2020-05-11
70
Чтобы наиболее полно ответить на этот вопрос, нужно сравнить строение и поведение детёнышей и взрослых особей.
Поскольку при решении заданий олимпиады можно было пользоваться всем, предполагалось, что участники посмотрят хотя бы фотографии останков доисторических млекопитающих и поймут, что главным образом речь идёт о тушках, а не скелетах — хотя стоит признать, что в формулировке вопроса об этом можно было бы написать и конкретнее. Конечно, звери появились сотни миллионов лет назад, но самые известные и бросающиеся в глаза останки млекопитающих — это тушки, извлечённые из многолетней мерзлоты. Им от нескольких тысяч до нескольких миллионов лет. Как раз тушки детёнышей сохраняются лучше, чем тушки взрослых. К костям это не относится. Напротив, до конца не окостеневший скелет должен быть более подверженным разложению, поэтому версии вроде “кости детёнышей прочнее и медленнее разлагаются” (с указанием причин) не приносили участникам баллов.
Разумные версии можно поделить на две группы. Первая объясняет, почему останков детёнышей больше, чем останков взрослых. Вторая называет причины, по которым “детские” тушки лучше сохраняются.
|
|
|
У подавляющего большинства видов животных детская смертность выше, чем смертность зрелых особей. Иными словами, далеко не все доживают до того момента, когда сами получают возможность размножаться. Поэтому останков детёнышей по определению больше, и если кто-то это упоминал, он уже получал немного баллов за ответ.
Можно конкретизировать причины гибели. Детёныши могут быть менее устойчивыми к холоду, нападениям хищников (но с хищниками отдельный разговор, об этом позже), голоду, обезвоживанию. Это кажется очевидным, поэтому такие уточнения добавляли незначительное количество баллов к ответу. Гораздо интереснее поведенческие причины. Детёныши, не имея достаточного опыта, могли из любопытства или “по глупости” попасть в природные ловушки и навсегда остаться там. Те, кто упоминал это в ответе, получали хорошую прибавку к оценке.
Дальше нужно понять, почему вероятность сохраниться у останков молодого зверя выше, чем у останков взрослого. Для этого стоит подумать, что вообще способствует сохранению тел. Все мы пользуемся холодильниками и морозильными камерами и знаем, что продукты дольше не портятся при температуре около ноля и ниже. Дальше — физика: из двух объектов, близких по теплоёмкости, быстрее охладится и замёрзнет тот, который меньше. Это верно и для тушек животных. У млекопитающих детёныши мельче зрелых особей (а вот у амфибий, например, не всегда), поэтому тела первых имеют больший шанс целиком вмёрзнуть в грунт, пока их не начали растаскивать падальщики или разлагать бактерии гниения. Ещё небольшие тушки быстрее заносило снегом, благодаря чему их было сложнее найти тем, кто мог бы нарушить их целостность. Те, кто это указал, получили много баллов. Также в силу своих более скромных габаритов (а также неосмотрительного поведения) зверята могли провалиться в какие-то места, куда бы не прошёл по размеру взрослый, и остаться там навсегда вне доступа хищников и падальщиков.
|
|
|
При равной плотности объект меньшего объёма будет легче, а смерть не всегда наступает в холодное время года (плюс на Земле почти всегда были области с тёплым климатом, где снега и льда могло и не наблюдаться). Поэтому, если, скажем, звери погибали на суше, сильными дождями их могло смыть в реку, и быстрее туда сносило более лёгкие объекты — то есть, опять же, тушки детёнышей. Там они оседали на дно, и если попадали в бескислородные условия, то хранились в практически неизменном виде очень долго. Многие современные находки мамонтят, пещерных медвежат, волчат и т.д. сделаны именно по берегам современных рек. За время, прошедшее с момента их гибели, русла рек могли поменяться и передвинуться, но всё-таки не на сотни километров.
Хотя детёнышей проще поймать и убить, чем взрослых, вероятно, охотники (в первую очередь люди) могли специализироваться на ловле половозрелых особей, потому что у них присутствовали части тела, которых нет у детей: рога, бивни и так далее. Вполне вероятно, что тела таких млекопитающих люди разделяли на части и перерабатывали — даже если не ели. Поэтому они хуже сохранились.
