс фотосинтеза, ускоряя или замедляя его протекание. Ультрафиолетовые лучи с длиной волны 380—400 нм обладают большой фотосинтетической активностью. Эти лучи, особенно когда они представлены в умеренных дозах, стимулируют рост и размножение клеток, способствуют синтезу высокоактивных биологических соединений, повышая в растениях содержание витаминов, антибиотиков, увеличивают устойчивость растительных клеток к различным заболеваниям. 2) Интенсивность света, то есть поступление энергии, фактически управляет морфофизиологическими процессами и влияет на количество образования первичной продукции в экосистемах. Отдельные организмы и целые сообщества приспосабливаются к интенсивности света, становясь светолюбивыми или тенелюбивыми, адаптируясь в процессе эволюции к определенной интенсивности освещения. По отношению к световому режиму среди растений выделяют группы: светолюбивые (гелиофилы), тенелюбивые (сциофилы) и теневыносливые (факультативные гелиофилы). 3) Уменьшение светового дня в конце лета ведет к прекращению роста, стимулирует отложение запасных питательных веществ у растений, определяет сроки листопада у лиственных растений. Увеличение длины светового дня, наблюдаемое в конце зимы и весной, определяет сроки цветения растений, например ольхи, орешника, мать-и-мачехи и других. 4) Разная продолжительность освещенности земной поверхности в различных географических зонах повлекла за собой появление приспособленности к жизни в условиях продолжительного и короткого освещения. Длинный день способствует нормальному развитию организмов северных зон, и они обычно называются длиннодневными. Среди растений к ним относятся: рожь, пшеница, многие луговые злаки, клевер, тысячелистник, смолевка, поповник, цикорий, ирис, фиалки, незабудка и многие другие. Организмы, развитие которых протекает нормально при сокращенном световом дне, называются короткодневными. К их числу относятся виды, являющиеся выходцами из южных районов. Это гречиха, астры, просо, подсолнечник, георгин, золотой шар, молочай, топинамбур, конопля и другие. 4.Как влияет солнечный свет на жизнь бактерий? 1) Свет — необходимый фактор для роста фотосинтезирующих зеленых и пурпурных бактерий, которые имеют пигменты, обеспечивающие им возможность поглощать энергию светового луча и превращать ее в химическую. Для большинства других бактерий радиация, видимая и невидимая, является или бесполезной, или вредной. 2) Нуклеиновые кислоты и белки — важнейшие составные части живой материи — обладают структурами, допускающими очень сильное поглощение ультрафиолетового света, и фотохимические изменения, возникающие при этом, очень вредны для живых клеток. Следовательно, ультрафиолетовый свет — сильный бактерицидный агент. Наиболее эффективная область спектра имеет длину волны около 260 нм и поглощается нуклеиновыми кислотами. Вероятно, гибель клетки от ультрафиолетового излучения почти всецело происходит за счет фотохимического разрушения этих соединений. 3) Видимая часть света оказывает некоторое отрицательное действие на микроорганизмы, особенно лишенные пигмента. Микробы, живущие на субстратах, которые подвергаются воздействию солнечных лучей, содержат в своих клетках каротиноидные пигменты. Эти пигменты обладают защитным свойством против ультрафиолетовых лучей и видимого излучения. Многие микрококки и сарцины, обнаруживаемые в воздухе, также содержат каротиноидные пигменты и поэтому не гибнут на солнечном свету. 4) Ионизирующая радиация (рентгеновские лучи, а-частицы, у-излучение и др.) при низких дозах оказывает мутагенный эффект, а при высоких — обладает летальным действием на микроорганизмы, что позволяет использовать ее для стерилизации различных материалов, консервирования пищевых продуктов и т. д. При этом свойства стерилизуемого материала не изменяются. 5) Нередко микробы, устойчивые к другим воздействиям, оказываются весьма неустойчивыми к действию света. Туберкулезная палочка, месяцами сохраняющаяся в высохшей мокроте больного, за несколько часов погибает под лучами солнца. Гигиеническое значение света как естественного обеззараживающего средства чрезвычайно важно. Он освобождает от болезнетворных микробов воздух, верхние слои почвы, воды, жилища. Ультрафиолетовые лучи применяются для стерилизации воздуха и оборудования в операционных помещениях, в цехах бродильных производств, в производстве вакцин, антибиотиков и пр., для стерилизации воды, молока. Источником этих лучей служат ртутно-кварцевые лампы. 