ЗАДАЧИ С ОТВЕТАМИ. 17. Почему ни одно из насекомых не достигает больших размеров, свойственных многим другим! животным

• Название: 17. Почему ни одно из насекомых не достигает больших размеров, свойственных многим другим! животным
• Дата: 12.06.2022
• Размер: 462.9 Kb.
• Имя файла: ЗАДАЧИ С ОТВЕТАМИ.docx
• Тип: Документы; #586781
• страница: 1 из 15

15. Интенсивность метаболизма у тюленей и китов в два раза выше, чем у наземных животных с такими же размерами тела. В чем физиологический смысл этого?

Ответ. Значение метаболизма прежде всего в том, что он доставляет энергию, необходимую для протекания всех жизненных процессов. Но у гомойотермных животных метаболизм обеспечивает и выработку тепла, что позволяет поддерживать постоянную температуру тела. Киты и тюлени живут в холодной воде. Чтобы компенсировать увеличенные теплопотери, им приходится вырабатывать дополнительные количества тепла, что и достигается усилением метаболизма.

На этом примере видно, что принцип целесообразности во многих случаях связан с экологическим подходом. Это означает. что в ходе эволюции у организмов вырабатывались приспособления именно к тем условиям среды, в которых они постоянно находились на протяжении сотен и тысяч поколений.

16. Массы тела землеройки и горбатого кита различаются почти в сто миллионов раз. А размеры эритроцитов у них почти одинаковы – 7,5 и 8,2 мкм. Не представляется ли это Вам странным?

Ответ. Каждая клетка получает все необходимое ей из крови, притекающей по капиллярам. Поскольку клетки имеют микроскопические размеры (почему?), то и диаметр капилляров должен быть очень малым, независимо от того, в каком организме находятся снабжаемые кровью клетки. Эритроциты проходят по капиллярам в один ряд. Физиологический смысл этого понятен – облегчается и ускоряется газообмен. Поэтому размер эритроцитов никак не связан с размерами животного, а согласуется только с диаметром капилляров.

17. Почему ни одно из насекомых не достигает больших размеров, свойственных многим другим! животным?

Ответ. Если искать ответ беспорядочным перебором вариантой, то, как Вы уже знаете, это не лучший путь. Нужно подумать, какие особенности насекомых, точнее, особенности какой их системы не позволяют увеличивать размеры тела сверх определенного предела. Это – система трахейного дыхания. Воздух и, стало быть, кислород поступают в клетки через огромное количество мельчайших трубочек – трахей. Но эта система недостаточно эффективна. По трахеям воздух не может проникать на большие расстояния. Отсюда и необходимость ограничивать размеры тела.

18. При физической нагрузке сердце, как всем известно, усиливает свою работу. У насекомых роль сердца выполняет особый спинной сосуд. Он сокращается и проталкивает гемолимфу по остальным сосудам. Однако даже при усиленной работе насекомого спинной сосуд сокращается по прежнему. Почему?

Ответ. Эта задача непосредственно связана с предыдущей. В чем физиологический смысл усиления деятельности сердца при выполнении работы? Прежде всего в том, что в работающие органы доставляется повышенное количество кислорода.

Но, как уже говорилось выше, у насекомых кислород поступает непосредственно в клетки через систему трахей. Гемолимфа же кислород не переносит и поэтому ускорение ее движения за счет усиления работы спинного сосуда ничего не даст.

19. Кенгуровые крысы – типичные пустынные животные. В связи с этим в ходе эволюции у них выработались различные приспособления к условиям пустыни.

Если бы Вам довелось исследовать гипофиз у кенгуровой и белой лабораторной крысы, то где бы Вы обнаружили большее количество АДГ?

Ответ Достаточно знать, в чем состоит действие АДГ и ответ становится ясным.

Этот гормон увеличивает реабсорбцию воды в канальцах почек и тем самым уменьшает величину диуреза. Очевидно, что удержание воды в организме особенно важно для кенгуровой крысы – жителя пустыни. Тогда понятно, почему в ее гипофизе содержание АДГ в несколько раз больше, чем у белой крысы.

20. Даже очень тренированный человек не может пробыть под водой больше 5-6 минут. Углекислый газ, накапливающийся в избытке в связи с задержкой дыхания, раздражает дыхательный центр и, в конце концов, происходит вдох. В таком случае как же некоторые ныряющие животные могут оставаться под водой достаточно долго, иногда до часа (киты) и при этом не дышать?

Ответ. Чудес в природе не бывает. Если углекислый газ накапливается, а дыхательный центр не возбуждается, значит, его возбудимость при нырянии резко снижается.

