Варианты LXIV ШБО
Поскольку начиная c 14:00 сегодняшнего дня варианты I тура LXIV ШБО уже не являются закрытыми, выложу их для интересующихся тут и на shbo_mgu. Позже они должны появиться и на сайте ШБО.
LXIV Школьная биологическая олимпиада МГУ (2014 г.), I тур.
Вариант 6 класса.
Вопрос № 1. Очень многие растения культивируют ради плодов, другие - ради запасающих вегетативных органов (например, клубней), некоторые - ради цветов, а некоторые - ради листьев. А есть растения, которые специально выращивают ради коры на стволе. Если можете, приведите примеры таких растений. Как вы думаете, почему таких растений очень мало?
Вопрос № 2. Многие животные при встрече с хищником или конкурентом пытаются создать преувеличенное представление о собственном размере. Какими способами им удаётся это сделать?
Вопрос № 3. Все знают, что такое листопад. А какие ещё части растений могут перед неблагоприятным сезоном в массовом порядке опадать? Ответ подтвердите примерами соответствующих растений.
Вопрос № 4. Одни насекомые зимуют на стадии яйца, другие - на стадии личинки, третьи - на стадии куколки, а четвёртые - на стадии имаго (взрослого насекомого). Какие преимущества и недостатки есть у каждого из этих способов зимовки насекомых?
Вопрос № 5. Перед вами три лепных украшения со старых московских домов, где скульпторы пытались изобразить животных. Посмотрите, не допустили ли они каких-нибудь ошибок? При ответе ориентируйтесь в первую очередь на фотографии, прорисовки даны как страховка от нечёткой печати [NB: прорисовки тут не воспроизводятся].
(a) Гранатный переулок, дом № 2 (построен в 1902 году). Сова.
(б) Лихов переулок, дом № 2/3 (тоже 1902 год). Летучая мышь.
(в) Большой Казённый переулок, дом № 9 (здание гимназии постройки 1911-1912 годов).
Классический сюжет «Пеликан, кормящий потомство».
Вариант 7 класса.
Вопрос № 1. У многих животных самцы, кроме заботы о своём потомстве, могут проявлять заботу о детёнышах других членов стада или стаи. Чем это может объясняться?
Вопрос № 2. Две сестры смотрели передачу под названием «Тупые животные». Ведущий весело комментировал истории, в которых разные животные попадали в смешные или опасные, с его точки зрения, ситуации. Рассказывал он и про молодых ос, которые, несмотря на мощные жвалы, не догадываются прогрызть тонкую перегородку, установленную перед их норкой. Были там и птицы, покорно «высиживающие» подложенный в гнездо камень. Были и жуки-могильщики, тщетно пытавшиеся закопать дохлую мышь в кирпич. Младшая сестра хохотала до упаду, а под конец заявила:
- Какие действительно тупые эти твари: стоит им попасть в необычную ситуацию, и они тут же попадают впросак! Они же совершенно не приспособлены к жизни!
- То, что ты видишь по телевизору, нужно ещё и критически осмысливать, - заметила ей старшая. - Не забывай, что все эти виды прошли очень долгую эволюцию. По-видимому, есть причины, почему столь простой и негибкий контроль поведения не создаёт для них серьёзных проблем, а то и оказывается полезным.
Как вы думаете, какие причины имела в виду старшая сестра?
Вопрос № 3. «Соловей не поёт для свиней», говорится в детском стихотворении. Действительно, обычно животные издают звуки, чтобы вызвать реакцию со стороны особей своего же вида: призвать партнёра, попросить помощи у родителей и т.п. Но бывают и ситуации, когда звуки, издаваемые одним видом животных, частично или даже преимущественно предназначены для особей других видов. В каких ситуациях это может происходить, и какая в этом может быть польза для животных, издающих такие звуки?
Вопрос № 4. Все организмы вынуждены заботиться о покровах своего тела. Грязь может мешать газообмену и доступу солнечных лучей, создавать условия для размножения паразитов и доставлять множество других неудобств. Животные борются с этим, например, с помощью разнообразных поведенческих адаптаций. А что помогает растениям решать такие проблемы?
Вопрос № 5. Шерлок Холмс и доктор Ватсон наблюдали демонстрацию находок профессора Грейпа, который недавно вернулся из экспедиции на тропические острова.
