Некоторые животные растут всю жизнь, а некоторые, достигнув определённого взрослого размера, уже не растут. Если знаете примеры того и другого, приведите их. Казалось бы, быть крупным и сильным выгоднее. Как вы думаете, что может ограничивать рост разных животных?

В ответе на этот вопрос нужно было привести примеры животных с ограниченным и неограниченным ростом, а также порассуждать о том, что и почему может ограничивать рост.

Примеры животных с ограниченным ростом: все гомотермные (теплокровные) позвоночные – птицы и млекопитающие, кроме них - насекомые, пауки, а также одноклеточные организмы.

Примеры животных с неограниченным ростом: пойкилотермные (холоднокровные) позвоночные (бесчелюстные, рыбы, амфибии, рептилии), моллюски, коловратки, кольчатые черви, кишечнополостные, губки, а также ракообразные (неограниченный рост от линьки к линьке), ленточные черви (неограниченное число формирующихся и отделяющихся члеников).

Причины ограниченного роста можно условно разделить на две группы: ограничения морфологического/физиологического и экологического характера.

Морфологические ограничения связаны с тем, что чрезмерное увеличение размеров тела может приводить к ряду негативных последствий: проблемы с прочностью опорного аппарата, проблемы с работой кровеносной и дыхательной систем (здесь могут быть как физиологические проблемы, связанные с увеличением объема туловища, так и чисто морфологические ограничения, связанные с пропускной способностью дыхательной системы – ограниченные возможности трахейной системы насекомых, например), проблемы с терморегуляцией и т.д. Слишком крупное тело будет испытывать большие проблемы при маневрировании, при обустройстве различных укрытий и убежищ, различные ограничения в локомоции.

Экологические проблемы будут связаны с тем, что для поддержания крупного тела организму требуется гораздо больше кормовых ресурсов и минеральных веществ, что накладывает существенные ограничения на спектр доступных экологических ниш. В ряде случаев размерные ограничения могут быть связаны с давлением хищников: мелкая добыча хищников может не интересовать, а вот при достижении определенных размеров животное уже становится вполне заметной для хищника жертвой. У более крупных животных бОльшие по площади участки обитания (чтобы обеспечить необходимое количество кормовых ресурсов), следовательно, для поддержания нормальной коммуникации и передачи информации в популяции придется вкладывать больше ресурсов, а популяция с маленькой плотностью в ряде случаев будет сильнее подвержена действию неблагоприятных факторов.

Многие дикорастущие растения из отдаленных регионов (Средиземноморья, Дальнего Востока и т. д.) успешно растут в садах и парках средней полосы России, но не выходят за пределы освоенной человеком территории, а при ее забрасывании через некоторое время исчезают. Как вы думаете, почему так происходит?

Версий было представлено достаточно немного, однако постараемся их структурировать.
Многие в общих чертах старались объяснить, выживание растений зависит сугубо от человеческого фактора, без описаний, что естественно не являлось полным ответом на вопрос. Необходимо было объяснить, что конкретно происходит с точки зрения создания условий: освещение, полив, удобрение почв, порой поддержание комфортной температуры, обработка от вредителей и избавление от сорняков.

При рассуждениях на тему забрасывания территорий человеком, конечно, было отмечено, что растения лишаются благоприятных условий, но тут стоило обратить внимание на формулировку ответа. Абсолютно верными были идеи о постепенном захвате облагороженных мест другими видами растений и низком уровене конкурентоспособности дикорастущих растений, а также идея того, что данные растения привозятся во взрослом состоянии, и у них могут возникнуть сложности в размножении без поддержания необходимых условий среды.

Недавно ученые обнаружили многощетинкового червя, у которого тело много раз ветвится. У него одна голова и множество ответвлений тела, в каждой такой веточке пролегает веточка кишечника. Все эти ветви кишечника заканчиваются анальными отверстиями. Как бы вы реконструировали образ жизни этого червя, исходя из данных особенностей его строения? Предложите как можно больше вариантов ответа.

В целом, на вопрос отвечали почти все, во многих работах было более 5 версий ответа (до 18 версий). Вопрос казался скорее сложным, чем простым, и, на первый взгляд, ставил в тупик.

