Поиск публикаций  |  Научные конференции и семинары  |  Новости науки  |  Научная сеть
Новости науки - Комментарии ученых и экспертов, мнения, научные блоги
Реклама на проекте

LXV ШБО. Варианты.

Воскресенье, 22 Февраль, 15:02, prokhozhyj.livejournal.com


 
      Поскольку отсечка "14:00 сегодняшнего дня", начиная с которой варианты I тура LXV ШБО более не являются закрытыми, уже 45 минут, как пройдена, выложу их для интересующихся тут и на shbo_mgu. Позже они должны появиться и на сайте ШБО.

LXV Школьная биологическая олимпиада МГУ (2014 г.), I тур.

Посвящается памяти Кирилла Николаевича Тимофеева, так много сделавшего для нашей Олимпиады.

            Вариант 6 класса.

      Вопрос № 1. Представьте себе, что вы попали на необитаемый остров. Вокруг вас – неизвестные вам виды животных, растений и грибов. Какие знания, наблюдения и эксперименты помогли бы вам разобраться с тем, какие из окружающих вас организмов пригодны в пищу, а какие – нет?

      Вопрос № 2. Как-то морозным зимним вечером семья профессора Фелисова собиралась отправиться из своей петербургской квартиры на несколько дней в гости к родственникам. Как назло, их кошка Марфа улизнула во двор, и её долго пришлось ловить среди сугробов.
      – Папа, мы просто напрасно теряем время!– возмущался сын профессора, – Марфа – зверь, у неё и шуба, и когти на месте. Она преспокойно погуляет пару дней до нашего возвращения. Живут же в России дикие коты.
      – А я как биолог тебе говорю, что Марфу нельзя оставлять на улице!– возразил ему отец.
      Как вы думаете, какие аргументы были у профессора?

      Вопрос № 3. «Если животные не говорят словами, зачем им во рту язык?» – спросила бабушку маленькая девочка Катя. Как вы думаете, какие способы использования этого органа в животном мире могла бы перечислить бабушка своей внучке?

      Вопрос № 4. Поспорили Ёжик с Ёлкой, чьи иголки лучше.
      – У меня иглы крепкие, – говорит Ёжик. – Не гнутся, прочно сидят, хорошо колются. А твои мягче и опадают порой: вон сколько под тобой на земле старых иголок насыпано! Мои лучше!
      – Нет, мои!– не согласна Ёлка. – Ты своими только колоться и можешь, а мои иголки ещё много чего умеют!
      Как вы думаете, что имела в виду Ёлка? Что «умеют делать» еловые иголки? И была ли она права насчёт Ёжика? Может быть, его иголки тоже «умеют» не только колоть тех, кто к нему лезет?

      Вопрос № 5. – Вика, ты только что вышла из туалета? Не забудь вымыть руки! – строго сказала мама.
      – Глупости это!– возразила упрямая девочка. – Если и попала мне на руки какая зараза, то только та, что из меня же и вышла. Значит хуже мне от этого не будет!
      Как вы думаете, какие аргументы могла привести её мама в этом споре с дочкой?

     

            Вариант 7 класса.

      Вопрос № 1. Почему весной у разных листопадных деревьев и кустарников листья распускаются неодновременно, ведь весенняя погода наступает для всех сразу?

      Вопрос № 2. Почему птицы весной возвращаются обратно на север, чтобы потом осенью снова лететь на юг? Не проще ли им остаться жить на юге? Придумайте несколько возможных объяснений.
      Примечание:  слова «таков инстинкт» без дополнительных комментариев ответом на вопрос считаться не будут.

      Вопрос № 3. Хвощи, эфедры и казуарины не являются близкими родственниками, но внешне очень похожи друг на друга – у них у всех членистые фотосинтезирующие стебли, а листья редуцировались до небольших, часто незелёных, чешуек. Соблазнительно объяснить такое строение приспособлением к жизни в пустынях, но последнее верно только для эфедры. Казуарины обитают на морских берегах, а хвощи очень часто растут на болотах. Какие же преимущества даёт всем этим растениям такое своеобразное строение побегов?