Маловерояно, что трупы детёнышей в среднем залегают глубже или, наоборот, выше, чем останки зрелых зверей, хотя именно такую версию выдвигали некоторые участники олимпиады. Это могло бы объяснить то, что “детские” останки более доступны для изучения, чем “взрослые”, но не соответствует истине. Чтобы получилась действительно разная глубина залегания в одном и том же районе, организмы должны были жить в разные геологические эпохи. Но как же это возможно, если один — родитель, а другой — его прямой потомок?
Вася — сторонник здорового образа жизни. Он много читал о пользе антиоксидантов и стал целыми днями есть только орехи, овощи и фрукты. К каким нежелательным последствиям и почему может привести такая диета?
Вопрос про своеобразную диету Васи состоит из нескольких слоев. Ограничивая свой рацион орехами и зеленью, Вася
1) рискует недополучить некоторые жизненно важные вещества, например, белки (об этом писали практически все) или железо. С жирами получилось сложнее: кто-то писал, что их будет не хватать, а кто-то наоборот, что их будет избыток (второе кажется более вероятным). Из-за этого в организме могут развиться самые разные болезни, и в работах встречались самые разные версии, от диареи до депрессии. Во время проверки мы обращали внимание в основном на строгие логические цепочки между нехваткой вещества и развитием болезни, например: “дефицит железа — нехватка гемоглобина — анемия — слабость”.
2) рискует получить слишком много каких-нибудь веществ. Многие писали про растительные волокна, которые вызовут проблемы с кишечником, реже — про избыток жиров, и совсем редко — про развитие аллергии. Буквально пару раз встретилась идея о том, что можно отравиться орехами и содержащимися в них кислотами. Тем не менее в этом есть здравое зерно: стремясь есть продукты с определенными веществами, не стоит забывать о том, что возможна передозировка других веществ. История Васи списана почти дословно с реального пациента одной из американских клиник (https://nplus1.ru/news/2019/09/18/antioxidant-nephropathy): этот человек действительно ел очень много орехов и зелени в погоне за антиоксидантами, а в больнице оказался из-за больных почек. Оказалось, что он получал в 10 раз больше щавелевой кислоты, чем положено, и она сформировала кристаллы в почках.
|
|
|
3) может добиться своей цели и получить избыток антиоксидантов в организме. Мы не зря упомянули их в вопросе, но лишь немногие в своих ответах обратили на это внимание. В то же время, известно, например, что избыток антиоксидантов может нарушить работу иммунитета, поскольку нейтрофилы убивают своих жертв в основном за счет активных форм кислорода. Потребление антиоксидантов связано с неблагоприятным прогнозом лечения некоторых видов рака. Кроме того, есть данные о том, что оно связано с ускоренным старением и сокращением продолжительности жизни, потому что в клетках снижается количество активных форм кислорода и они перестают производить собственные антиоксиданты.
Домашние кошки нравятся человеку не в последнюю очередь потому, что любят физический контакт и напрашиваются на ласку. Приведите как можно больше причин, по которым такое поведение кошек могло закрепиться в ходе эволюции.
Формулировка вопроса предполагает, что речь идет о причинах, почему кошки напрашиваются на ласку. Значительное количество школьников говорило о том, почему человеку приятно гладить кошку (они приятные, они снимают стресс, это любимый питомец и пр.). Эти версии не оценивались, поскольку не отвечали на вопрос. К сожалению, именно поэтому ряд участников получил за ответ на этот вопрос 0 баллов.
