(см. "самый интересный журнал Наука и жизнь " № 12, 1997г.) Итоги выполнения конкурсного заданияподведены, теперь можно дать ответ на предлагавшиеся вопросы. К . Какими способами разные животныезаботятся о потомстве? Приведите по одному-два примера использования каждогоспособа. Опишите случаи, когда у какого-то вида можно встретить сразу несколькоспособов заботы о потомстве.У многих животных потомство развиваетсявнутри тела самки. При этом оно обеспечивается защитой, подходящей температурой,а зачастую -_ и питательными веществами. Сюда относится как истинное живорождение,так и яйцеживорождение. Например, у лжескорпионов оплодотворенные яйцаразвиваются внутри выводковой камеры на брюшной стороне тела самки. Вылупившиесяличинки питаются желтком, поступающим из яичников, и даже успевают одинраз перелинять внутри самки.Наиболее ярко выражен такой тип заботыо потомстве у млекопитающих, которые вынашивают плод внутри матки.Животные, которые откладывают яйца, почтивсегда стараются поместить их в подходящие условия, обеспечивая ту илииную степень защиты и доступность пищи. Муха, например, откладывает яйцав гниющее мясо, а жук-короед -_ под кору деревьев. Эти способы заботы опотомстве могут совершенствоваться в двух направлениях.Тихоходка (микроскопическое животное,обитающее во мху и на водорослях) линяет, сбрасывая старую шкурку, внутрикоторой отложены яйца.Первый _- создание специальных укрытийи убежищ. У олигохет и пиявок яйца развиваются внутри специального яйцевогококона, тихоходки откладывают яйца в свою старую шкурку, сбрасываемую прилиньке. Рыбка горчак откладывает икру в раковины моллюсков. Лососевые закапываютикру в ил и сверху забрасывают галькой. Некоторые квакши строят для икрыдомик из листьев над водой, и так далее.Второй путь -_ создание запасов пищи длябудущего потомства. Некоторые осы откладывают яйца в тела насекомых. Личинкинаездников часто паразитируют на других насекомых, а после гибели хозяевпитаются их мертвыми тканями.Еще один путь заботы о потомстве - ношениеяиц на себе или защита кладки до вылупления. Большинство десятиногих раковвынашивают яйца, прикрепив их к брюшку или к плавательным ножкам (и приэтом обвевают их свежей водой). Жаба-повитуха наматывает тяжи икры себена ноги. Многочисленны примеры охраны кладки. Так, многоножки откладываютяйца в особые гнездышки из земли или иного материала, спирально свертываютсявокруг кладки и, пока не вылупится молодь, остаются так многие недели,не питаясь.Наконец, огромное число видов животныхпосле рождения детенышей кормит их и охраняет от врагов (колюшка, большинствоптиц и зверей). Родители могут заниматься и "воспитанием" потомства, например,тигрица обучает тигрят охотиться.Часто животные объединяются, чтобы вместеухаживать за потомством, и разделяют между собой функции (пингвины, котики).Самый яркий случай - у общественных насекомых (муравьи, термиты, пчелы):размножаются лишь некоторые особи, а остальные ухаживают за ними и их расплодом.Оригинален способ заботы о потомстве укукушки: она обеспечивает уход за своими детьми, подбрасывая яйца в гнездаптиц других видов.
Идиллическая картинка: самка орангутанас ребенком.Животных, у которых встречаются сразу несколькоспособов заботы о потомстве, великое множество. Так, самец колюшки строитубежище для мальков и охраняет его от врагов. Самец и самка зяблика (имногие другие воробьиные птицы) вместе кормят и охраняют потомство от врагов. Л . Дан список растений: абрикос,ананас, бук, ива, калина, кипарис, лимон, липа, лиственница, малина, облепиха,ольха, рябина, саксаул, секвойя, эвкалипт. Предложите как можно большеразных критериев, по которым их можно разделить на две или на три группы.Для каждого критерия укажите, какие растения в какую группу попадут.Перечислим несколько возможных классификаций.По жизненным формам: древесные, кустарникии травяные. По систематическому положению: покрытосе менные и голосеменные.