5. Как влияет солнечный свет на жизнь грибов? Солнечная радиация оказывает существенное воздействие на процессы жизнедеятельности грибов, хотя действие разных участков спектра солнечного излучения неодинаково. Так, длинноволновое излучение вызывает активацию тепловых рецепторов, мутагенный эффект оказывают ультрафиолетовые лучи, а видимый свет влияет на фотозащитные и фотохимические процессы. Большинство грибов растет с примерно одинаковой интенсивностью на свету и в темноте. Однако под влиянием яркого света наблюдается угнетение роста мицелия и прорастания спор у представителей Trichoderma, Penicillum и других грибов, особенно с бесцветными оболочками. Весьма значительно свет действует на формирование органов плодоношения. Плодовые тела Heterobasidion annosum, Polystictus abietinus, Armillariella mellea и многих других высших грибов при выращивании на искусственных питательных средах образуются только в условиях рассеянного освещения. Показательно, что различное действие света на спорообразование можно обнаружить даже внутри одного рода. Если Botrytis cinerea спороносит на свету и в темноте, то В. gladiolorum — только на свету. При одностороннем освещении наблюдается фототропическая реакция спороносных органов в сторону источника света. Хорошо заметные положительные фототропические изгибы дают представители Mucorales, в частности спорангиеносцы Pilobolus cry-stallinus, виды родов Phycomyces, Spinellus, Hirschio-porus и др. Полное отсутствие света у одних грибов (Pilobolus, Lentinus, Coprinus и др.) вызывает стерильность грибницы, в то время как у других (Aspergillus, Me-rulius, Schizophyllum и др.) спороносные органы могут развиваться и в темноте. Нормальное развитие плодовых тел у Lentinus edodes наблюдается при интенсивности освещенности от 5 лк и выше. При отсутствии света образуются светлоокрашенные гипертрофированные плодовые тела. Под действием света в мицелии и спорах некоторых грибов образуются пигменты. Благодаря «цветности» пигментов они способны поглощать определенные лучи спектра. Пигментация оболочек спор значительно повышает их устойчивость к действию прямых солнечных лучей при перемещении воздушными течениями. Следует подчеркнуть, что свет не является необходимым условием для синтеза у грибов всех пигментов. Из лучей солнечного спектра наиболее сильное влияние оказывают ультрафиолетовые, которые могут вызывать мутации, а при высоких дозах облучения — полностью подавлять жизнедеятельность грибов. Имеются сведения о большой интенсивности действия на некоторые грибы сине-фиолетовых лучей. Степень освещенности сильно влияет и на скорость освобождения спор из плодовых тел. У некоторых аскомицетов (Podospora curvula, Nectria cinnabarina) — спорообразование наступает лишь в дневные часы, у других (Hypoxylon fuscum) — только в ночное время. В ряде опытов показано угнетающее воздействие инфракрасных лучей на рост домовых (Serpula lacrymans, Poria vaporaria, Coniophora cerebella) и дереворазрушающих (Heterobasidion annosum) грибов. Существует целый ряд грибов-сапрофитов, например шампиньоны, которые совершенно безразлично относятся к условиям освещения, давая высокие урожаи плодовых тел как при свете, так и при полном отсутствии его. И в заключении данному вопросу: Конечно, в проявлении суточной и сезонной активности организмов принимают участие многие факторы (например, температура, влажность), но влияние света, особенно продолжительность светового дня и его интенсивность, имеет ведущее значение. Именно продолжительность освещенности, то есть фотопериод, является сигналом для протекания жизнедеятельностных процессов у организмов в разное время года. Задание №4 (до 25 баллов): Для многих наземных животных очень остро стоит проблема экономии воды. Многие виды животных вынуждены регулярно преодолевать значительные расстояния к источникам воды, затрачивая при этом огромные энергетические ресурсы. Другие же виды пытаются решать эту проблему иными способами. И человек здесь не является исключением. Вопросы: 1. Какие способы экономии воды существуют у наземных животных? 