Те школьники, которые говорили о ласковости кошек, относительно редко обращали внимание на то, что вопрос был про эволюционно закрепленные формы поведения. В силу этого выше всего оценивались внятно описанные логические цепочки, например:
· Кошек рассматривали как полезных животных, сосуществующих с человеком – вычесывали, чтобы блох было меньше – кошка чувствовала, что после расчесывания лучше и приятнее – стала приходить под руку сама
· Тактильный контакт как элемент привыкания с обоих сторон (я осторожно трогаю кошку/ кошка осторожно дает до себя дотронуться) – постепенно закрепилось как стиль взаимодействия
|
|
|
· Среди кошек была конкуренция за место при доме человека, поскольку там больше еды. Человеку был склонен оставлять тех, которые не дерутся между собой и хорошо относятся к человеку, т. е. более ласковых.
Следующий блок ответов не описывает закрепление в ходе эволюции, но корректно описывает причины кошачьего поведения. Оценивались положительными баллами. Перечислены от более «дорогих» версий к более «дешевым»:
· Заболевание токсоплазмозом (распространенное у кошек) меняет их поведение и делает более ласковыми
· Кошка, когда трется о человека, метит территорию и заявляет «хозяин мой»
· Кошка ищет физического контакта - такого же, как с сородичами
· У кошки есть воспоминания о детстве (как ее вылизывала мама), и поглаживание напоминает о них (воспринимается сходным образом)
· Кошка изображает привязанность для получения еды
· Кошки любят человека.
Также небольшим количеством баллов оценивалась распространенная версия, что в процессе одомашивания кошки стали более лояльны к человеку (без уточнения каким образом).
Некоторое (к счастью, относительное небольшое число школьников) увлеклись переписыванием из интернета описания проявлений кошачьего поведения и того, как хозяин должен на них реагировать (что означает поднятый хвост, как надо гладить кошку и т.п.). Естественно, эти ответы также оценивались на 0 баллов, поскольку не содержали ответа на вопрос.
У паразитов тоже бывают свои паразиты (их называют сверхпаразитами). При этом всем известно, что шансы на успешное заражение хозяина у паразита, как правило, малы. Кажется, что для сверхпаразита эта проблема ещё сложнее. Как сверхпаразиты могут решать задачу поиска нового хозяина?
При ответе на этот вопрос многие, к сожалению, стали писать про «обычных» паразитов, а не про сверхпаразитов. И предлагали способы найти себе свободноживущего хозяина. Такие версии не оценивались, т. к. они не отвечали на поставленный вопрос.
Одной из самых правильных групп версий была группа про синхронизацию жизненных циклов. Во-первых, при такой синхронизации больше шансов оказаться в одном месте со своим хозяином. Например, иметь одинаковых промежуточных хозяев. Во-вторых, можно откладывать свои яйца уже в яйца или личинки хозяина. Тогда после вылупления сверхпаразит будет уже внутри своего хозяина.
Вторая группа версий посвящена поиску с помощью свободноживущего хозяина. Так, сверхпаразит может заражать новых паразитов внутри того же хозяина, или же (если их нет) временно жить в самом хозяине, ожидая паразита. Несколько отдельно стоит версия, что паразит может выделять какие-то вещества, на которые реагирует сверхпаразит.
Следует отметить, что правильной, хотя и низко оцениваемой версией, была версия, что сверхпаразит будет специализироваться на распространенных паразитах, таким образом будут выше шансы найти своего хозяина.
КЛАСС
Педантичный школьник Соломон тщательно следит за своим здоровьем. Собирая образцы собственной мочи, он обнаружил, что она бывает разного цвета в зависимости от того, в какое время суток он берет пробу. Как можно объяснить такой неожиданный результат?
В интернете можно найти немало информации о том, под действием каких факторов может измениться цвет мочи. Это:
1) концентрация (чем более концентрированная, тем темнее)
2) объем выпиваемой жидкости (чем больше, тем светлее)
3) цветная пища (например, свекла)
4) некоторые лекарства (например, противорвотные или снотворные)
5) заболевания выделительной системы, при которых в моче появляются кровь, гной или кристаллы нерастворимых кислот
и так далее.
С перечислением этих факторов справились большинство участников олимпиады. Однако вопрос сформулирован сложнее: в условии цвет мочи менялся не только у одного и того же человека, но и в зависимости от времени суток. Поэтому более высокие баллы получили те участники, которые пытались придумать закономерность, согласно которой моча Соломона могла бы меняться регулярно.