- Вот в этой коробке, - показывал Грейп, - лежат плоды замечательного растения, которое аборигены называют «Уау». Плоды столь приятны на вкус, что, по легенде аборигенов, нет ни человека, ни зверя, которым бы не нравилось это лакомство. Аборигены восторгаются и возятся с уау не меньше, чем королевский садовник с лучшими кустами роз! А в этой коробке, - продолжал профессор, - собраны шипы растения уау. Они столь остры и крепки, что аборигены используют их как наконечники для стрел. Рана, оставленная таким шипом, долго не заживает, ибо сам шип покрыт ядовитым веществом.
- Профессор Грейп - жулик, - прошептал Ватсону Холмс. - Не удивлюсь, если вместо поездки по островам он-то и похитил семейные драгоценности несчастного герцога Йоркского.
- Как вы догадались? - удивился доктор.
- Элементарно, Ватсон! Плоды и шипы явно с разных растений. Уау очевидно приспособлено для того, чтобы его плоды разносили животные. Их-то и привлекают замечательные плоды. А ядовитые шипы только мешали бы такому процессу.
- Холмс, - засмеялся Ватсон, - Вы великий сыщик, но никудышный биолог! Как человек с естественнонаучным образованием могу Вам сказать, что любой начинающий ботаник приведёт вам несколько гипотез о том, как и почему наличие таких шипов может быть не вредно, а то и полезно растению с такими плодами.
Как вы думаете, какие гипотезы мог иметь в виду Ватсон?
Вариант 8 класса.
Вопрос № 1. Как Вы думаете: ковырять в носу полезно или вредно? Обоснуйте обе точки зрения с позиций медицины и биологии.
Вопрос № 2. По дороге в школу Вова и Дима проходили через площадь, на которой разместилась большая голубиная стая.
- Знаешь, - сказал Дима, - сколько себя помню, на этой площади всегда полно голубей, но их число не сильно меняется год от года. А ведь голуби могут откладывать яйца несколько раз в году, и одна пара может выводить до 12 новых птиц в год!
- Ты что, всю биологию в школе проспал? - усмехнулся Вова. - Самые приспособленные птицы выживают, остальные умирают. Понимаешь?
- Ерунду ты какую-то говоришь, - ответил Дима. - Почему же мы тогда не видим здесь мёртвых птиц?
- Действительно странно, - согласился Вова. - Почему размер стаи не растёт, а трупов не видно? Пошли скорей. Первый урок как раз биология, там и спросим учителя об этом.
Как вы думаете, что мог ответить учитель?
Вопрос № 3. Известный мирмеколог (специалист по муравьям) Ф. Руфов случайно услышал разговор двух женщин на автобусной остановке. «А у нас весь огород земляные муравьи заполонили. Всюду гнёзда, куда не повернись! Просто кошмар!» «И не говори! Но говорят, их можно вывести. Надо на землю пшённой крупы насыпать...» Но тут подошёл его автобус, и окончания разговора Ф. Руфов так и не услыхал. О чём потом жалел, ибо ему стало интересно: а что такого может сделать пшённая крупа с муравьями, если это, конечно, не сказки? Попробуйте и вы предложить несколько гипотез. Как бы вы стали проверять их экспериментально?
Вопрос № 4. Горы часто покрыты лесом не до вершин, а до какой-то определённой высоты, за которой начинается так называемый альпийский пояс с луговой или тундровой растительностью. Как вы думаете, почему на одной и той же географической широте эта высота может существенно различаться? Предложите различные причины.