      Вопрос № 4. В природе хищники нередко заметно меньше по размеру, чем их жертвы. Понятно, что смертельная схватка с крупным противником – дело опасное. Что позволяет хищникам выходить победителями в такой борьбе?

      Вопрос № 5. Есть такое растение – «индийский лук», или птицемлечник хвостатый (Ornithogalum caudatum). Если оно растёт в горшке, то очень скоро занимает всю его поверхность: исходная луковица активно почкуется и производит множество луковиц-деток. После этого почкование прекращается. Но если растение пересаживают в новый, более просторный, горшок, почкование начинается снова. Как птицемлечник узнаёт, что место кончилось или что место появилось?

      Вопрос № 6. Опытный ветеринар, как правило, легко может заметить, что зверь испытывает дискомфорт или боль. К сожалению, зверь не может напрямую ответить на вопрос «что у тебя болит?» Сходные проблемы возникают и у педиатров, осматривающих совсем маленьких детей. Какие подходы могут помочь врачам предположить, что является источником боли?

      Вопрос № 7. У насекомых, называемых по-русски уховёртками (хотя они вовсе не живут в ушах), было замечено такое необычное поведение: отложив яички, самка берёт каждое из них в переднюю пару конечностей, и, помогая себе жвалами, крутит и переворачивает его несколько раз. Как вы думаете, к каким результатам могут приводить такие действия?

     
            Вариант 8 класса.

      Вопрос № 1. У некоторых растений отдельные органы кажутся непропорционально большими по сравнению с теми же органами у родственных видов. Так, листья папоротника ангиоптериса достигают 5–8 метров в длину (у других папоротников из того же семейства они имеют размер в десятки сантиметров), корни можжевельника односеменного уходят в глубину до 60 м (около 1–2 м у других можжевельников), а соцветия аморфофаллуса из семейства ароидных вырастают до 3 м в высоту (у других ароидных характерный размер соцветий не превышает 10–20 см). Как вы думаете, какими особенностями биологии таких видов могут вызываться эти и подобные (постарайтесь их вспомнить) случаи гигантизма отдельных органов?

      Вопрос № 2. Многие животные во время развития претерпевают резкое изменение – метаморфоз. Зачем он нужен? Неужели нельзя развиваться постепенно? Приведите несколько соображений.

      Вопрос № 3. В тропическом лесу вовсе нет такого буйства цветения, как, скажем, на лугах Средней России. Цветки попадаются на глаза не очень часто, и, что интересно, растения одного и того же вида нередко цветут в разное время года. Поэтому расстояние между одновременно цветущими растениями одного вида может быть очень велико. Какие плюсы и минусы у такого ритма цветения? Ответ обоснуйте.

      Вопрос № 4. Палеонтолог д-р Олдс установил, что ископаемая птица Mergulum imminutum, когда-то населявшая остров Невезения, исчезла вскоре после появления на нём древних людей. Д-р Олдс предположил, что именно проникновение людей привело к исчезновению птицы. Орнитолог д-р Янгс выступил с критикой этой гипотезы: «Наши исследования показали, что мясо всех ныне существующих видов рода Mergulum не только отвратительно на вкус, но и ядовито для людей. Мысль о том, что древние люди съели Mergulum imminutum, просто смешна!» – «А я могу без труда предложить несколько объяснений, почему сообщённый Вами факт не противоречит моей гипотезе о причинах вымирания Mergulum imminutum», – возразил д-р Олдс. Как вы думаете, какие объяснения он мог предложить?

      Вопрос № 5. Какие специфические приспособления могут возникнуть в экосистемах в целом или у отдельных обитателей облачных горных лесов тропических и субтропических широт, где густой туман бывает почти ежедневно?

      Вопрос № 6. Как организмам удаётся избежать переваривания симбионтов в пищеварительном тракте?