Например: каждое утро она более концентрированная, чем днем, и более темного цвета. Или: каждый день Соломон ест на обед морковный салат в школьной столовой, и поэтому моча становится более оранжевой. Или: каждый вечер Соломон принимает лекарства, и они влияют на цвет мочи непосредственно после приема или утром. Или: каждое утро Соломон выходит на пробежку, на которой сильно потеет, организм теряет влагу, и моча становится более концентрированной и так далее.
С заболеваниями в этом смысле оказалось сложнее: если у человека, скажем, почечная недостаточность, то едва ли кровь в моче появится только в определенное время суток. Поэтому в большинстве случаев болезнью почек такой феномен объяснить сложно, если только не предположить, например, что у Соломона диабет, и после еды в его крови - а следовательно, и в моче - становится сильно больше сахара, от чего она мутнеет.
Существует множество классификаций грибов на съедобные и несъедобные. И если с некоторыми видами вопросов не возникает, то другие постоянно кочуют из съедобных в условно-съедобные и даже несъедобные и ядовитые. Почему один и тот же гриб может быть отнесен разными авторами к разным группам по признаку съедобности?
Такая ситуация может возникнуть, если один и тот же вид грибов обитает в разных условиях. Например, растущие у дорог или рядом с промышленными предприятиями грибы могут накапливать токсичные вещества из почвы или воздуха. Или в условиях разного времени года или климата – при более высоких температурах или большей освещенности грибы могут вырабатывать больше токсинов (тут многие приводили пример строчков, которые во Франции ядовиты за счет более теплого климата, а в России употребляются в пищу). Также один и тот же гриб может быть съедобен или несъедобен в зависимости от возраста – старыми грибами отравиться проще, там накапливается больше веществ из окружающей среды, могут размножаться черви и бактерии, накапливаться вредные продукты обмена веществ. Съедобность грибов может зависеть от способа приготовления, от количества и частоты употребления данного гриба в пищу. Также у составителей справочников могут быть разные критерии оценки: некоторые считают ядовитыми только те грибы, что вызывают летальный исход, а некоторые – все грибы, вызывающие отравление, даже легкое. Кроме того, биохимические исследования могут уточнять информацию и грибы переносят из одной категории в другую.
В организме животных часто встречаются парные структуры (например, два глаза или два уха). Но не всегда их строение и/или функции полностью совпадают. Приведите примеры таких структур и предположите, зачем или почему так происходит.
Самой часто встречающейся и одновременно не совсем верной была версия про полушария головного мозга. Много писали про то, что левое полушарие отвечает за логику, а правое - за творчество, такая версия оценивалась в ноль баллов, поскольку эта гипотеза уже давно считается неверной. Тем не менее некоторая функциональная асимметрия в головном мозге действительно присутствует, но не в полушариях в целом, а в коре больших полушарий.
Также часто приводили в пример лёгкие, которые представляют собой парный орган, но одно легкое меньше другого из-за того, что сердце смещено влево.
Очень интересной была версия про то, что у кашалотов одна ноздря превратилась в мешок для накопления воздуха для ныряния.
Часто писали про асимметрию конечностей, как функциональную (правши и левши), так и морфологическую (у некоторых крабов клешни разного размера).
Несколько человек упомянули, что у птиц редуцирован один яичник для облегчения тела.
Не засчитывались ответы, в которых просто приводились в пример парные органы, но ничего не говорилось про их возможную асимметрию.
Знакомые многодетные родители сообщили вам, что их младшие дети развиваются быстрее, чем старшие, то есть раньше начали ползать, ходить и говорить. Как вы думаете, с чем это может быть связано?
Формулировка вопроса предполагает, что речь идет о конкретной семье, вовсе необязательно об общей тенденции. В силу этого положительно (хотя и небольшим количеством баллов) оценивался ответ, предполагающий, что эти дети просто другие, т. е. речь идет об индивидуальных различиях. Значительно более высокий балл ставился за уточнение в силу чего могли возникнуть эти различия. Среди таких причин школьниками назывались лучшая наследственность (иное сочетание генов) и более тяжелое протекание беременности первым ребенком (вариант – лучшая готовность матери к вторым родам).