Вопрос № 5. В своей книге «Гончие Бафута» Джеральд Даррелл пишет:
«... наблюдая за их поведением в этой клетке, я заметил несколько особенностей, которых прежде не замечал. Начать с того, что у даманов есть, оказывается, так называемые туалетные навыки; иными словами, они всегда опорожняли свой кишечник в одном и том же углу клетки. До тех пор я и не подозревал, каким облегчением для собирателя животных, который трудится в поте лица, может быть привычка его зверей к опрятности. Как только я понял, что означает аккуратная кучка помёта, которую я обнаруживал каждое утро в одном и том же углу, я постарался облегчить себе чистку клетки даманов. Я просто-напросто поставил им в качестве уборной круглую мелкую жестянку. Но, к моей большой досаде, на следующее же утро я увидел, что даманы с презрением отвергли мой дар: они столкнули жестянку в сторону и преспокойно сделали все, что им требовалось, на пол клетки, как обычно. В тот же вечер я опять поставил туда жестянку, но на сей раз положил на дно немного того, что нашёл утром на полу. Наутро я с восторгом убедился, что жестянка полна, а пол в клетке безукоризненно чистый. Теперь уж уборка клетки даманов отнимала у меня от силы минут пять: надо было всего лишь опорожнить жестянку, вымыть её и поставить на место. Да, чистить клетку с даманами стало истинным удовольствием. Совершенно иными повадками отличаются мешетчатые крысы: эти грызуны величиной с небольшого котёнка жили в нашем зверинце по соседству с семейством даманов. Крысы эти принадлежат к довольно неприятной группе животных, которые не хотят - или не могут? - опорожнять свой кишечник иначе, как в воду, и предпочитают при этом воду проточную. На воле им, вероятно, служат для этой цели ручьи: вода уносит помёт и он удобряет какое-нибудь растение ниже по течению. Однако в клетке я не мог предоставить моим мешетчатым крысам ручей, и пришлось им удовольствоваться кое-чем похуже - горшком с водой. Не так-то приятно ставить в клетку чистенький, симпатичный горшок, наполненный прозрачной, как слеза, водой, и через пять минут увидеть, что он полон жидкого помёта. Всё это было очень хлопотно - ведь в жару животным необходим постоянный запас свежей питьевой воды, а тут крысы загрязняют её, не успев напиться. Я очень старался отучить их от злополучной привычки, но всё понапрасну; в конце концов пришлось поставить им в качестве уборной большой горшок и давать побольше сочных фруктов в надежде, что фрукты утолят их жажду».
Как вы думаете, с какими особенностями биологии этих видов могут быть связаны такие разные привычки? Ответ обоснуйте.
Вопрос № 6. В последние годы многие владельцы дачных участков в Подмосковье стали очень просто и без затей обходиться с нетоварными излишками урожая яблок (например, с подгнившей падалицей). Они просто попозже вечером незаметно вывозят их на тачках в ближайший лесок, где и сваливают грудами (см. фото). Как вы думаете, как это может сказаться на жизни леса и его обитателей? Ответ обоснуйте.
Вариант 9 класса.
Вопрос № 1. Не секрет, что у большинства взрослых животных способность к размножению убывает с возрастом. При этом, есть виды, у которых особь, уже полностью потерявшая возможность размножаться, может жить ещё весьма долго. А есть и другая крайность: у некоторых видов особь умирает практически сразу после того, как поучаствовала в размножении. Какие, по-вашему, есть относительные преимущества у этих двух стратегий?
Вопрос № 2. Есть такой способ культивирования растений - гидропоника, то есть выращивание растений на воде с растворёнными в ней минеральными веществами, безо всякой почвы. Оказывается, так можно выращивать почти любые растения, даже кактусы! Какие преимущества и недостатки имеет выращивание растений таким способом? Ответ обоснуйте.
Вопрос № 3. Мальчик Вася прочёл в популярной книжке, что перепонка крыла летучих мышей возникла у их предков из растянувшейся кожи тела и передних конечностей, причём разные участки перепонки имеют разное происхождение: от боковой складки кожи тела и от кожи ладони и предплечья, соответственно. «Очень любопытно!» - подумал Вася. «Но как учёные об этом узнали?» А в самом деле, как это могло бы быть выяснено? Предложите несколько возможных способов.
Вопрос № 4. Опытный ветеринар, как правило, легко может заметить, что зверь плохо себя чувствует. А вот как быть садовнику? Ведь растения звуков не издают и почти не двигаются. Как узнать, что растение испытывает дискомфорт?
Вопрос № 5. Биологи нередко узнают или предсказывают свойства организмов, о которых имеют весьма неполную информацию (одну-две кости, рассказ охотника, фрагмент ткани с остатками ДНК). А на основе какой информации биологи могут обоснованно предсказать сам факт существования и хоть какие-то свойства современных или вымерших организмов, которых никто из людей никогда не видел и которые недоступны ни целиком, ни фрагментами?
Вопрос № 6. Когда у больного развивается опухоль, её иногда находят напрямую, простым прощупыванием. Однако случается, что опухоль начинают искать целенаправленно при обследовании из-за жалоб пациента на совершенно, казалось бы, посторонние симптомы (например, ухудшение функции почек, нарушения мелкой моторики рук и тому подобное). Тем не менее, оказывается, что эти симптомы - косвенный эффект роста опухоли. Как бы вы объяснили такое явление? Предложите механизм возникновения «вторичного» заболевания.
Вопрос № 7. Все знают, что белые медведи не едят пингвинов потому, что первые встречаются в Северном полушарии, а вторые - в Южном. Но отчего так получилось? Почему пингвины не заселили Арктику, а белые медведи - Антарктику?
Вариант 10 класса.
