XIII Международная олимпиада «Эрудит. Осень - зима 2015» Биология 9 класс Ответы

XIII Международная олимпиада «Эрудит. Осень - зима 2015»
Биология
9 класс
Ответы
Задание №1 (до 25 баллов): В процессе создания очередного робота военного
назначения ученые биологи и инженеры из американского технологического
университета позаимствовали весьма любопытную технику перемещения в
пространстве у представителей одного из семейств о.Lepidóptera. Несмотря на то,
что понять до конца данный механизм передвижения ученым так и не удалось, они
создали прототип робота, действующего на аналогичных принципах. Особый
механизм перемещения позволяет прототипу робота развивать ускорение около 1g,
в результате чего достигая весьма значительных скоростей.
Специалисты в области робототехники, проводившие экспертизу этого робота,
считают данную новацию весьма полезной. Они заявляют что роботы,
использующие подобную технику перемещения в сочетании с традиционными
вариантами, могут быть весьма эффективными и пригодиться не только для
военных целей, но и в роли спасателей, инспекторов промышленных сооружений
или окружающей среды и т.д.
Вопросы:
1. Что
же
представляет
собой
механизм
перемещения
робота,
позаимствованный у представителей одного из семейств о.Lepidóptera
специалистами в области бионики?
2. Почему робот, использующий данный механизм перемещения, должен его
использовать в сочетании с другими традиционными вариантами?
3. В каких ситуациях данный способ перемещения представители одного из
семейств о.Lepidóptera весьма эффективно используют в реальной жизни?
4. Приведите аргументы и примеры, подтверждающие Ваш ответ.
Примерное содержание ответа:
Выдержки из лучших ответов участников:
Убегающая от хищника гусеница способна за 0,1 секунды свернуться в
кольцо и развить скорость более 20 сантиметров в секунду, перекатываясь как
колесо. Такой специфический способ побега удалось воспроизвести мягкому
роботу.
Инженеры и биологи из американского университета Тафтса (Tufts
University) объединили усилия и построили устройство по имени GoQBot, которое
использует любопытную технику «аварийного» перемещения гусениц.
Как объясняет PhysOrg.com, резкое сворачивание в кольцо, которое
прокатывается по поверхности, является одним из самых быстрых «колёсных»
движений в живой природе. Причём авторы исследования подчёркивают: как
именно мускулатура гусениц генерирует в столь краткое мгновение солидный
всплеск мощности – до сих пор не исследовано до конца.
Отсутствие полной ясности с биомеханикой не помешало создать
искусственный аналог спасающейся гусеницы.
Американские учёные построили 10-сантиметрового мягкотелого робота. Он
состоит из силиконовой резины, а в действие приводится за счёт встроенных
катушек из сплава с памятью формы. При их включении бот развивает ускорение
около 1 g и раскручивается более чем до 200 оборотов в минуту. Максимальная
скорость GoQBot превышает полметра в секунду.
Пять инфракрасных излучателей по бокам робота помогли учёным
отслеживать его движение с помощью скоростных камер. Экспериментируя с
машиной, исследователи смогли объяснить,
почему гусеницы не используют «колёсную»
технику передвижения как стандарт. Увы, этот
метод действует только на ровной поверхности
и к тому же требует большого количества
энергии.
Однако роботы могли бы заимствовать у
гусениц умение переключаться между различными режимами перемещения. На
открытых пространствах мягкие машины катились бы с высокой скоростью, а на
пересечённой местности переходили бы на движение ползком.
Задание №2 (до 25 баллов): В одном из фрагментов молекулы ДНК учёные
обнаружили 2015 Г нуклеотидов, которые составляют 22 % от их общего
количества.
Вопросы:
1. Сколько содержится Т, А, Ц нуклеотидов в отдельности в этом фрагменте
молекулы ДНК?
2. Какова длина этого фрагмента ДНК?
3. Какова примерная относительная масса белка, закодированного в этом
фрагменте ДНК?
4. Каково отношение аденин–тиминовых к гуанин–цитозиновым парам в
двухцепочечной молекуле ДНК и о чем оно может говорить?