      Вопрос № 7. В последнее время в Москве активно практикуются:
          а) замена саморослой (либо сеяной) травы на газонах на готовые «рулонные» газоны, расстилаемые в нужных местах;
          б) тотальное вычищение палой листвы с газонов осенью;
          в) стрижка газонов каждые 2 недели, как только трава отрастает на 5 см;
          г) мощение плиткой грунтовых дорожек в парках;
          д) прочистка парков от кустарников.
      Как вы думаете, как сказываются такие действия на этих «островках зелени» города? Какие последствия вызывают? Приносят ли они пользу? А вред? Ответ обоснуйте.

     

            Вариант 9 класса.

      Вопрос № 1. Приведите примеры, когда паразитический образ жизни не упрощает, а усложняет строение каких-то систем и органов у животных, и объясните причины этих усложнений.

      Вопрос № 2. У большинства зоофильных растений (то есть тех, опыление цветков и распространение плодов которых связано с животными) цветки опыляются насекомыми, а вот плоды распространяются птицами и млекопитающими. Почему? Не проще ли обойтись одной группой животных?

      Вопрос № 3. Если зайти в отдел лекарственных растений в аптеке, то сразу чувствуется острый запах. Действительно, среди лекарственных растений много сильно пахнущих, жгучих, резких на вкус. Как вы думаете, почему? Обоснуйте свой ответ.

      Вопрос № 4. В больших городах, кроме скверов и парков, существуют ещё различные пустыри и луговины. Как вы думаете, какова может быть их роль в экосистеме города? Важны ли они, или правы представители городских администраций, полагающие, что лучшее, что можно с ними сделать – это застроить их магазинами, кафе и спортзалами? Обоснуйте свой ответ.

      Вопрос № 5. Учёные исследовали память у мышей. Зверьков помещали в клетку с решётчатым полом, после звукового сигнала на пол подавался ток. После нескольких повторений мыши стали убегать сразу после того, как раздавался звук. Потом им несколько дней подряд подавали звуковой сигнал, но ток не включали. В конце концов мыши перестали убегать, услышав звук. Одни учёные предположили, что мыши забыли то, чему научились раньше; другие – что мыши приобрели новый навык: не реагировать на сигнал. Какие эксперименты можно поставить, чтобы проверить, кто прав?

      Вопрос № 6. Для того чтобы построить молекулярно-филогенетическое дерево какой-нибудь группы растений, часто требуется выделять ДНК не из свежих образцов, а из гербария. Оказывается, что разные группы растений имеют различные шансы сохранить ДНК в гербарии: в одних случаях её количество и качество почти такие же, как из свежих образцов, а в других – значительно хуже. Почему так получается? Примем, что гербарий был высушен в совершенно одинаковых условиях.

      Вопрос № 7. Редко, но бывает так, что цветки (или соцветия) прикрепляются непосредственно к листьям, причем не к специализированным окрашенным прицветникам (как у каллы), а именно к нормальным зелёным фотосинтезирующим листьям. В самых выраженных случаях, как у южноамериканской филлономы или восточноазиатской гельвингии, практически каждый лист этих вечнозелёных кустарников несёт на верхней стороне один или несколько небольших цветков, а позже – плодов (см. рисунок). Как вы думаете, какие выгоды может получить растение от такого необычного расположения цветков? А какие проблемы у таких растений могут возникнуть?


     

            Вариант 10 класса.

      Вопрос № 1. Какие особенности местного животного мира должны учитываться при проектировании и строительстве дорог?

     Вопрос № 2. Лиановидные ротанговые пальмы (они обитают в Юго-Восточной Азии) ужасно колючие. У них не только листья и стебли покрыты острыми шипами, но есть ещё и колючие «усики-хлысты» с шипами, направленными назад, к основанию. При помощи этих хлыстов растение цепляется за окружающие объекты и поднимается к свету. В качестве таких хлыстов лиана использует в том числе модифицированные листья (с центральным колючим стержнем и редуцированной пластинкой), которые образуются вперемежку с обычными листьями из верхушечной почки. Как ротанговая пальма «решает», какой орган «сделать» – лист или хлыст? Что может регулировать образование одного или другого органа? Постарайтесь обосновать свой ответ.