2. Перечислите известные вам способы решения проблемы экономии воды у наземных животных? Таблица для оформления ответа № Описание Название Способ приспособлений, животного. Описание экономии позволяющих Краткое описание среды воды животному систематического обитания эффективно положения экономить воду Приведите аргументы и примеры, подтверждающие Ваш ответ. Примерное содержание ответа: Выдержки из лучших ответов участников: 1. Какие способы экономии воды существуют у наземных животных? Животные получают воду тремя основными путями: - через питье; - вместе с сочной пищей; - в результате метаболизма, т. е. за счет окисления и расщепления органических веществ – жиров, белков и углеводов; - некоторые животные могут впитывать воду через покровы из влажного субстрата или воздуха, например, личинки некоторых насекомых – мучного хрущака, жуков-щелкунов и др. Способы регуляции водного баланса у животных разнообразнее, чем у растений. Их можно разделить на: - поведенческие; - морфологические; - физиологические. К числу поведенческих приспособлений относятся поиски водопоев, выбор мест обитания, рытье нор и т. п. В норах влажность воздуха приближается к 100 %, даже когда на поверхности очень сухо. Это снижает необходимость испарения через покровы, экономит влагу в организме. К морфологическим способам поддержания нормального водного баланса относятся образования, способствующие задержанию воды в теле: раковины наземных улиток, ороговевшие покровы рептилий, развитие эпикутикулы у насекомых и т. п. У пустынных жуков-чернотелок срастаются и прирастают к телу надкрылья, вторая пара крыльев редуцируется, и между телом и надкрыльями образуется камера, куда выходят дыхальца насекомого. Эта камера открывается наружу лишь небольшой узкой щелью, воздух в ней насыщен водяными парами. Части тела, соприкасающиеся с внешней средой, защищены непроницаемой для воды эпикутикулой. Физиологические приспособления к регуляции водного обмена – это способность к образованию метаболической влаги, экономии воды при выделении мочи и кала, развитие выносливости к обезвоживанию организма, величина потоотделения и отдачи воды со слизистых. Выдержки из лучших ответов участников: № Способ экономии воды 1. Поведенческие Название животного. Краткое описание систематического положения Царство: Животные Тип: Членистоногие Описание среды обитания Описание приспособлений, позволяющих животному эффективно экономить воду Пустынная Строят норы глубиной 60 – 100 см. засушливая Температура в них круглый год не Класс: Насекомые Отряд: Чешуекрылые Семейство: Agnaridae Род: Hemilepistus Вид: Мокрица Реомюр область Пустынный жук чернотелка 2. 3. Морфологическ ие Физиологическ ие Царство: Животные Песчаные Тип: Членистоногие пустыни Класс: Насекомые Отряд: Жесткокрылые Семейство: Чернотелки Пустынные жуки чернотелки, муравьиные львы, личинки божьих коровок Обитают в аридных районах Чешуйчатые, пресмыкающиеся и сухопутные черепахи, птицы Обитают в аридных районах падает ниже 10 °С и не поднимается выше 26 °С, относительная влажность воздуха близка к 100%. Когда почва иссушается особенно сильно и возникает угроза снижения влажности воздуха в норке, самки закрывают отверстие сильно склеротизованными передними сегментами тела, создавая замкнутое, насыщенное парами пространство и оберегая молодь от высыхания. У пустынных жуков чернотелок срастаются и прирастают к телу надкрылья, вторая пара крыльев редуцируется, и между телом и надкрыльями образуется камера, куда выходят дыхальца насекомого. Эта камера открывается наружу лишь небольшой узкой щелью, воздух в ней насыщен водяными парами. Части тела, соприкасающиеся с внешней средой, защищены непроницаемой для воды эпикутикулой. Выделительные органы этих насекомых – мальпигиевы сосуды – свободными концами входят в тесный контакт со стенкой задней кишки и всасывают воду из ее содержимого. Таким образом, вода вновь возвращается в организм Выделяют малорастворимую мочевую кислоту, при образовании которой затрачивается минимальное количество воды. Выдержки из лучших ответов участников: Выделяют несколько групп животных по отношению к влаге – гигрофилы, ксерофилы и мезофилы. Гигрофилы – влаголюбивые животные (животные лесов, околоводные), ксерофилы – сухолюбивые виды (животные открытых пространств, главным образом, пустынные), мезофилы занимают промежуточное положение между предыдущими группами. Выдержки из лучших ответов участников: Животные получают воду тремя основными путями: через питье, вместе с сочной пищей и в результате метаболизма, т. е. за счет окисления и расщепления органических веществ – жиров, белков и углеводов. Некоторые животные могут впитывать воду через покровы из влажного субстрата или воздуха, например, личинки некоторых насекомых – мучного хрущака, жуков-щелкунов и др. Потери воды у животных происходят через испарение покровами или со слизистых оболочек дыхательных путей, путем выведения из тела мочи и непереваренных остатков пищи. Хотя животные могут выдерживать кратковременные потери воды, но в целом, расход ее должен возмещаться приходом. Потери воды приводят к гибели быстрее, чем голодание. Виды, получающие воду в основном через питье, сильно