Основная группа версий связана с прикрепленным образом жизни этого организма, поскольку его форма тела не позволяет активно двигаться. Отвечающие часто делали вывод, что этот червь является фильтратором. Другой вопрос, зачем ему при этом нужны разветвления. Хорошо оценивались работы, где было дано логичное обоснование связи строения с образом жизни. Были перечислены маскировка под разветвленные структуры (кораллы, растения), а также питание всей поверхностью тела (в этом случае имеет смысл увеличивать площадь поверхности). Писали и про паразитический образ жизни этого червя. Тогда разветвления помогают лучше закрепляться, питаться, увеличивать объем откладываемых яиц и пр. Удачная версия касалась также симбиоза этого червя с губками или паразитирования на них. В этом варианте червь может высовывать концы тела через поры. Предлагали и версию поглощения веществ противоположными концами, и специализацию ветвей кишечника под переваривание различной пищи или заселение разной микрофлорой.

Самые интересные версии рассматривали временной срез ситуации. Например, кишечник остался, но он уже не нужен паразиту, а его ветки - увеличение площади. Или каждый конец тела содержит жабры, и ветвление нужно для увеличения эффективности дыхания.

Отличный кластер версий был связан с делением. Писали, что это мы видим сам момент многократного деления, что червь почкуется, что выращивает специальные структуры для размножения.

Многие писали, что он ест трудноперевариваемую пищу, или просто у него много еды. Это не объясняет ветвление тела, а должно было скорее привести в первом случае к удлинению кишечника, а во втором – к увеличению размеров тела.

Типичные ошибки связаны с ответами, не описывающими образ жизни. Например, версия, что ветвление возникло как мутация, или что у этого червя глаза на голове. Вообще, все описания стандартной полихеты и ее образа жизни – это не ответ на данный вопрос.

Были работы, которые набирали меньше баллов из-за логических ошибок или несостыковок. Например, червь - фильтратор, и поэтому он не может жить в соленой воде.

Текст вопроса: Выдающийся медик XIX века, немецкий хирург Фридрих Август фон Эсмарх, предложил охлаждать раны, чтобы уменьшить количество осложнений после ранения. Как это могло работать?

Наиболее частыми являлись ответы, что при охлаждении места повреждения в этом районе замедляется кровоток, поэтому уменьшаются отёк и возможные кровопотери и медленнее распространяются по тканям бактерии, которые могли попасть в рану. Также частой была версия о том, что из-за охлаждения у бактерий замедляются процессы жизнедеятельности, в частности – процесс размножения.

Еще одной ходовой версией была идея, что при охлаждении снижается болевая чувствительность; тем не менее, эта версия не имела прямого отношения к вопросу, поэтому без дополнительных пояснений получала мало баллов.

Реже школьники говорили о том, что при охлаждении замедляется реакция воспаления, уменьшается степень нагноения.

Также верным является то, что при снижении кровотока в результате охлаждения места повреждения лейкоцитам становится легче обнаружить и обезвредить инфекцию.

Дополнительные баллы начислялись также за объяснение перечисленных закономерностей и установление логических связей между происходящими при охлаждении процессами.

В некоторых экосистемах биомасса видов какой-либо систематической группы велика, а видовое разнообразие, наоборот, низкое. И в той же экосистеме разнообразие другой группы намного больше – при относительно невысокой суммарной биомассе. Например, в тайге велика биомасса голосеменных, но видов их немного, и довольно большое число видов цветковых, не дающих биомассы.

Приведите примеры других таких экосистем.

Участники в ответах рассмотрели самые разные экосистемы - от леса до города и предложили очень много вариантов систематических групп. Перечислить их в кратком обзоре не представляется возможным. Рассмотрим общие вопросы.

Ответ на вопрос засчитывался, если в нём был приведён пример экосистемы, а также верно указаны две систематические группы: группа организмов с высокой биомассой и низким разнообразием и, наоборот, разнообразная группа с низкой биомассой.

В качестве распространённых ошибок можно упомянуть следующие:

- вместо экосистемы указан регион (например, Африка не является экосистемой)

- указанная группа не является систематической (например, "трава", "кустарники", "деревья" — это не систематические группы, а жизненные формы)

- противопоставляются группы, включающие друг друга. Некорректно противопоставлять друг другу злаки и цветковые растения, так как злаки являются цветковыми растениями.