      Вопрос № 3. Учительница попросила школьников привести примеры того, как работает естественный отбор. Серёжа сказал: «Я видел по телевизору фильм про миграцию антилоп гну. Стадо должно пересекать быструю реку, кишащую крокодилами. Сначала антилопы боязливо толпятся на берегу, но рано или поздно одна из них бросается прямиком в опасную воду, на радость крокодилам. Так естественный отбор избавляется от глупых антилоп, у которых нет терпения подождать, пока кто-то другой проверит на себе безопасность переправы». – «Мне кажется, что это не самый лучший пример, – возразила Света. – Если это поведение „первопроходца“ такое вредное, то почему же естественный отбор не избавился от него сотни тысяч лет назад?» А в самом деле, почему? Предложите несколько объяснений.

      Вопрос № 4. Как известно, длина ДНК из одной хромосомы колоссальна, она может достигать нескольких сантиметров. Неудивительно, что и во время деления клетки, и между делениями ДНК должна быть собрана и уложена «в несколько приёмов» в сложные структуры, в состав которых входят различные белки. Это сложный и затратный процесс. А какие возможности даёт эукариотической клетке такой способ укладки ДНК?

     Вопрос № 5. Опытный повар говорил своему ученику: «Многих съедобных животных, которых раньше добывали только в дикой природе, теперь разводят на специальных фермах. Когда будешь делать закупки такой продукции для нашей кухни, не забудь поинтересоваться у продавца, откуда товар». Ученик удивился: «Если вид животного один и тот же, то какая нам разница, добыли его в природе или вырастили на ферме? Или вас волнует возможное вмешательство „зелёных“?» «Я никогда не возражал против охраны природы, но сейчас я говорю не о ней, а о тонкостях нашей профессии! Похоже, мне придётся объяснить тебе, в чём тут будет разница именно для поваров!» Как вы думаете, что мог рассказать повар своему ученику? Постарайтесь проиллюстрировать свой ответ примерами.

      Вопрос № 6. Историк-любитель Алексей Чебурков писал: «Я с детства любил разглядывать портреты монархов и вождей разных народов и сделал такое замечательное наблюдение: нередки случаи, когда какая-то черта внешности отчётливо присутствует у нескольких последовательных правителей из одной и той же династии. Я понимаю, что бывают доминантные признаки, и одной копии доминантного аллеля достаточно для того, чтобы такой признак проявился. Но ведь у гетерозиготного отца только 50 % шанс передать этот аллель ребёнку. Повторить это в шести поколениях – как шесть раз подряд подбросить монетку и каждый раз получить „орла“. Очень маловероятно, но среди династических портретов вполне можно найти такие случаи! Мне кажется, что сама природа намекает народу, что некоторые люди не подчиняются даже законам статистики. Их я и называю прирождёнными лидерами». А какие научные объяснения наблюдению Чебуркова могли бы предложить вы?

      Вопрос № 7. Аспирант Володя Хренов изучал фермент распадазу. Для этого ему предстояло получить из клеток человека чистый препарат распадазы, сохранившей ферментативную активность. По методике, клетки нужно было разрушить специальными растворами, и добавить в получившуюся смесь антитела, которые способны крепко связаться с распадазой. Затем предстояло много стадий очистки получившегося комплекса от всяких примесей. На последней стадии очищенную распадазу отделяли от антител и использовали в биохимических экспериментах. Процедура очистки занимала много часов. Самое неприятное, что на всём её протяжении образцы нужно было держать на холоде. «Мы сами усложняем себе жизнь!» – возмущался Володя, переставляя пробирки озябшими пальцами, – «Я понимаю, что белки теряют свою структуру на высоких температурах, но ведь в наших клетках распадаза работает при температуре тела. Почему же мне надо возиться с холодными образцами?» Однако, попробовав провести очистку без охлаждения, Володя убедился, что в этом случае активной распадазы в конечном препарате практически не оказывается. А как вы думаете, по каким причинам процедуру выделения фермента приходилось проводить на охлаждённых образцах?