21. Если человек натренирован к выполнению значительной мышечной работы, то каких изменений щелочного резерва крови следует у него ожидать?

Ответ. Физиологический смысл наличия щелочного резерва крови в том, что он связывает кислые продукты, которые в избытке образуются при мышечной деятельности. Отсюда становится ясным ответ – у тренированного человека эти продукты должны связываться быстрее (это один из эффектов тренировки на биохимическом уровне), следовательно, щелочной резерв увеличен.

22. Некоторые животные постоянно совершают очень большую мышечную работу. Например, крот в ходе рытья может выбросить количество земли, в 20 раз превышающее его собственный вес. Какие особенности содержания гемоглобина у кротов по сравнению с другими животными имеют место?

Ответ. Подобного типа задачи Вы теперь должны решать, как говорится, сходу.

Усиленная мышечная работа требует потребления больших количеств кислорода. Поэтому ответ очевиден – у кротов содержание гемоглобина в крови очень высокое.

23. Лиса раскапывает мышиную нору, а кошка терпеливо сидит у норы в ожидании появления добычи. Как при этом обстоит дело с выделением слюны?

Ответ. У лисы раскапывание норы содержит комплекс условных раздражителей, сигнализирующих о скором получении пищи. Поэтому во время раскапывания интенсивно выделяется слюна. Подобное происходит и у голодного человека, который наблюдает за тем, как накрывают стол для трапезы. Кошка же хищник засадный. Она может часами терпеливо сидеть у мышиной норы в ожидании добычи. Выделение слюны во время засады физиологически нецелесообразно – ведь неизвестно, сколько еще придется ждать. За это время можно просто истечь слюной.
24. У мужчин преобладает брюшной тип дыхания, а у женщин – грудной. Чем можно объяснить это различие?

Ответ. Очевидно, брюшной тип дыхания может быть для женщин невыгоден, затруднен. Если не всегда, то хотя бы в определенные моменты. Например, при беременности. Поэтому природа предпочла такой тип дыхания, при котором трудности не возникают.

25. У совы шейная часть позвоночника обеспечивает поворот головы почти до 180 градусов. Можно ли объяснить такую анатомическую роскошь?

Ответ Анатомия (структура) всегда связана с физиологией (функция). Глаза у совы устроены так, что обеспечивают видение только прямо перед собой. Но зато можно поворачивать голову в разные стороны в широких пределах. Сова охотится ночью, используя в первую очередь свой очень острый слух.

Для точного определения местонахождения источника звука тоже приходится вертеть головой.

26. Чувствительность уха огромна. Мы воспринимаем звуки, вызывающие ничтожные перемещения барабанной перепонки. Но, если повысить чувствительность органа слуха дополнительно всего в 100 раз, то вместо ожидаемых преимуществ появится очень большой недостаток. Какой?

Ответ. Природа и здесь остановилась на важном рубеже. Если бы огромная чувствительность уха была повышена еще сравнительно немного, то оно бы оказалось в состоянии реагировать на тепловое,движение молекул воздуха. И тогда бы в наших бедных ушах днем и ночью стоял постоянный шум.
27. Явление доминанты в головном мозге выражается, в частности, в способности нервного центра, находящегося в состоянии доминантного возбуждения, «притягивать» возбуждения, адресованные другим центрам. и тем самым усиливать собственное возбуждение. В чем физиологический смысл этой особенности?

Ответ. Лучше всего рассмотреть этот вопрос на конкретном примере. Во время глотания центр этого рефлекса находится в состоянии доминанты. Физиологически очень важно, чтобы пищевой комок был проглочен, а не застрял в горле. Сильное постороннее раздражение может затормозить многие рефлексы. Но, если какая-то реакция в данный момент является жизненно важной, то ее центр приобретает свойства доминанты. И тогда посторонние раздражители не тормозят, а даже усиливают эту реакцию, что физиологически целесообразно.

28. При воздействии катехоламинов на альфа – адренорецепторы сосуды суживаются, араздражение бета-адренорецепторов приводит к расширению сосудов. В чем физиологический смысл того, что у здорового человека в коронарных сосудах сердца количество бета – адренорецепторов значительно превышает число альфа – адренорецепторов?

Ответ Катехоламины (А и НА) выделяются при возбуждении СНС. Это происходит всякий раз, когда организму предъявляются повышенные требования (физическая нагрузка, стресс и т. п.). В таких условиях работа сердца значительно возрастает и кровоснабжение его должно усилиться. Этому способствует избыточное количество бета-адренорецепторов в стенках сосудов сердца, обеспечивающее их расширение. При атеросклерозе количество данных рецепторов уменьшается. Поэтому теперь катехоламины воздействуют преимущественно уже,на альфа – адренорецепторы, что может привести к спазму коронарных сосудов.