Вопрос № 1. В чём биологический смысл того, что гуляющая собака обычно долго и тщательно выбирает место, где бы ей навалить кучку?
Вопрос № 2. Незаконная вырубка леса - глобальная проблема. Часто правоохранительные органы какой-либо страны задерживают партию стволов деревьев, но не знают, где были добыты эти растения. Задача усложняется тем, что такой товар нередко многократно перепродаётся и перегружается с судна на судно. Какие биологические наблюдения и исследования могли бы помочь предположить географическое происхождение такой древесины?
Вопрос № 3. Жука Листожора заморского завезли на другой континент как средство борьбы с сорняком Оллергеей зловредной - на родине он питался почти исключительно этим растением. Несмотря на климатические отличия в новых местах и на родине, Листожор успешно расселился по обширной территории, но количество Оллергеи зловредной это сократило незначительно. Предложите возможные объяснения этому.
Вопрос № 4. У человека и других млекопитающих значительная часть нейронных связей и самих нейронов отмирает через некоторое время после рождения. Как вы думаете, чем может определяться, какие из них отомрут, а какие останутся? Предложите эксперименты для проверки ваших предположений.
Вопрос № 5. Генетики иногда сталкиваются со следующей ситуацией. Бывает, что у организма один аллель некоего гена совершенно нормальный, но вот второй утерян в результате большой делеции (полной потери фрагмента хромосомы). Казалось бы, организм, имея один нормальный аллель, должен был бы выглядеть нормальным, но он всё же выглядит мутантным. Предложите несколько объяснений такому наблюдению.
Вопрос № 6. Биохимик Крутов изучал превращение вещества Х в другое вещество Y. Он несколько лет пытался очистить фермент, который катализирует это превращение, но пока что не получил чистого препарата. На основе некоторых косвенных данных он предположил, что изучаемый им фермент состоит из двух субъединиц - белков А1 и А2. Вообще-то, гены, кодирующие А1 и А2, хорошо известны врачам и биологам: мутации, приводящие к утрате или перепроизводству продуктов этих генов, вызывают болезни у человека и других животных. Однако биохимические свойства самих белков до сих пор не изучены. Какие наблюдения могли подсказать Крутову его гипотезу о биохимической роли А1 и А2, и какие эксперименты мог бы поставить Крутов, чтобы получить данные в поддержку своей гипотезы?
Вопрос № 7. Чтобы лучше понять, как идет эволюция, на уроке биологии можно сыграть в такую игру. Ученики становятся «хищниками» и вооружаются пластмассовыми ложками, ножами и вилками. В качестве «жертв» используют фасолины разного размера и цвета. Каждый раунд длится примерно 40 секунд (это время можно подрегулировать, идея состоит в том, чтобы около половины жертв была поймана). За это время «хищник», пользуясь только своим орудием (ложкой, вилкой или ножом) должен «поймать» (перенести в чашку) как можно больше «жертв»-фасолин. В конце каждого раунда «хищник», поймавший меньше всего, объявляется «вымершим», а поймавший больше всего - «размножается». Например, если ученик с ножом был наименее эффективен, а ученик с ложкой - наиболее, то первому ученику дают вместо ножа ложку. Количество «выживших» фасолин каждой разновидности после каждого раунда удваивается. Играют до тех пор, пока «хищники» и/или «жертвы» не станут все одинаковы, или пока «жертвы» (а за ними, естественно, и хищники) не исчезнут.
Это хорошая игра, но, как любая модель, она что-то упрощает. Как вы думаете, какие элементы эволюционного процесса не нашли отражения или поданы неточно в этой игре?
Вариант 11 класса.
Вопрос № 1. На конференции «Дятел тысячелетия» сотрудник Научно-Исследовательского Института Архигениальных Растений (НИИАР) Алексей Михайлович Чебурков сделал доклад о последних достижениях дятлологии. Присутствующие на докладе были поражены сообщением Алексея Михайловича о том, что в НИИАР разработаны специальные аэрозоли: одни отпугивают дятлов, так что они больше не долбят в этом месте, а другие - привлекают их, так что можно натравить дятлов на любой произвольный объект. Впрочем, не все коллеги поверили Чебуркову (он был знаменит склонностью к научным мистификациям).
Как Вы думаете, можно ли сделать такие аэрозоли? Если нет, то почему? Если да, то как они могут действовать и что может входить в их состав? Ответ обоснуйте.