зависят от наличия водопоев. Это особенно характерно для крупных млекопитающих. В сухих, аридных районах такие животные совершают иногда значительные миграции к водоемам и не могут существовать слишком далеко от них. В то же время многие животные могут обходиться совсем без питьевой воды, получая влагу иными способами. Влажность воздуха также очень важна для животных, так как от нее зависит величина испарения с поверхности тела. Потери воды через испарение обусловлены также строением покровов. Некоторые виды не могут обитать в сухом воздухе и нуждаются в полном насыщении его водяными парами. Другие без вреда для себя населяют самые засушливые районы. Среди ряда групп животных можно выделить гигрофилов и ксерофилов, т. е. влаголюбивые и сухолюбивые виды. Промежуточную группу составляют мезофилы. Способы регуляции водного баланса у животных разнообразнее, чем у растений. Их можно разделить на поведенческие, морфологические и физиологические. К числу поведенческих приспособлений относятся поиски водопоев, выбор мест обитания, рытье нор и т. п. В норах влажность воздуха приближается к 100 %, даже когда на поверхности очень сухо. Это снижает необходимость испарения через покровы, экономит влагу в организме. К морфологическим способам поддержания нормального водного баланса относятся образования, способствующие задержанию воды в теле: раковины наземных улиток, ороговевшие покровы рептилий, развитие эпикутикулы у насекомых и т. п. Физиологические приспособления к регуляции водного обмена – это способность к образованию метаболической влаги, экономии воды при выделении мочи и кала, развитие выносливости к обезвоживанию организма, величина потоотделения и отдачи воды со слизистых. У насекомых, обитающих в аридных районах, выделительные органы – мальпигиевы сосуды – свободными концами входят в тесный контакт со стенкой задней кишки и всасывают воду из ее содержимого. Таким образом, вода вновь возвращается в организм (пустынные жуки-чернотелки, муравьиные львы, личинки божьих коровок и др.). Для экономии воды, выводимой через почки, нужна перестройка азотного обмена. При распаде белков у большинства водных организмов образуется аммиак, который токсичен для цитоплазмы даже в малых концентрациях. На процесс его образования и выведения тратится много воды. У наземных животных аммиак присутствует среди продуктов обмена только у тех форм, которые обитают в условиях достаточного обеспечения водой, например у тлей, непрерывно питающихся соком растений. Основной компонент выделяемой мочи у наземных млекопитающих – мочевина. Это менее токсичный продукт обмена, который может накапливаться в плазме и полостных жидкостях и выводиться в более концентрированных растворах, что экономит воду. С мочой выводятся также различные соли. Общая концентрация мочи по сравнению с плазмой может служить показателем способности к экономии воды при экскреции. Мелкие млекопитающие, спасающиеся от жары в прохладных норах, могут покрывать значительную часть своих расходов воды в результате окислительных процессов, так как им не требуется дополнительно вода на терморегуляцию. Почти исключительно на сухом корме живут такие пустынные виды как тушканчики, американская кенгуровая крыса, африканская песчанка и др. Метаболическую воду в большей мере, чем позвоночные животные, могут использовать насекомые, так как трахейная система насекомых осуществляет эффективный воздушный дренаж с малыми потерями на испарение. У многих видов жировое тело служит преимущественно источником воды, а не энергетических запасов. Гусеницы платяной моли, мельничной огневки, амбарный и рисовый долгоносики и многие другие живут исключительно за счет сухой пищи. Испарение, связанное с необходимостью терморегуляции, может служить причиной истощения водных ресурсов организма. В пустынях противостоять перегреву путем испарения воды могут только крупные животные. Общая тепловая нагрузка пропорциональна относительной поверхности и поэтому особенно велика для мелких форм. Для животного массой 100 г. расход воды составил бы в час около 15 % от массы тела, а массой 10 г. – около 30 %, т. е. за немногие часы была бы истрачена вся вода организма. Поэтому мелкие гомойотермные животные в сухом и жарком климате избегают воздействия жары и экономят влагу, укрываясь под землей. Выдержки из лучших ответов участников: Название животного. Способ № Краткое описание экономии воды систематического положения 1 Поведенческие Пустынные мокрицы, Описание среды обитания Описание приспособлений, позволяющих животному эффективно экономить воду мест Глинистые 1. Выбор определенных пустыни обитания, рытье нор и т. п. В норах влажность воздуха приближается к 100 %, даже когда на поверхности очень сухо. Это снижает необходимость испарения через покровы, экономит влагу. Мокрицы роют глубокие вертикальные норки, где всегда влажно, и покидают их, выходя на поверхность лишь в те часы суток, когда высока влажность приземного слоя воздуха. Когда почва иссушается особенно сильно и возникает угроза снижения влажности воздуха в норке, самки закрывают отверстие сильно склеротизованными передними сегментами тела, создавая замкнутое, насыщенное парами пространство. 