По смене листьев (хвои): вечнозеленые и листопадные. По отношению к свету:светолюбивые и теневыносливые. По способу опыления: опыляемые ветром либонасекомыми. По географическому распространению: растущие в умеренном, субтропическоми тропическом климатических поясах. По принадлежности к разным сообществам:степные и лесные. По роли в сообществах: лесообразующая порода _ не являетсятаковой.Относятся к пионерным или климаксным сообществам.По морфологическим признакам: имеющие колючки и не имеющие их.С простыми и со сложными листьями. По особенностямбиохимии: характерны для растения или нет эфирные масла. По ценности длячеловека: имеют ценную древесину или нет. Дают съедобные плоды или нет.Предлагаем читателю самому распределитьвышеперечисленные растения по предложенным здесь группам.Разумеется, возможны другие варианты. Конечно,одни варианты разделения на группы интересны с биологической точки зрения(покрытосеменные - голосеменные, вечнозеленые - листопадные), а ценностьдругих вариантов существенно ниже (встречается ли данное растение на Мадагаскаре,обладает ли оно потогонными свойствами). И хотя при проверке работ приемлемымисчитаются разбиения обоих типов, увлекаться совсем уж странными критериямине стоит.Следует избегать и групп с нечеткими, спорнымиграницами. Например, вряд ли удачно деление растений на полезные и вредные,высокие и низкие, красивые и не очень. М . Д-р Аккурат кормил гуппи в своемаквариуме живыми дафниями, смешивая рачков разного размера. Оказалось,что крупные дафнии поедаются быстрее, чем мелкие. С чем это может бытьсвязано? Как проверить ваши гипотезы? (Учтите, что несколько факторов могутдействовать одновременно.)По данным д-ра Наплевайта, все обстоитне так: быстрее поедаются мелкие дафнии. Чем может объясняться различиев результатах двух ученых?Почему гуппи чаще поедали крупных дафний,чем мелких? Возможно несколько причин. Первая _- большая заметность длярыб крупных дафний. Вторая _- их меньшая подвижность и маневренность. Третья_- предпочтения рыб в пользу более ценных по калорийности "упитанных" дафний.Наконец, крупные дафнии могут активнее поедаться из-за каких-то особенностейих поведения (например, они хуже прячутся и поэтому чаще попадаются наглаза рыбкам).Для экспериментальной проверки каждой версиибудем усиливать или ослаблять влияние разных факторов в аквариуме. Сначалапредложим рыбкам смесь крупных и мелких дафний. Подтвердив большую скоростьпоедания крупных дафний, добавим укрытие (например, какое-то растение).Если различие в поедании дафний возросло, значит, дело в том, что крупнымдафниям труднее спрятаться. Далее предложимодним рыбкам (в отдельном сосуде) мелких дафний, а другим (в другом сосуде)-_ крупных и посмотрим, какие дафнии поедаются быстрее. Этот опыт позволитразобраться, каких рачков рыбке легче поймать. Теперь в сосуде с мелкимидафниями будем менять прозрачностьводы (скажем, подкрашивая ее) до тех пор, пока скорости поедания мелкихи крупных дафний не сравняются. Так мы покажем, что на поедание влияетзаметность дафнии. А если кормить рыб сушеными дафниями, то исчезнет разницав подвижности мелких и крупных, и станет ясно, имеются ли иные причиныпищевого предпочтения.Ну, а почему исследования Наплевайта далипротивоположный результат? Во-первых, один из ученых мог сделать свой выводна основании слишком малого объема экспериментальных данных. Во-вторых,ученые могли пользоваться разными методиками, например, подсчет несъеденныхдафний производился через разное время после их внесения в аквариум с рыбами.В-третьих, Аккурат и Наплевайт могли работать с разными видами дафний.Понятие "крупная особь" для одного вида необязательно совпадет с этим жепонятием для другого. В-четвертых, у исследователей могли различаться недафнии, а гуппи (например, по возрасту). В-пятых, можно предположить, чтодо проведения опыта Наплевайт всегда кормил своих гуппи только мелкимидафниями, и поэтому рыбки привыкли к мелкому корму. В-шестых, причина различиймогла заключаться в том, что у одного исследователя был глубокий аквариум,а у другого _ мелкий. Ведь дафнии стремятся держаться на определенной глубине,да и возможность избежать хищника зависит от размеров аквариума. Навернякаможно придумать и "в-седьмых", и "в-восьмых". Џ . Отставной поручик Чебурков решилсвести лес, занимающий немалую часть его поместья, а на освободившихсяземлях выращивать картофель и пшеницу. Однако он опасается, не скажутсяли эти изменения на составе воды в озере, которое используется как источникпитьевой воды и находится в центре леса. Как планируемые перемены могутповлиять на качество воды в озере? Опишите как можно больше возможных механизмов.