ХОЧЕТЕ статтябіологів?

Один з найвідоміших прикладів різких коливань чисельності тварин - лемінги.

Ліків вже значно більше, ніж хвороб, і постійно з'являються нові, більш ефективні. На частку досліджень у фармацевтиці зараз припадає 18% всіх світових вкладень в науку.

<

>

Відповіді на конкурсні завдання 2005 року

Біологічне відділення Всеросійської заочної багатопредметної школи при МДУ існує вже більше 30 років. З 1987 року "Наука і життя" регулярно публікує (як правило, в грудневому номері) питання для учнів, які бажають вступити в цю школу для поглибленого вивчення улюбленого предмета. Пропонуємо вашій увазі відповіді на конкурсні запитання (див. "Наука і життя" № 12, 2005 р ), Надіслані надходили в заочну школу навесні 2006 року. На відміну від математичних або фізичних завдань, відповіді до яких, як правило, однозначні і виходять однаковими, хто б ці завдання не вирішував, біологія дає менш точні відповіді і формулювання. Тому пропоновані нами відповіді не можна вважати єдність але можливими і вичерпними. Питання і відповіді даються в скороченні, не зачіпає зміст тексту. У відповідях на кожне питання використані роботи декількох школярів. Щорічно в школу надходять 500-600 чоловік. Приблизно 10% з них дізнаються про конкурс з оголошення в "Науці і життя".

1. Навіщо рослини підживлюють органічними добривами? Адже рослини самі в процесі фотосинтезу створюють необхідну органіку.

В процесі фотосинтезу створюються тільки цукру, а для побудови білків рослинам необхідний азот. Хоча азот становить 78% обсягу повітря, в молекулярній формі рослинам він недоступний, тому вони змушені витягувати його з мінеральних солей. А ці солі надходять в грунт саме з органічними добривами - гноєм, компостом, зеленим добривом. Крім того, з органічна кими добривами в грунт вносяться та інші необхідні для рослин макро- і мікроелементи (фосфор, калій, кальцій, магній, залізо, сірка та інші), причому в співвідношеннях, близьких до характерних для живої матерії. Ці добрива - хороший джерело їжі і енергії для ґрунтових мікроорганізмів, які переробляють органічні добрива і залишки відмерлих рослин і тварин в форму, зручну для засвоєння рослинами.

2. У радянські часи практично всі фільми із закордонного життя знімали в межах СРСР. Де саме, залишаючись в цих межах, можна зняти інсценування за такими книгами: "Біле ікло", "Іліада", "Книга джунглів", "Легенда про Робін Гуда", "Острів скарбів", "Пожирачі вогню", "Пригоди Гекльберрі Фінна "," П'ятнадцятирічний капітан "," Сто років самотності "," Фараон ". За якими ознаками глядач все-таки зможе здогадатися про підміну, незважаючи на старання кінематографістів?

Для зйомок фільму "Біле ікло" (дія відбувається на Алясці і в Каліфорнії) можна відправитися спочатку на Чукотку або на Кольський півострів, потім - на чорноморське узбережжя Криму або Кавказу.

"Іліаду" можна знімати в Криму, де зовнішній вигляд узбережжя та лісових масивів схожий на Середземномор'ї.

"Книга джунглів" - південь Далекого Сходу з його вологими субтропічними лісами або субтропіки Абхазії. Розповідь "Чудо Туран Бхагата" можна зняти в Туркменії, в Бадхизе. "Білий котик" - там, де є лежбища морських котиків: Командорські острови, а фінал оповідання - на Камчатці.

"Легенда про Робін Гуда" - ялицево-широколистяні ліси в Калінінградській, Московській, Смоленській областях.

Для "Острова скарбів" початкові сцени, що відбуваються в Англії, можна зняти, наприклад, в районі Калінінграда. Сам острів - на півдні Криму або в районі Сочі.

Дія "Пожирачів вогню" відбувається в Австралії з її дуже своєрідною природою (до 75% рослин Австралії більше ніде не зустрічаються). Щось хоча б частково близьке можна знайти на чорноморському узбережжі Кавказу.

"Пригоди Гекльберрі Фінна" пропонують знімати в Поволжі, в районі Жигулів, або на Амурі, печеру - на Уралі або на Кавказі.

У книзі "П'ятнадцятирічний капітан" дія відбувається в Анголі. Майже тропічний ліс можна знайти в Уссурійському краї, аналог саван - в наших лісостепах де-небудь під Курськом.

Дія роману "Сто років самотності" відбувається в колумбійському селищі. Ландшафти з субтропічній рослинністю можна знайти в районі Сочі.

Для фільму "Фараон" пустелю можна зняти в Середній Азії, на півдні Казахстану. Сцени на Нілі можна знімати в дельті Волги.

