Приспособления, позволяющие рыбам расходовать меньше энергии при движении в воде
Рыбы – древние водные обитатели. Создавая живые организмы, обитающие в воде, природа в процессе эволюции дала водным обитателям особые приспособления для преодоления сопротивления среды, в которой плавают рыбы.
За 400 – миллионную историю своего существования рыбы, как ни какие другие живые обитатели водоемов накопили множество «секретов», позволяющих максимально использовать водную среду обитания. При этом они достигают больших скоростей передвижения и не слишком растрачивают накопленную энергию.
Благодаря особому устройству тела рыбы тратят минимум энергии, плавая в воде.
Обтекаемая форма тела помогает увеличить скорость
В открытых просторах Атлантики обитает рыба тунец – настоящий рекордсмен по заплывам в морской воде. Он способен перемещаться на расстояние около 9000 тысяч километров. По скорости передвижения тунец занимает третье место среди рыб, после рыбы-меч и парусника. В погоне за добычей тунец способен развивать скорость до 90 километров в час.
Приспособления к скоростному плаванию у данного вида рыб связаны со специальным механизмом ламиниризации. Тунцы имеют ламинизированную форму тела с определенным соотношением середины длины тела с максимальным сечением. Поверхность тела рыб покрывает гладкая и эластичная кожа, лишенная чешуи. Такие особенности придают великолепную обтекаемую форму тунцам, увеличивают маневренность рыб и скорость передвижения.
Обтекаемая форма тела делает тунца рекордсменом среди пловцов.
Слизистое вещество уменьшает сопротивление в воде
Верхний покров тела тунцов выделяет слизистое вещество, которое взаимодействует со слоем воды на границе с телом рыбы. Чем больше скорость плавания, тем сильнее выделяется слизь. При этом уменьшается сопротивление водной среды, и тунец движется с большой скоростью. Слизь на коже действует как своеобразная смазка, снижающая неровности на поверхности тела рыбы.
Плавники у рыб экономят энергию
Не менее своеобразные приспособления для увеличения скорости передвижения в воде имеются у рыбы–меч. Форма тела водного животного напоминает профиль крыла самолета. Она помогает созданию подъемной силы при движении рыбы вперед и не требует больших затрат энергии.
Слизь, покрывающая тело рыб, уменьшает сопротивление воды.
Скоростное плавание рыбы-меч обеспечивает также удлиненный хвостовой плавник серповидной формы. Такой хвост обладает великолепными аэродинамическими свойствами.
Хвост–серп развивает высокую тягу при передвижении в воде. Снижают сопротивление воды также боковые плавники и спинной. Нервные окончания проходят к каждому лучу плавника, то позволяет рыбе точно регулировать обтекание тела изменением положения плавников.
Жабры усиливают приток кислорода
Кроме того, важную роль при движении меч–рыбы в воде выполняют жабры. Изменяя положение жаберных крышек, рыба увеличивает приток воды к сосудам, снабжающим жабры кровью, следовательно, усиливается поступление кислорода к клеткам мышечных тканей.
Жабры фильтруют воду, обогащая тело рыбы кислородом.
Кавитация – холодное вскипание экономит энергию
Необыкновенно прочный костяной нос–меч, которым рыба часто проламывает борта лодок и катеров нужен не столько для нападения на движущиеся объекты. Даже каракатиц и мелких рыбешек не всегда этот хищник нанизывает на острый вырост. Особое прочное образование впереди тела, так называемый «меч», способствует увеличению скорости при передвижении в воде.
При этом образуется «холодное вскипание» водяного слоя с образованием массы мельчайших пузырьков воздуха, наполненных смесью пара с воздухом. При исчезновении пузырьков, так называемом схлопывании, возникает явление кавитации. При максимальной скорости тело рыбы находится не столько в воде, а окружено водно – газовой смесью. Сопротивление среды при этом существенно снижается. При этом рыбы достигают больших скоростей передвижения и не слишком растрачивают накопленную энергию.