Оформите решение задачи в соответствии с существующими правилами.
Примерное содержание ответа:
Выдержки из лучших ответов участников:
Дано:
В ДНК 2015 Г
нуклеотидов,
Это 22% от их общего
количества.
Найти:
1. Сколько содержится Т,
А, Ц нуклеотидов в
отдельности во
фрагменте ДНК?
2. Какова длина
фрагмента ДНК?
3. Какова примерная
относительная масса
белка?
4. Каково соотношение
А-Т к Г-Ц парам в
двухцепочечной
молекуле ДНК и о чем
это может говорить?
Решение:
1. Гуанин комплементарен Цитозину, значит в ДНК содержится
2015 Ц нуклеотидов и они тоже составляют 22 % от общего
количества.
А комплементарен Т, значит их содержится в ДНК
(100% - 22% - 22%) / 2 = 28%.
2015 = 22%
Х = 28%
Х = 2565 – количество А и Т.
2. Узнаем длину этого фрагмента, зная, что расстояние между
нуклеотидами равно 0,34 нм. ДНК – двухцепочечная молекула.
(2565+2565+2015+2015) / 2*0,34 нм = 1557,2 нм
3. Белковая молекула кодируется на смысловой цепи ДНК, поэтому общее количество
нуклеотидов делим пополам и узнаем число нуклеотидов в одной цепи ДНК: 9160
нуклеотидов : 2 = 4580 нуклеотидов. Каждую аминокислоту кодируют три нуклеотида, значит
4580 нуклеотидов составляют (4580 : 3 =1526 ) 1526 аминокислот.
4. Узнаю примерную относительную массу белка, зная, что а.е.м. одной аминокислоты
100а.е.м. 100а.е.м.*1526 = 152600 а.е.м.
5. Содержание А-Т к Г-Ц парам во фрагменте ДНК составляет = 14:11
Ответ:
1. Содержание нуклеотидов во фрагменте ДНК: Г – 2015, Ц – 2015, А – 2565, Т – 2565.
2. Длина фрагмента ДНК составляет 1557,2 нм
3. Примерная относительная масса белка составляет 152600 а.е.м.
4. Отношение А-Т к Г-Ц парам составляет 14 : 11.
Задание №3 (до 25 баллов): В Краснодарском крае в одном из фермерских
хозяйств собрали обильный урожай томатов. В собранном урожае гладких красных
томатов оказалось больше всего – 36.5 т., красных пушистых – 12.2 т. Встречались
в этом урожае и другие варианты фенотипов, например, томаты могли иметь
красную или желтую окраску, быть гладкими или пушистыми.
Задание:
 Помогите фермеру определить массу наиболее редких и дорогих желтых
пушистых томатов в собранном урожае, если исходный материал,
используемый для получения семян, был гетерозиготным по обоим
признакам.
Оформите решение задачи в соответствии с существующими правилами.
Примерное содержание ответа:
Выдержки из лучших ответов участников:
Дано:
Решение:
Фенотип
М красных и гладких =
36,5 т.
М красных и пушистых =
12, 2 т.
Найти:
Красный
А
Желтый
а
Гладкие
В
Пушистые
в
Красн. глад.
Масса желтых и
пушистых – ?
Генотип
АаВв
Исходя из того, что красные и гладкие томаты составляют 36,5 т., то эти признаки являются
доминантными.
Решение
Р
Г
АаВв
*
АВ, Ав, аВ, ав
АаВв
АВ, Ав, аВ, ав
F
АB
Аb
аB
аb
АB
Аb
аB
Аb
ААBB
кр., гл.
ААBb
кр., гл.
АаBB
кр., гл.
АаBb
кр., гл.
ААBb
кр., гл.
ААbb
кр., пуш.
АаBb
кр., гл.
Ааbb
кр., пуш.
АаBB
кр., гл.
АаBb
кр., гл.
ааBB
ж., гл.
ааBb
ж., гл.
АаBb
кр., гл.
Ааbb
кр., пуш.
ааBb
ж., гл.
Ааbb
ж., пуш.