     

            Вариант 11 класса.

      Вопрос № 1. Обычно, когда говорят об опасности инвазивных видов, подразумевают организмы, которые при попадании на новую родину способны навсегда там расселиться и вытеснить или уничтожить местные виды. Однако в северных широтах появляются и такие мигранты (обычно завозимые с юга), которые не могут перенести холодную зиму. Самое большее, на что они способны – это сильно размножиться за тёплое время года, но потом они полностью или почти полностью вымирают с приходом заморозков. Тем не менее экологи считают, что завоз таких организмов тоже способен наносить большой ущерб местной экосистеме. Как вы думаете, в чём может выражаться этот вред?

      Вопрос № 2. Фермент гексокиназа катализирует добавление фосфатной группы к гексозам (шестиатомным сахарам), таким как глюкоза. Например, добавление фосфата к глюкозе является первым шагом гликолиза – центрального биохимического пути, снабжающего энергией наши клетки. Интересно, что в геноме человека есть несколько генов, кодирующих гексокиназы. Предложите несколько объяснений, зачем это может быть нужно.

      Вопрос № 3. Во время Холодной войны во многих местах, где страна – член Варшавского договора граничила со страной – членом НАТО, на границе были возведены укрепления: заборы, бетонные блоки, колючая проволока, и т.д. В начале 1990-х годов в результате улучшения отношений между Востоком и Западом такие укрепления были убраны. Тем самым был невольно поставлен эксперимент по установлению, а затем снятию экологических барьеров в природе. Не так давно зоологи, изучающие популяции крупных млекопитающих в Центральной Европе, выяснили, что европейские благородные олени (Cervus elaphus hippelaphus) «не знают, что кончилась Холодная война». Точнее, практически все олени передвигаются по тропам, никогда не пересекающим границы между странами, которые когда-то были разделены укреплениями – хотя укреплений уже 25 лет как нет, а ныне живущие олени родились намного позже. Предположите, как олени «умудряются помнить» положение былых непроходимых границ.

     Вопрос № 4. В Институте Старения Российской Академии Наук случилась неприятность: стёрлись
надписи с трёх пробирок, в которых хранились такие уникальные образцы:
          Пробирка 1. Образцы ДНК, выделенные из кожи новорождённого.
          Пробирка 2. Образцы ДНК, выделенные из крови того же человека в возрасте 15 лет.
          Пробирка 3. Образцы ДНК, выделенные из кожи того же человека в возрасте 60 лет.
      В каждой пробирке есть вдоволь материала на множество биохимических тестов. Какие различия между образцами могли бы помочь разобраться, в какой из пробирок – какой материал?

      Вопрос № 5. – Несмотря на то, что сейчас нам известно уже много ископаемых остатков примитивных семенных растений, происхождение цветковых растений остаётся по-прежнему покрытым мраком. Самые базальные из известных нам цветковых (новокаледонская амборелла, ископаемый меловой архефруктус) уже имели весь набор характерных признаков группы, в частности, замкнутые пестики и цветок.