Всі автори відповідей вказують, що уважний глядач помітить підробки по відсутності (або присутності) характерних рослин і тварин. Скажімо, в курських лісостепах, на жаль, немає баобабів і не бродять жирафи, під Сочі немає дикорослих бананів, характерних для Колумбії, в дельті Волги немає крокодилів і так далі. Багато звертають увагу на особливості рельєфу (берега Волги вище, ніж берега Міссісіпі) і навіть на зоряне небо, в Африці і тим більше в Австралії сильно відрізняється від нашого.

3. Вам доручено порівняти гуппі, жаб, голубів, коней, кішок і собак за здатністю до навчання. Опишіть, як ви будете проводити експерименти для вирішення цього завдання.

Для цього школярі пропонують використовувати лабіринти (прості - для риб і жаб, більш складні - для голубів і ще більш складні для ссавців). Для птахів та більше вищих тварин годиться так званий проблемний ящик, який застосовується в дослідах по зоопсихології. Тварина поміщають в ящик, де є кнопка або педаль, натиснувши яку, тварина може вийти на свободу або отримати корм. Показником здатності до навчання служить час, за яке тварина зрозуміє, що натискання на педаль приводить до бажаного результату. Критерієм навченості може служити швидкість вироблення умовних рефлексів. Добре говорить про ступінь навченості тваринного його здатність до екстраполяції, тобто продовження спостерігається тенденції на близьке майбутнє. Для цього відомий фізіолог Л. В. Крушинський розробив тест з ширмою, за яку їде годівниця. Тварина має спрогнозувати, де шукати годівницю після її зникнення.

4. Вирушаючи в плавання, Робінзон Крузо захопив зібрану ним колекцію насіння культурних рослин різних країн і народів, яку мав намір подарувати кузини. Але судно розбилося неподалік від безлюдного острова, і Робінзон перетягує на берег врятоване майно. Як вчинити з колекцією? Навряд чи варто витрачати час і сили на те, щоб врятувати її цілком. Насінням яких рослин ви рекомендуєте зайнятися в першу чергу, а яке насіння в ситуації, що склалася представляються зовсім непотрібними?

Робінзон Крузо побував у багатьох країнах: він був в полоні в Марокко, плавав в Карибському морі, жив в Бразилії, торгував біля берегів Гвінеї. Тобто він міг зібрати насіння рослин, характерних для чотирьох виділених Н. І. Вавілов вогнищ походження культурних рослин: Бразильсько -Парагвайского, Південноамериканського, Центральноамериканського і Середземноморського. Острів, на який висадився Робінзон, знаходиться в Карибському морі, так що більшість рослин з колекції можуть, мабуть, там рости.

Перш за все, йому треба взяти харчові рослини - зернові культури, особливо кукурудзу, коренеплоди, овочеві і баштанні. Хоча треба враховувати, що багато насіння, наприклад бобові, могли зіпсуватися, потрапивши в воду, якщо не були щільно упаковані. Потрібні лікарські рослини, наприклад насіння хінного дерева і часто ставився в ті часи до лікарських тютюн (тим більше, Крузо курив). Можна взяти прядильні рослини - льон, коноплі, джут, бавовна. Насіння плодових дерев немає необхідності рятувати, так як в тропічних лісах багато диких плодів, не настільки смачних, як культурні, але все ж їстівних. Декоративні рослини теж можна не брати.

Один зі школярів пише: "На місці Робінзона я б посадив кави. По-перше, я був би зайнятий його вирощуванням, і сумні думки не приходили в голову. А по-друге, якби я там пробув довго, то дочекався б врожаю і зміг насолоджуватися бадьорить напоєм вранці ".

В одній відповіді Робінзону пропонується все ж зберігати оптимізм, вірити в повернення з острова і врятувати для колекції кузини якомога більше рослин, які не зустрічаються в Англії.

В іншому відповіді наведено список дюжини рослин із зазначенням можливого терміну зберігання їх насіння без втрати схожості. Напевно, такі дані варто було б враховувати, але навряд чи у Робінзона вони були.

5. У одних видів організмів щільність особин на одиницю площі проживання відносно стабільна в різні сезони і роки, а у інших - стрибкоподібно змінюється. Наведіть приклади тих і інших видів. Перерахуйте причини, з якими можуть бути пов'язані ці відмінності.

Відносна стабільність щільності популяцій характерна для великих хижаків і копитних. Стрибкоподібні коливання властиві багатьом дрібним тваринам - мишоподібних гризунів, комах. За ними можуть слідувати коливання чисельності харчуються ними хижаків (так, пов'язана між собою чисельність зайців і вовків, мишоподібних гризунів і полярних сов).

З рослин великими коливаннями щільності відрізняються ефемери, що живуть в пустелях і напівпустелях і проростають зі збережених в грунті насіння на час короткого більш вологого сезону. Стабільна щільність дерев.