По фенотипу в потомстве получилось:
9 – красных, гладких,
3 – красных пушистых,
3 – желтых гладких,
1 – желтых пушистых.
При дигибридном скрещивании дигетерозигот образуется 16 вариантов, 9 частей красных,
гладких томатов составляют массу 36,5 т., 3 части красных пушистых составляют 12,2 т.,
3 части желтых гладких будут составлять тоже 12,2 т. Всего это составляет массу =36,5+
12,2 + 12,2 = 60,9 т., они составляют 15 частей. Тогда узнаем, сколько тонн составляет 1
часть желтых, пушистых.
Составляем пропорцию:
60,9 т -- 15 частей
Х т -- 1 часть , отсюда Х = 60,9* 1 : 15 = 4, 06 т.
Тип наследования: Дигибридное скрещивание с полным доминированием. Независимое
наследование признаков.
Ответ:
Масса желтых и пушистых томатов составит 4, 06 т.
Задание №4 (до 25 баллов): Каждый вид живого организма стремится занять свою
экологическую нишу, найти свое место в биогеохимическом круговороте веществ,
обеспечить себя пищей и энергией. В связи с этим в экологии принято разделять
живые организмы на три группы: продуценты, консументы и редуценты.
Вопросы:
Могут ли живые организмы одновременно являться:
1.
2.
3.
4.
Продуцентами и консументами?
Продуцентами и редуцентами?
Редуцентами и консументами?
Продуцентами, редуцентами и консументами?
Приведите аргументы и примеры, подтверждающие Ваш ответ.
Примерное содержание ответа:
Выдержки из лучших ответов участников:
1. Продуцентами и консументами в пищевой цепи одновременно могут быть
следующие организмы:
эвглена зелёная, которая на свету питается как растения за счёт наличия в
клетках хлорофилла (продуцент), в темноте как животное потребляет готовые
органические вещества (консумент);
растения – «хищники», например венерина мухоловка, которые
синтезируют органику в процессе фотосинтеза (продуценты) и потребляют
готовые органические вещества при переваривании насекомых (консументы);
растения – паразиты, например омела белая, способны к фотосинтезу
(продуценты), а готовую органику получают из тканей организма-хозяина
(консументы).
2. Продуцентами и редуцентами одновременно могут быть тионовые
серобактерии. Например, Thiobacillus novellus способна получать энергию за
счёт окисления соединений серы, далее эта энергия используется для синтеза
органических соединений (хемотроф, продуцент), но в то же время хорошо
растёт на средах с сахарами, спиртами и органическими кислотами, разрушает
их и получает энергию (редуцент).
3. Редуцентами и консументами одновременно могут быть факультативные
сапротрофы, например, сумчатые грибы, у которых вегетативная стадия
паразитирует на растениях, питаясь за счёт органических веществ растенияхозяина (консументы), сумчатая стадия обитает на отмерших листьях или
стеблях растений (редуценты). Представителем являются виды рода Rhizopus,
которые образуют серую гниль плодов.
К организмам, выступающим в пищевой цепи в качестве консументов и
редуцентов одновременно, по-моему, можно также отнести микоризные грибы
(груздь, подосиновик, маслёнок, белый гриб). Они получают питательные
вещества, разлагая остатки растений, опад, как редуценты. Но и получают
органические вещества из растения, с которым формируют микоризу, через
гифы, проникающие в клетки растения (консументы).
4. Я смогла выделить только одну группу организмов, которые способны быть
одновременно продуцентами, консументами и редуцентами. Это сине-зелёные
водоросли (цианобактерии). Их поразительные способности получать энергию
и питательные вещества различными способами дали им возможность занять
самые разные экологические ниши, иногда с экстремальными условиями
жизни. За счёт различных способов фототрофного питания (фотосинтез,
фоторедукция, фотогетеротрофизм) они могут быть продуцентами. Многие
фототрофы при избытке в среде органики переходят на гетеротрофный тип
питания (консументы). Некоторые цианобактерии используют для очистки
воды, они разлагают органические вещества, вода становится пригодной для
технического использования (редуценты).
Максимальное количество баллов – 100