Вырубка леса не пройдет без последствийдля состава воды в озере. Деревья все время испаряют почвенные воды и усваиваютминеральные соли. Кроме того, лес укрепляет берега озера, предохраняя ихот размывания. После вырубки леса в почве станет больше воды. Берега начнутбеспрепятственно размываться. Увеличится сток воды в озеро, возрастет содержаниеминеральных солей и органики. Это, в свою очередь, может вызвать усиленноеразмножение фитопланктона, падение концентрации кислорода в воде и другиеизменения химическо го состава воды в озере. Изменятся фауна и флора, преждевсего микрофлора почвы. Например, могут исчезнуть некоторые из азотофиксирующихсимбионтов растений, что дополнительно повлияет на состав воды. В результатеиз озера могут исчезнуть многие животные, например личинки комаров. Этонегативно отразится на процессах биологической очистки воды.Выращивая на полях картофель и пшеницу,Чебурков навеpняка станет вносить удобрения, которые будут смываться дождямии паводками в озеро. Это приведет к эвтрофикации водоема, которая можеткончиться зацветанием воды или заболачиванием. Особенно опасен в этом смыслекартофель, требующий большого количества калийных удобрений.При длительном выращивании картофеля ипшеницы весьма вероятно истощение почвы, отчего изменится ее кислотность,что, в свою очередь, повлияет и на рН воды в озере. о . Часто встречаются случаи, когдапостоянные жители болеют какими-то болезнями реже, чем люди, приехавшиев данную местность. С какими причинами это может быть связано? Приведитепримеры, подтверждающие ваши соображения.Во-первых, у местных жителей может иметьсягенетически обусловленная устойчивость к ряду болезней. Например, у негровшироко распространен в гетерозиготной форме ген серповидноклеточной анемии,поскольку его носители более устойчивы к малярии. А вот устойчивость квирусу СПИДа у европейцев встречается чаще, чем на африканском континенте.Вторая причина _- наличие у местных жителейиммунитета к определенным болезням и отсутствие его у приезжих. Иммунитетмог быть приобретен в детстве или от матери в период внутриутробного развития.Местные жители, как правило, лучше адаптированык местным условиям. Например, эскимосы легче переносят морозы, чем негры,поэтому африканцы, попав на Чукотку, будут чаще простужаться. Вносит вклади психологическая неадаптированность: выходцы из южных стран на северебудут страдать "зимней" депрессией, обусловленной коротким световым днем.Риск неинфекционных заболеваний снижаетсяи за счет лучшего знания таких особенностей родной местности, как ядовитыерастения, опасные для человека хищники и паразиты.Более редкая заболеваемость местных жителейможет быть связана с социальными факторами. Например, если у местного населенияобщеприняты моногамия и высокие нормы морали, то вероятность венерическихзаболеваний у них ниже по сравнению с "распущенными" приезжими.Наконец, приезжие могли прибыть из местностисо слабой системой здравоохранения, "захватив" свои болезни с собой.П. Физиологи выделяют четыре способа пищеварения:внутриклеточное, полостное, пристеночное и наружное. У представителей какихсистематических групп они встречаются? Каковы достоинства и недостаткикаждого из этих способов?Внутриклеточное пищеварение (фагоцитоз)как единственный способ переваривания пищи встречается только у губок.В сочетании с другими способами (прежде всего с полостным) оно свойственнокишечнополостным, бескишечным турбелляриям, погонофорам, большинству моллюсков,коловраткам, пиявкам, всем хелицеровым,мшанкам, плеченогим, форонидам, всем иглокожим, ланцетнику и позвоночным(у последних к фагоцитозу способны клетки кишечника). У простейших фагоцитарныйспособ основной, но имеется и наружное пищеварение -_ некоторые простейшиевыделяют вовне пищеварительные ферменты.