- выбраны неподходящие группы. Например, многие участники писали про коралловые рифы. Коралловые полипы действительно создают здесь большую биомассу, но также они весьма разнообразны, поэтому данный пример не соответствует условию задачи.

Двое студентов-медиков обсуждают, как изменился образ жизни горожан в последние полтора века по сравнению с прежними временами, и как это сказалось на их здоровье и других характеристиках человеческой популяции: «Жилища стали лучше отапливаться, светло сутки подряд, шумов разных больше, да много чего ещё!» А как перечисленные факторы (а также те, о которых они не упомянули), могли сказаться на упомянутых характеристиках человеческой популяции (здоровье и других)?

В ответах учащиеся рассматривали большое количество разных факторов, которые могут сказаться на здоровье и других характеристиках человеческой популяции. Многие школьники говорили не только о самих факторах, но и о механизмах их влияния.

Рассмотрим основные факторы, упомянутые в работах.

Жилища хорошо отапливаются. Проживание в теплых и сухих помещениях приводит к снижению заболеваемости, и, как следствие увеличению продолжительности жизни, уменьшению младенческой смертности и пр. Есть и обратная сторона – сухой воздух в помещениях приводит к сухости слизистых, дерматитам, синдрому сухого глаза, а привычка находиться в тепле ухудшает приспособляемость к холоду и может снижать иммунитет. Кроме того, можно было говорить о том, что меняется энергетический баланс, поскольку человек теряет с теплом меньше энергии, а при сохранении прежней структуры питания это может быть одной из причин «эпидемии ожирения».

Постоянный шум. Шум приводит к головным болям, ухудшению слуха, нарушениям сна и в целом к ухудшению психического состояния. Шум является стрессогенным фактором, поэтому он может приводить к повышению давления, заболеваниям сердечно-сосудистой системы, снижению репродуктивных функций и развитию психических заболеваний. Высказывалась также идея, что адаптация к постоянному шуму может приводить к снижению чувствительности к шумам.

Свет в течение суток. Положительной стороной лучшей освещённости является увеличение времени активной деятельности, большая сохранность зрения, меньший травматизм, улучшение настроения (легче просыпаться и действовать, когда светло). Отрицательные стороны – нарушение сна, ухудшение зрения в темноте. Основными механизмами влияния назывались нехватка мелатонина, который вырабатывается в темноте, и происходящий в результате сбой циркадных ритмов. Это весьма значимое последствие, поскольку мелатонин тормозит секрецию многих гормонов, действует как антидепрессант, снижает давление, предотвращает диабет второго типа, уменьшает вероятность развития онкологии и замедляет старение.

Развитая медицина, предполагающая наличие лекарств от большого количества заболеваний, вакцинацию и другие меры профилактики. Она приводит к уменьшению заболеваемости и смертности, росту продолжительности жизни и, вследствие этого, увеличению численности популяции. Отрицательные стороны – появление резистентных к лекарствам (в первую очередь антибиотикам) возбудителей, распространение и передача по наследству тяжелых заболеваний.

Санитария и гигиена приводят к снижению заболеваемости, но при этом излишняя стерильность способствует увеличению частоты аллергических реакций.

Изменение рациона питания. Пища становится легко усваиваемой, что приводит к росту числа людей с ожирением, она в основном приготовленная (не сырая), что облегчает ее переваривание, уменьшает вероятность нахождения в ней паразитов, от нее меньше стираются зубы. Она стала разнообразнее, меньше ориентирована на регион проживания, что улучшает снабжение витаминами. Увеличение содержания соли в пище ведет к проблемам с сердечно-сосудистой системой. Значительное количество добавленного для вкуса сахара может провоцировать диабет второго типа.

Развитие технологий приводит к уменьшению физической нагрузки, что ухудшает здоровье. Отмечается также меньшее время пребывания на свежем воздухе, увеличение вероятности ДТП и промышленных катастроф. В то же время у людей остается больше свободного времени для саморазвития, а жизнь стала более комфортной.