      С другой стороны, молекулярные данные показывают, что цветковые не являются сестринской группой ни к одной из доживших до нашего времени других ветвей семенных растений (гинкго, саговники, гнетовые, хвойные), и, стало быть, их предков надо искать среди вымерших голосеменных. Где же искать этих вымерших предков? Одна из идей – в Антарктиде, ведь в доисторические времена она не была укрыта льдом, а антарктические ископаемые до сих пор по понятным причинам слабо изучены.
      В 1987 году из Восточной Антарктиды были описаны интересные образцы похожих на пестики вместилищ семян, получившие название «петриеллея». В 2014 году петриеллея была описана полностью. Это были небольшие растения, обитавшие под пологом примитивных хвойных, саговников и папоротников в антарктических лесах триасового периода. Палеоботаники, авторы публикации, называют петриеллею «недостающим звеном», проливающим свет на происхождение покрытосеменных (цветковых) растений. Как, по-вашему, какие признаки должны быть у растения, чтобы назвать его таким «недостающим звеном»? Попробуйте, опираясь только на факты из вопроса и свои знания об эволюции и о растениях, реконструировать подобную проме жуточную форму.

      Вопрос № 6. Главврач Енской городской больницы поздно вернулся домой.
      – Весь день сегодня я собирал данные из архивов нашей больницы о пациентах, у которых был диагностирован рак – сказал он жене. – Получается вот такая вот картина (см. таблицу).

Декада Число диагнозов «рак»
1950-е 88
1960-е 87
1970-е 101
1980-е 479
1990-е 2658
2000-е 3012

      Заметь, что до середины 80-х годов Енск был маленьким посёлком охотников и оленеводов, окружённым тундрой и нехоженными лесами. Но потом тут нашли полезные ископаемые и понастроили фабрик. Я уверен, что загряз нение окружающей среды промышленными отходами и есть причина роста числа онкологических пациентов. Я буду требовать закрытия фабрик, дабы спасти жизни людей!
      – Получше отдохни, дорогой, – ласково сказала жена, – ведь тебе предстоит ещё нелегкая работа доказывать коллегам, что верна именно твоя интерпретация этих данных, а не какое-нибудь другое объяснение!
      Как вы думаете, какие другие объяснения этих данных она могла иметь в виду?

      Вопрос № 7. Многие виды довольно хорошо изучены с генетической точки зрения: известна полная последовательность нуклеотидов в их геноме, в этой последовательности найдены начала и концы почти всех генов, и доступны методы генетической инженерии, позволяющие удалить из генома любой ген. Например, в геноме пекарских дрожжей Saccharomyces cerevisiae имеется около 6200 генов, кодирующих белки. Генетики разделили культуру дрожжей на 6200 линий и пытались убрать из них по одному гену – в каждой линии свой. Оказалось, что в 1400 из этих линий после полного удаления гена клетки дрожжей не росли на жидкой среде, то есть фактически не оставляли потомства; эти 1400 генов можно считать абсолютно необходимыми для жизни дрожжей, или, по крайней мере, для их деления в сложной культуральной среде. Остальные примерно 4800 линий расти не перестали, хотя некоторые росли медленнее, чем дикий тип (а иные и быстрее!). Итак, почти пять тысяч, или более 80%, генов дрожжей «не нужны» для выживания в лабораторных условиях.
      Что же будет, если убирать по два из этих «ненужных» генов одновременно? Скрещивая одиночных мутантов по «ненужным» генам, получили и такие двойные мутанты (как вы понимаете, их теоретически может быть более десяти миллионов – 4800×4800/2, но пока что получено только несколько тысяч). При сравнении скорости роста каждого такого двойного мутанта с двумя «родительскими» одиночными мутантами, были замечены следующие ситуации:
          а) двойной мутант полностью теряет способность к росту в культуре;
          б) двойной мутант растёт со скоростью, меньшей, чем скорость роста каждого из двух одиночных мутантов;
          в) двойной мутант растёт со скоростью, равной скорости роста одного из двух одиночных мутантов;
          г) двойной мутант растёт быстрее, чем любой из двух одиночных мутантов.
      Как вы думаете, в чём причины возникновения каждого из этих вариантов, и какие из них встречаютсячаще, а какие – реже?

© Жюри ШБО, 2015.


      P.S.  Спасибо всем, помогшим нам с идеями для вопросов, особенно bbzhukov и olnud!

 

Читать полную новость с источника 

Комментарии (0)