Второй блок ответов включал те факторы, которые определяются именно местом ребенка в структуре семьи. Сюда входили (перечисляются в последовательности от более высоко до менее выскоко оцениваемые):
· Больше людей вокруг (за счет старших сиблингов). Старшие могут брать на себя часть родительских функций. Уточнения версии (оценивались дополнительно):
o У младших детей круг общения получается шире
o Старшие вовлекают младших в свои дела и игры
o Старшие отвечают на вопросы более понятно, чем родители / играют в более доступные игры
· Между сиблингами есть конкуренция, поэтому младшим приходится расти быстро, чтобы «не проиграть»
· Старшие дети являются примером для младших, а младшие подражают им (тянутся за ними)
· Родители стали более опытными в деле воспитания детей
· Младшим детям предоставляется больше самостоятельности
· С младшими детьми родители больше занимаются.
Несколько отдельно стоит версия о том, что к рождению ребенка у семьи стал выше социоэкономический статус, и более высокие доходы родителей дают ребенку больше возможностей для развития.
Третья группа версий связана с так называемыми возрастными когортами (разными поколениями), предполагающими, что мир вокруг несколько меняется и это оказывает влияние на детей:
· У детей больше развивающих игрушек, разнообразных гаджетов
· Плотнее информационное поле (на детей «сваливается» с раннего возраста больше информации)
· В силу развития медицины дети нового поколения здоровее и поэтому лучше равзиваются
· Акселерация (без уточнения).
Списанных работ было мало, однако несколько школьников все-таки пошли по легкому пути, пользуясь рекомендациями для родителей, почерпнутыми из интернета, из-за чего их работы превратились в «дети разные – их надо любить все равно».
В пищеварительной системе животных пища обычно распадается до мономеров или других простейших компонентов. Однако известны случаи, когда полимеры, органоиды клеток или даже целые клетки съеденного организма сохраняют структуру и некоторые функции в организме того, кто их съел. Предположите, с какими особенностями пищи и питающихся организмов они могут быть связаны. По возможности приведите примеры.
Итак, вопрос разделен еще в условии на две части: особенности пищи, позволяющие остаться неизменной, и особенности поедателя.
Среди особенностей пищи почти все упоминали паразитов (сам паразитический червь, его личинка или же яйца), а также любую структуру с устойчивой оболочкой (цисты простейших, цисты или споры бактерий, или сами бактерии, споры грибов, семена или споры растений, вирусы). Отдельно упоминали специально приспосабливающихся к жизни в кишечнике бактерий (как вредных, типа Хеликобактера пилори, живущего в желудке), так и нормофлору кишечника. Обычно у этих бактерий есть защитные капсулы, а также высокая скорость размножения. А еще пища может быть такой редкой и инородной, что просто не может перевариться.
Отдельные редкие истории и примеры касаются теории симбиогенеза. (Хоть вопрос и начинается с упоминания пищеварительной системы животных, формулировка предполагает возможность говорить о любых организмах). Здесь неясно, про особенности еды или поедателя стоит говорить, зато интересных примеров очень много. Когда-то именно поедание без переваривания привело к возникновению сложных мембранных структур. У одного из видов амеб функцию митохондрий выполняют симбиотические бактерии. Многие водоросли (зоохлореллы и зооксантеллы) выполняют функции пластид у морских и пресноводных беспозвоночных. Один моллюск питается морской зеленой водорослью, но хлоропласты водоросли не перевариваются, а продолжают долго (до трех месяцев) функционировать в новом хозяине. У динофитовых водорослей может быть два разных ядра. Полагают, что они возникли при поглощении, но не полном переваривании диатомовой или золотистой водоросли. Найдены виды динофлагеллят, содержащие кроме эндосимбионта из хромофитовых водорослей криптомонаду, в происхождении которой в свою очередь участвовали красная и зеленая водоросли, а также амеба и зоофлагеллята. Получается, что одна такая клетка построена из семи клеток различного типа! А хроматофоры разных водорослей могут быть окружены двойной, тройной и даже четверной мембраной, и толщина этой «матрешки» зависит от количества успешных эндосимбиозов. Ясно, что друг друга «ели и не переваривали» разные группы организмов независимо и в разное время.