Вопрос № 2. Как узнать, где именно (на каком материке, в каком регионе) возникла какая-либо группа наземных животных или растений? А какие проблемы могут возникнуть на пути выявления «центров происхождения»? Постарайтесь предложить как можно больше способов и для каждого указать возможные проблемы.
Вопрос № 3. Одна из больших проблем в мире в наши дни - быстрая деградация коралловых рифов и гибель кораллов. Деградация рифов идёт в том числе и из-за антропогенных факторов, причём не только из-за добычи кораллов и кораллового известняка, но и из-за сведения прибрежных лесов, а также из-за вылова обитающих на рифах рыб. Причём когда два последних фактора присутствуют одновременно, негативный эффект оказывается куда большим, чем был бы от каждого из них, взятого по отдельности. Как вы думаете, каким образом сведение лесов и вылов рыб могут влиять на жизнь кораллового рифа?
Вопрос № 4. Врачи обнаружили новую болезнь, протекающую в форме лёгкого респираторного заболевания. Из таких пациентов они выделили новый вирус, который присутствовал в дыхательных путях, но практически отсутствовал в других частях организма. Вирус удалось размножить в культуре клеток дыхательного эпителия. Дальнейшие опыты на клеточных культурах показали, что вирус может проникать в клетки многих типов. Когда эту работу пытались опубликовать, рецензенты указали на противоречие между ограниченным распределением вируса у больных и широким спектром его «мишеней» среди культивируемых клеток. Какие бы вы предложили объяснения этому парадоксу?
Вопрос № 5. - Профессор, я убедительно опровергла гипотезу доктора Райта, - заявила своему научному руководителю аспирантка Марина. - Райт недавно заявил, что человеческие белки альфин и бетин напрямую взаимодействуют друг с другом. Я сконструировала два штамма бактерии кишечной палочки, один для производства альфина, другой - бетина. Я выделила и отлично очистила большое количество каждого белка, а потом смешала их в одной пробирке. Чтобы точнее воспроизвести условия в человеческом организме, я даже температуру в пробирке постоянно поддерживала на 36,6. Я пыталась обнаружить взаимное связывание этих белков всеми доступными способами, но ни один не обнаружил образования белковых комплексов. Пора писать опровержение на статью Райта!
- Не торопитесь, Мариночка, - спокойно ответил ей научный руководитель, - ведь Вашим наблюдениям есть вполне разумные объяснения, которые не исключают правоты Райта.
Как вы думаете, какие объяснения Марининым результатам имел в виду её руководитель?
Вопрос № 6. Молодой микробиолог Гоша изучал свойства нового патогенного вида бактерий. Он вырастил бактерий в колбе, точно определил концентрацию бактериальных клеток в этой культуре и начал подмешивать фиксированное число бактерий в еду мышам. Каждая доза бактерий была скормлена десяти мышам. Результаты наблюдений приведены в таблице:
Число бактериальных клеток в порции еды
Число мышей, погибших от болезни
1
0
10
0
100
0
1000
5
10 000
10
100 000
10
«Ерунда какая-то получается», - удивлялся Гоша. «По моим расчётам, эта бактерия делится в тканях мыши раз в час. То есть, за четыре часа из ста бактерий всё равно должно было бы нарасти больше тысячи. Почему же последствия попадания разного числа бактерий столь сильно различаются? Надо сходить посоветоваться с коллегами». А какие ответы на Гошин вопрос могли бы предложить вы?
Вопрос № 7. Один филолог говорил популяционному генетику:
- Знаешь, мы с тобой изучаем очень похожие процессы. Ты изучаешь эволюцию геномов зверей, а я - эволюцию восточноевропейских фамилий. Фамилии - они как хромосомы. Считай, что каждая буква - как нуклеотид в ДНК. Вначале человек получает или придумывает себе фамилию. Если у него много детей и они выживают, частота этой фамилии увеличивается. Если нет - уменьшается. При этом случайно возникают варианты написания одной и той же фамилии, которые тоже могут распространиться или исчезнуть. Ну совсем как мутации в ДНК! Бывает, что уединённая местность осваивается небольшой группой людей. В результате, там частота фамилий сильно отлична от таковой в основой популяции. Ну совсем как «эффект основателя» в генетике! А бывает, что некоторые фамилии создают преимущества или недостатки своим носителям, совсем как при естественном отборе в биологической эволюции. Верно?
- Действительно, некоторые сходства есть, - согласился генетик, - Но есть и важные отличия.
Как вы думаете, какие различия между процессами эволюции геномов млекопитающих и человеческих фамилий мог иметь в виду генетик?
© Жюри ШБО