Если для одноклеточных фагоцитоз вполнеприемлем как способ пищеварения, то у многоклеточных его использованиев качестве единственного способа ставит ряд проблем. Во-первых, требуется,чтобы либо все клетки организма имели доступ к пище, либо продукты пищеварениятранспортировались от клетки к клетке. Во-вторых, непереваренные остаткидолжны все время выводиться из клеток или "навечно" накапливаться в них.Оба варианта мало подходят для многоклеточного организма с дифференцированнымитканями. Наконец, имеются и существенные ограничения на размер пищевогообъекта: он не должен быть крупнее одной клетки.Фагоцитоз считается исходным типом пищеварения,от которого в разных ветвях эволюции независимо произошел переход к полостномупищеварению (в ряде случаев полностью заменившему фагоцитарное).Полостное пищеварение известно у кишечнополостных,гребневиков, почти всех червей, ракообразных, насекомых, головоногих моллюсков,оболочников и хордовых (кроме ланцетника). Наличие пищеварительной полостипозволяет удерживать внутри организма сравнительно крупный пищевой объект.Возможность замыкать просвет пищеварительного канала после поступленияпищи приводит к тому, что жертва гибнет без кислорода и ее ткани частичносамоперевариваются. Анаэробные условия позволяют развиться кишечной микрофлоре,которая играет большую роль в пищеварении. Полостное пищеварение позволяет"разбить" пищеварительный канал на отделы с разными функциями, повысивэффективность его работы. Появление пищеварительной полости потребовалообзаведения транспортными системами. Возникла возможность разносить поорганизму питательные вещества в растворимой и легко усвояемой форме.Пристеночное, или мембранное, пищеварениеосуществляется ферментами, которые локализованы на мембранных структурахили выделяются клетками кишечника в примембранное пространство. Такой способпозволяет экономнее расходовать ферменты и эффективнее сопрягать с перевариваниемтранспорт питательных веществ. Этот способ присущ ракообразным, головоногиммоллюскам, насекомым и всем позвоночным. Именно на этом принципе основанаработа микроворсинок позвоночных и перитрофической мембраны насекомых (тонкойпленки из белков и хитина, окружающей непереваренную пищу в кишечнике).Но данный способ не позволяет обрабатывать ферментами всю пищевую массу,находящуюся в кишечнике. Поэтому пристеночное пищеварение всегда сопровождаетсявнутриклеточным и полостным. Исключение - некоторые кишечные паразиты,которым свойственно только пристеночное переваривание пищи.Наконец, у некоторых животных встречаетсянаружное пищеварение: добыча фиксируется, выделяемые животным ферменты"работают" вне организма, а затем хищник всасывает питательные веществав легко усвояемой форме. Так поступают ряд медуз, многие паукообразныеи насекомые, некоторые нематоды и моллюски. Этот способ позволяет перевариватькрупную добычу; при этом не требуется измельчать пищу, иметь разветвленныйи дифференцированный кишечный тракт. Паукам такой тип пищеварения особенноподходит, поскольку при нем не нужноизмельчать или переваривать жесткие хитиновые покровы их основной добычи_- насекомых. Недостаток наружного пищеварения _- большой расход ферментов.Кроме того, животное оказывается как бы приковано к добыче и в случае опасноститеряет ее.Обратите внимание: в условии задачи несказано, что нам следует ограничиться царством животных. Поэтому краткоскажем об остальных систематических группах.Прокариоты (бактерии) в плане пищеваренияпринципиально отличаются от эукариотов. Поскольку прокариоты не способнык эндоцитозу (а значит -_ и к внутриклеточному пищеварению) и среди нетистинно многоклеточных форм, то основные способы пищеварения у них -_ наружноеи пристеночное. Примерно то же и у грибов.Так называемым насекомоядным растениямприсущ наружный способ пищеварения. Например, росянка выделяет пищеварительныйсекрет на захваченную добычу, а затем всасывает переваренную смесь. Ответы подготовлены Д.Ермоленко, Н. Пуньковой и С. Глаголевым.