К этой же группе версий примыкает история про голожаберных моллюсков (и не только их), которые используют стрекательные клетки съеденных ими кишечнополостных.
К особенностям организма-поедателя относятся отсутствие нужного для переваривания фермента (многие приводили в пример целлюлазы), мутация (поломка) или недостаток фермента, нарушение всасывания в кишечнике. К этой же группе относятся особенности пищеварения и расстройства пищевого поведения. Животное может заглатывать пищу целиком, быть фильтратором или просто съесть больше обычного. Или оно просто пока не переварило, но собиралось.
Возможно, поедатель съел что-то вредное для организма, отравился и, практически не переваривая и не повреждая эту «пищу», вывел её. Или съел настолько плохо усваиваемую пищу, что ему не хватило длины кишечника для переваривания. Или он умер. Разумеется, такие (формально верные) ответы оценивались невысоко.
Отдельная изящная версия была про еду для птенцов или любых детенышей, которую поглощают родители, а потом отдают почти непереваренной детям.
Из рубрики «смех сквозь слезы»: 1) ГМО перевариваются; 2) статьи по здоровому питанию не имеют отношения к данному вопросу.
Известно, что у некоторых видов животных особи в колонии делятся на “касты”, и представители этих каст существенно различаются по продолжительности жизни, иногда в несколько раз. Предположите, какими механизмами это может обеспечиваться.
Основными ошибками при ответе на вопросы были:
1) неверное понимание вопроса, ответ не на заданный вопрос. Например, описание выгоды, получаемой колонией от разделения на касты. Прежде всего при ответе на вопрос надо убедиться, что вы отвечаете четко на то, про что спрашивали.
2) Слишком общие ответы. Вроде: из-за разделения функций. Эта мысль правильная, но ее надо раскрыть. Вы должны продемонстрировать проверяющему, то вы действительно понимаете, о чем пишете.
Хорошие рабочие ответы:
1) особи разных каст подвергаются разной опасности из-за разделения функций;
2) особи разных каст живут разное время, так как от касты может зависеть отношение к этой особи других. Как пример приводили муравьиную матку, которую кормят питательной пищей другие муравьи; или муравьей-оплодотворителей выгоняют из колонии после выполнения ими своих функций, и они погибают;
3) Разное количество пищи, которую потребляют особи разных каст во взрослом состоянии: тут опять же подходит пример про муравьиную матку, которую кормят питательной пищей, поэтому она живет дольше;
4) Представители разных каст развиваются по-разному в зависимости от пищи на ранних стадиях развития, от этих особенностей развития зависит выживаемость. Пример: пчелиная матка, котрую кормят маточным молочком в раннем периоде развития и это влияет на ее развитие так, что она живет дольше.
5) Разный физический размер особей: крупные особи лучше выживают.
6) Упоминали также разный метаболизм у представителей каст: например, то же кормление маточным молочком, предположительно, может влиять на иммунитет(https://cyberleninka.ru/article/n/adaptogennye-effekty-yantarya-i-matochnogo-molochka-pchel-pri-stresse-zhivotnyh)
7) Влияние длительности периода развития на продолжительность жизни в разных кастах: особи, которые развиваются дольше, живут дольше.
8) Также упоминали эпигенетические механизмы. Можно было сказать, например, что метилирование цитозиновых оснований ДНК является основным эпигенетическим механизмом разделения каст у насекомых (про эпигенетику можно почитать здесь). Можно было что-то проще. Но эпигенетические механизмы, скорее всего все равно играют ведущую роль в различии продолжительности жизни насекомых.
9) Можно было написать про разное распределение пищи между кастами.
Здесь перечислены ответы, которым давалось больше всего баллов, однако почти любой ответ, содержащий здравое зерно, можно было улучшить примерами, и тогда он получал больше баллов.