29. Выносящая артериола в почках, которая получает кровь из капилляров клубочка, имеет меньший диаметр, чем приносящая артериола, доставляющая кровь в клубочек. В чем состоит физиологический смысл этого анатомического различия? Что произошло бы, если соотношение диаметров данных сосудов изменилось бы на противоположное?

Ответ. В почечных клубочках протекает первая стадия образования мочи – фильтрация. Важную роль в этом играет величина кровяного давления. Более узкий выносящий сосуд создает дополнительное сопротивление и поэтому перед ним – в капиллярах клубочка давление повышается, что способствует фильтрации. При обратном же соотношении диаметров сосудов давление повышалось бы перед приносящим сосудом и после его преодоления кровь приходила бы в клубочек при пониженном давлении. Образование мочи резко снизилось бы. Поэтому склеротическое перерождение приносящих сосудов весьма опасно для почек.

43. Собаке вводят в кишечник смесь конечных продуктов переваривания пищевых веществ (мономеры), содержащихся в ее рационе. Будет ли такое питание более эффективным по сравнению с обычным?

Ответ: В ходе эволюции у высших животных развились два типа пищеварения – полостное, когда молекулы пищевых веществ расщепляются под влиянием ферментов кишечного сока в полости кишки, и пристеночное. Последнее происходит в гликокаликсе на микроворсинках. При этом не просто образуются конечные продукты переваривания, но и работает гидролизно-транспортный конвейер, который обеспечивает быстрое всасывание образовавшихся мономеров.

При введении же готовой смеси мономеров этот конвейер работать не будет. Кроме того, часть мономеров могут «перехватить по дороге» бактерии, а в гликокаликс они не проникают. Таким образом в условиях опыта переваривание, а следовательно, и питание в целом будут менее эффективными.

44. У пожилых людей довольно часто наступает помутнение роговицы или хрусталика глаза из-за нарушения обмена веществ. В других тканях глаза заболевания, связанные с нарушением обмена веществ, встречаются реже. Попытайтесь объяснить причину этого.

Ответ: Когда в ходе эволюции у животных появился Глаз, то некоторые его ткани должны были обладать свойствами, не присущими никаким другим тканям любых органов, а именно – прозрачностью. Роговица, хрусталик и стекловидное тело должны пропускать свет и поэтому прозрачны. Но в таком случае они не могут содержать кровеносные сосуды. Иначе у нас перед глазами всегда стояла бы красная пелена – на сетчатку падало бы изображение находящихся перед ней сосудов с кровью. Поэтому в прозрачных тканях сложился другой тип питания и газообмена – не через капилляры, а путем диффузии из внутриглазной жидкости, находящейся в передней камере глаза. Но такой вынужденный способ питания менее эффективен и поэтому чаще приводит к нарушению состояния питаемых тканей.

45. Подвижность нервных процессов в КБП можно изучать методом переделки сигнального значения условных раздражителей – положительный становится отрицательным и наоборот. Если сравнить кроликов, собак и обезьян, то у кого быстрей всего происходит такая переделка?

Ответ: Это, конечно, простой вопрос. Ясно, что чем более развита нервная система, в частности, КБП, тем быстрее протекают в ней сложные внутрицентральные процессы. Поэтому быстрее всего происходит переделка у обезьян, особенно шимпанзе. У собак медленней, еще медленней у кроликов

46. При перегревании у собак возникает термическое полипноэ – очень,частое дыхание, которое способствует испарению слюны с языка и слизистых полости рта. В результате организм отдает большое количество тепла. А у лошадей термическое полипноэ отсутствует. Почему?

Ответ: У млекопитающих один из основных путей теплоотдачи – испарение жидкости. Для этого организм использует пот или слюну. У собаки нет потовых желез и на жаре она испаряет слюну. А про лошадей недаром говорят, что после работы они «взмылены», «все в пене». Хлопья пены у разгоряченной лошади – это смесь пота с воздухом. Потоотделение у лошадей выражено очень хорошо. Поэтому им не нужно испарять слюну. Кстати, большое количество соленого пота на поверхности кожи обусловливает высокую чувствительность лошадей к действию электрического тока.

47. Новорожденные и у человека, и у животных обнаруживают высокую устойчивость к гипоксии. Чем Вы объясните это?