Экология. С одной стороны наблюдается загрязнение промышленными предприятиями окружающей среды, что ведет к повышению заболеваемости, в первую очередь развитию болезней дыхательной системы, увеличению числа аллергических реакций. С другой стороны, сейчас больше внимания уделяется экологическим проблемам, строятся очистные сооружения и пр., что ведет к улучшению здоровья населения.

Обилие информации, доступ в интернет. Школьники в первую очередь отмечали возможность переутомления, ухудшения психического здоровья, но говорили и о том, что легкость получения информации о ЗОЖ и различных заболеваниях может улучшать здоровье.

Распространение гаджетов и других приборов может приводить к ухудшению зрения и развитию психических расстройств. В то же время облегчаются контакты между людьми. Некоторые участники олимпиады говорили также о вреде излучения от бытовых приборов. Это дискуссионный вопрос, но вот от линий тока высокого напряжения определённо лучше держаться подальше.

Скученность населения, большое количество контактов. Как результат – быстрое распространение инфекций, повышение агрессивности, уменьшение рождаемости вследствие стресса.

Отдельными школьниками рассматривались и другие факторы, например, уменьшение контактов с природой, ведущее к ухудшению иммунитета, развитие мер социальной поддержки населения, ведущее к увеличению рождаемости, уменьшение числа убийств вследствие развития правоохранительной системы и пр.

Хотелось бы отметить, что значительно выигрышнее смотрелись работы, где влияния различных факторов рассматривались взвешенно, с учетом положительных и отрицательных последствий. Ряд работ, где с большим пафосом утверждалось, что «теперича не то, что давеча», «трава была зеленее», люди здоровее, пища сейчас ненатуральная, гаджеты – зло и т.п. (игнорирующие, например, факт значительного роста продолжительности жизни) производили тяжелое впечатление.

Известно, что некоторые наследственные заболевания проявляются не сразу после рождения, а уже в более позднем возрасте. Как вы думаете, почему так может происходить?

К сожалению, при ответе на данный вопрос многие участники никак не учитывали наследственную природу заболевания и описывали причины для заболеваний без наследственной природы, что никак не оценивалось.

Правильные версии можно условно разделить на 2 большие группы - причины, связанные с работой генома, и причины, связанные с остальными факторами.

Разберем сначала генетические предпосылки к такому явлению. Основной и практически единственной правильной версией из этой группы является изменение в уровне экспрессии гена, вызывающего данное заболевание. В разные этапы нашей жизни у нас работают разные гены. Так, гены, необходимые для активного развития зародыша в эмбриональном периоде, могут не работать во взрослом возрасте и наоборот, некоторые гены могут включаться на достаточно поздних стадиях онтогенеза. Дополнительные баллы можно было получить, подробнее описав механизмы такого включения и выключения генов.

Еще одной причиной именно генетического характера может служить появление каких-то соматических мутаций. Уже после рождения в некоторых наших клетках происходят мутации, и иногда какие-то из этих мутаций могут приводить к развитию заболевания. Это достаточно редкий случай, однако данная версия также оценивалась.

Версии, связанные с внешними факторами, были более многочисленны. Одной из самых распространенных идей было то, что для проявления заболевания необходим какой-то внешний триггер (внешние условия), то есть что наследуется именно предрасположенность к какой-то болезни. К сожалению, никто из участников не назвал такие заболевания правильно — это мультифакториальные заболевания.

Кроме этого, многие участники вспомнили про наследственные заболевания, связанные с половой системой или половыми гормонами. Симптомы, связанные с половой системой, мы чаще всего можем увидеть после полового созревания в связи с неполной сформированностью данной системы органов в детстве.

Отдельно хочется отметить специфическую группу заболеваний, связанную с накоплением каких-то изменений и/или веществ в организме. Например, при нейродегенеративных заболеваниях симптомы часто проявляются во взрослом возрасте в связи с накоплением изменений в головном мозге.

Также в одной работе встретилась очень интересная (и правильная) идея, что наследственные заболевания иммунной системы не будут видны сразу после рождения, поскольку первое время ребенок получается антитела вместе с молоком матери, а его собственная иммунная система только формируется.