Коливання щільності популяції можуть бути пов'язані з погодними умовами, змінами кормової бази, епізоотіями, природними катастрофами, регулярними міграціями (наприклад, у перелітних птахів), діяльністю людини, сезонними циклами розмноження виду, гострою конкуренцією за ресурси та іншими причинами.

6. У грунті живуть представники самих різних груп тварин. Які пристосування до такого способу життя у них виникли?

Для переміщення в такому щільному середовищі, як грунт, що живуть в ній організми набули органи для риття (кріт) або повзання (спрямовані назад щетинки дощових черв'яків). Часто їм властива подовжена або червоподібний форма тіла. У шкірі бувають слизові залози, що виробляють мастило для полегшення руху в грунті. Очі з-за їх марності часто зменшені або зовсім відсутні, зате розвинені нюх і дотик.

7. Звичайний аналіз крові, який вам роблять при періодичних обстеженнях в поліклініці, включає визначення стандартного набору параметрів. Які хвороби і фізіологічні розлади можуть бути виявлені на підставі цього аналізу?

Перерахуйте, для яких діагностичних цілей необхідно визначення додаткових характеристик складу крові. Які параметри слід вимірювати в кожному з цих випадків?

При звичайному аналізі крові визначають вміст гемоглобіну, кількість еритроцитів, лейкоцитів, тромбоцитів, швидкість осідання еритроцитів, гематокріз (об'ємне співвідношення твердої частини крові до рідкої), час згортання і кольоровий показник.

За результатами такого аналізу можна визначити запальні процеси в організмі, деякі захворювання крові (анемія, лейкози), порушення згортання.

Додаткові аналізи роблять при підозрі на певні хвороби. Наприклад, при ймовірності діабету роблять аналіз на цукор натще і після їжі. При підозрі на захворювання нирок вимірюють вміст в крові залишкового азоту, сечовини, креатиніну.

Аналіз на вміст антитіл дозволяє встановити, якими інфекційними хворобами хворів або хворіє в даний час людина.

Перед переливанням крові визначають її групу і сумісність.

Іноді роблять аналіз крові на гормони, наприклад при лікуванні безпліддя.

8. Ви вирішили розробити лікарські препарати, що забезпечують: а) зниження підвищеного кров'яного тиску; б) ослаблення алергічних реакцій; в) зменшення ймовірності захворювання на грип; г) швидке загоєння ран. Однак в аптеках вже є безліч препаратів, які вирішують кожну з цих завдань. Які властивості нових ліків зроблять їх застосування кращим? Як підібрати форму застосування ліків?

Для будь-якого лікарського препарату бажано, щоб тривалість курсу була мінімальна, результат досягався швидко, а число прийомів в день було якомога менше. По можливості не повинно бути побічних явищ і несумісності з іншими ліками, харчовими продуктами і напоями. Препарат не повинен вимагати важких у виконанні умов для зберігання, не повинен викликати залежність або звикання. Бажано, щоб виробництво нових ліків було недорогим і нескладним, тоді воно виявиться дешевше старих.

Ефект нового засобу повинен бути фізіологічним і помірним: ліки від високого тиску не повинно знижувати тиск нижче норми, антиалергічну засіб не повинен знищувати будь-яку імунну реакцію. Засіб для захисту від грипу має бути ефективним проти різних типів і штамів вірусу. Бажано, щоб після загоєння ран за допомогою нового препарату не залишалося шрамів і щоб цей препарат не надто заважав самому хворому і оточуючим, наприклад своїм запахом.

Форми, в яких випускається нові ліки, залежать від його призначення. Якщо засіб проти високого тиску розраховане на повсякденне застосування гіпертоніками, його краще випускати у вигляді таблеток або капсул. Якщо ж це засіб екстреної допомоги при гіпертонічному кризі, воно повинно бути придатним для ін'єкції. Те ж з ліками від алергії: якщо воно призначене для зниження порівняно безневинних алергічних явищ на кшталт чхання, висипу, сльозотечі, воно може бути в таблетках або у вигляді аерозолю для вдихання, але для припинення важкої реакції типу набряку Квінке краще ін'єкція. Засіб профілактики від грипу може випускатися в таблетках або капсулах. Засіб для загоєння ран - у вигляді мазі, пластиру або аерозолю, що утворює плівку на рані. Якщо ліки призначене для прийому всередину маленькими дітьми, його краще робити у вигляді солодкої мікстури.

Використано відповіді наступних школярів: А. Баранова (м Рязань), М. Іванової (Москва), О. Коренькової (г. Смоленск), М. Лебедєва (м Кандалакша), Н. Магомедової (с. Куркент, Дагестан), А. Максимової (м Тула), А. Малкова (п. Металплощадка Кемеровської обл.), А. Маслової (м Жуковський), М. Насонова (Москва), М. Плаксіевой (м Сергієв Посад), Л. Симонової (Москва), К. Терентьєва (м Лодєйне Поле) та Е. Хаулін (Москва).