Ответ: Наиболее чувствителен к гипоксии мозг. Поэтому следует подумать о каких-то его особенностях у новорожденных организмов. В ходе онтогенеза происходит окончательное созревание ряда структур мозга, совершенствуется и усложняется его работа, в которую вовлекается все большее количество нейронов. В связи с этим возрастает интенсивность потребления кислорода тканью мозга. А у новорожденных эта интенсивность еще невелика и соответственно выше устойчивость к гипоксии.

48. Эту задачу можно решить, как говорится, на бегу. Почему руки обезьян так сильно отличаются от ног лошади? Ответ: Обезьяны жили в лесах, на деревьях. А лошади бегали по степным просторам. Этим все сказано.

49. В филогенетическом ряду кислородная емкость крови становится максимальной у птиц и млекопитающих. С чем это связано?

Ответ: Есть свойство, которое присуще только высшим животным – птицам и млекопитающим. Это – гомойотермность. При прочих равных условиях поддержание постоянной температуры тела требует дополнительных энергетических затрат. Увеличение кислородной емкости крови – один из способствующих этому механизмов.

50. Медицинские пиявки могут высосать довольно значительное количество крови. Поэтому их иногда применяют для снижения КД у больных гипертонической болезнью. Учитывая особенности питания пиявок, какое еще медицинское их применение Вы можете предложить?

Ответ: Все кровососущие организмы могут питаться, если высасываемая кровь не будет свертываться. Природа снабдила их специальными противосвертывающими веществами, которые выделяют слюнные железы. Следовательно, такие организмы могут служить источниками антикоагулянтов. Например, из медицинских пиявок можно получать такое вещество – гирудин.

51. Установлено, что денатурированные белки гидролизуются ферментами в несколько раз быстрее, чем нативные. Поэтому значение термической обработки пищи с физиологической точки зрения очевидно. Но у животных в отличие от человека нет кухонь, где они могли бы варить и жарить пищу. Как же им удается переваривать большие порции сырой пищи? Например, как удав переваривает проглоченного целого кролика?

Ответ: Гидролиз пищевых веществ при переваривании может осуществляться только ферментами. В хорошей же подсказке всегда содержится ключевое слово. В данном случае это «собственных». Действительно, собственные ферменты удава будут расщеплять тело проглоченного кролика слишком долго. Существует предположение, что на помощь приходит более древняя форма, которую можно назвать аутолитическим пищеварением. Во всех клетках содержатся лизосомы. Они обладают универсальным набором ферментов (около 70). В сильно кислой среде лизосомы разрушаются и освободившиеся ферменты осуществляют самопереваривание.

52. Существуют ли различия в наборе пищеварительных ферментов у плотоядных и растительноядных организмов?

Ответ: У тех, кто питается в основном мясом (хищники), преобладают гидролазы, расщепляющие белки. У растительноядных – амилазы и гликозидазы, которые расщепляют углеводы.

53. По мере усложнения и совершенствования функций мозга в эволюции прогрессивно развивалась и функция почек. Чем можно объяснить такой параллелизм?

Ответ: Мозг наиболее чувствителен к изменениям состава внутренней среды. Чем сложнее и тоньше работа мозга, тем выше требования к поддержанию гомеостаза. А одна из важнейших функций почек – гомеостатическая

76. Можно ли считать рефлекторной реакцию, вызванную воздействием электрического тока или химического вещества непосредственно на какую-либо область спинного или головного мозга, содержащую например, мотонейроны?

Ответ Нет. Это реакция на прямое раздражение. В естественных же условиях рефлекторное возбуждение центральных нейронов обязательно связано с прохождением нервных импульсов по афферентным путям и воздействием на эти нейроны через синапсы.


77. Если подействовать новокаином на седалищный нерв лягушки, допустим в левой лапке, то сначала выключаются чувствительные волокна, а потом и двигательные. Как доказать это в эксперименте?

Ответ Система «чувствительное волокно» проводит возбуждение от рецепторов, а система «двигательное волокно» проводит возбуждение к мышцам. Проверим это в условиях опыта. Опустим левую лапку в кислоту или ущипнем ее. Ответа нет. Значит, чувствительные волокна уже блокированы. Если же сильно ущипнуть другую, правую лапку, на которой чувствительные волокна не выключались, то сократятся обе лапки – и правая, и левая. Следовательно, в альтерированном нерве двигательные волокна еще функционируют. Через некоторое время левая лапка перестанет отвечать на любые воздействия, кроме прямого раздражения мыши. Это говорит о том, что прекратилось проведение и в чувствительных, и в двигательных волокнах.