2.Насекомые в пустыне активны Африканская в зимние месяцы в дневные часы, а Песчанки, тушканчики, гекконы, пустыня Сахара, летом в вечерние и ночные, то есть фенеки в периоды, когда температура воздуха и влажности оптимальна. Едва темнеет, на поверхность робко выбираются разные животные, похожие на мышей. Это вегетарианцы. Пучки травы там малочисленны и редко разбросаны, но они все-таки имеются, пусть чахлые. А ветер заносит туда семена, листья и веточки из более зеленых областей, так что этим малюткам есть чем закусить. По остывающим камням снуют гекконы в поисках жуков и других насекомых. 1. Животные реабсорбируют Австралийская Австралийская Физиологическ 2. (всасывают обратно в сосуды) воду из ие способы прыгающая мышь пустыня тонкого кишечника и выделяют очень экономии Nomis alexis сухой кал, практически не выделяют воды: способы экономии воды Уменьшение потерь представители рода Hemilepistus мочи; у ящериц выделяется не мочевина, как у амфибий, а мочевая кислота - воды при экскреции ненужных веществ; способность накапливать воду в органах тела; Ящерицы, Голуби способность к образованию метаболической влаги; Туркменские овцы накапливание воды в организме; Верблюды, курдючные овцы уменьшение затрат воды на терморегуляцию; Верблюд сохранение воды за счет снижения метаболизма организма. желтый суслик Citellus fulvus 3. Морфологичес кие способы экономии воды: уменьшение потери воды через покровы тела; Жуки-чернотелки кашицеобразное вещество, которое выделяется с меньшими затратами воды; из-за того что непереваренные остатки пищи и отходы метаболизма должны быть выведены, некоторая потеря воды неизбежна, но ее можно снизить, уменьшив количество потребляемой пищи (голуби). 2.Роль депо воды у животных, адаптированных к постоянному дефициту влаги, выполняет скелетная мускулатура, соединительная ткань и паренхиматозные органы. 3. Животные длительное время Пустыни обходятся без питьевой воды за счет создаваемых запасов жира в горбах и курдюках. При окислении жира выделяется достаточное количество воды, чтобы не только поддержать основной обмен, но и выполнять все необходимые движения, связанные с пищевым, половым поведением, защитными действиями. 4.Некоторые насекомые пустынь способны поглощать воду покровами тела из атмосферы, при резком колебании температур в пустыне ночью в воздухе повышается концентрация водяного пара, эту влагу и поглощают насекомые. 5.Когда верблюду не хватает воды, Пустыня он дает температуре тела повыситься и днем сохраняет тепло в жировых тканях горба. Во время холодной ночи в пустыне это тепло излучается без всякой потери воды; 6.Характерные особенности приобретает в пустыне и протекание Пустыни спячки и диапаузы. Диапауза Средней Азии представляет состояние, при котором прекращаются питание, рост, резко снижается обмен веществ, процессы размножения. Это состояние характеризуется повышенной устойчивостью животного к воздействию факторов внешней среды: термических, нехватке воды. 1.Ороговевшие покровы рептилий, развитие эпикутикулы у насекомых и т. п. У пустынных жуков-чернотелок срастаются и прирастают к телу надкрылья, вторая пара крыльев редуцируется и между телом и надкрыльями образуется камера, куда Пустыня выходят дыхальца насекомого. Эта камера открывается наружу лишь небольшой узкой щелью, воздух в ней уменьшение потерь воды на терморегуляцию; насыщен водяными парами. Части тела, соприкасающиеся с внешней средой, защищены непроницаемой для воды эпикутикулой. 2.Окраска играет существенную роль. Видам, живущим в пустыне, присуща более бледная и рыжеватая окраска, чем обитающим в районах, где выпадает большее количество осадков. Это прослеживается у многих ящериц, а также птиц, таких, как крапивник-эму (Stipiturus ruficeps) и белолицая австралийская славка (Aphelocephala nigrocincta и A. pectoralis). Более светлая окраска служит защитой от жары, так как способна отражать большее количество солнечных лучей, не повышая температуру тела.