Активность рыб сильно зависит от температуры воды.
Все приспособления: обтекаемая форма тела, слой жира, особое расположение и форма плавников, выделение слизи, усиленное снабжение жабр кислородом, наложение чешуек друга на друга, как черепица, необходимо для экономии энергии при передвижении в воде.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Прошедший ХХ век имеет в своём активе огромные достижения в области гидродинамики. Теоретические, вычислительные и экспериментальные методы позволяют решать любую научную и практическую задачу гидродинамики. Однако есть одна проблема, над которой безуспешно трудились многие научные коллективы и которая перешла почти в неизменном виде в XXI век. Это проблема снижения гидродинамического сопротивления.
В Соединённых Штатах Америки ловля национальный вид спорта. Ловят на спиннинг, и для рыбака представляется прекрасная возможность инструментального определения её скорости.
Легко понять, что такие параметры недостижимы для рыбы и, следовательно, законы гидродинамики допускают движение с гораздо меньшим сопротивлением, чем это реализовывается во всех наших моделях. Значит, снизить сопротивление вполне возможно и наши попытки в этом направлении не противоречат физическим законам.
Кроме приведённых выше экспериментальных данных можно привести некоторые теоретические соображения, доказывающие возможность значительного уменьшения сопротивления.
Примером внешнего течения с малым градиентом скорости может служить движение тороидального вихря вдоль собственной оси симметрии. При расчётах область течения разбивается некоторой сферой на две части: внешнее невязкое течение вне сферы и внутреннее вихревое течение внутри сферы.
На границе раздела касательная скорость обоих течений совпадает, поэтому внешнее течение обладает нулевым сопротивлением. Внутреннее кольцевое течение в силу своей ограниченности имеет сопротивление трения, пропорциональное первой степени вязкости. Именно этим свойством объясняется удивительная способность кольцевого вихря быстро и далеко перемещаться в воздухе. Чтобы использовать поразительные свойства кольцевого вихря в практических целях, необходимо воспроизвести течения в нём на некотором теле.
В морской воде необходимые силы можно создать постоянными электрическими и магнитными полями.
Для этого нужно собрать конструкцию в форме тора из чередующихся кольцевых магнитов и электродов. Их полюса создают взаимно перпендикулярные электрические и магнитные поля, которые заставят электропроводящую жидкость двигаться вокруг поверхности тора, создавая объёмную силу, компенсирующую торможение потока.
Объёмную силу можно создать только в электропроводящей жидкости. В пресной воде и тем более в воздухе такая возможность отсутствует. Поэтому представляет интерес рассмотреть течения с малым градиентом, создаваемые за счёт деформации границы по закону бегущей волны.
Такая постановка задачи впервые была сформулирована автором в шестидесятых годах. Тогда же под его руководством провели ряд теоретических и экспериментальных исследований вихревых структур как на дельфине, который выступал прототипом, так и в лабораторных условиях.
В отличие от течения вдоль неподвижной границы, когда образуется пограничный слой с большим градиентом скорости, бегущая волна перестраивает течение в периодическую структуру с малым градиентом скорости. При некоторых значениях фазовой скорости и амплитуды бегущей волны суммарное трение обращается в нуль. Естественно, возникает вопрос, какой ценой достигается этот результат. Энергетические потери состоят из двух слагаемых разной природы. Первое — это вязкие потери в жидкости. Поскольку градиент рассматриваемого течения невелик, то и потери эти, пропорциональные вязкости, оказываются очень малыми. Второе слагаемое — потери в самом упругом покрытии. При резонансных колебаниях материала в потоке жидкости основная, и не малая, энергия должна перекачиваться из упругой формы в кинетическую. Другая часть энергии рассеивается в материале. Эти потери могут компенсироваться либо за счёт энергии потока, что приведёт к пропорциональному увеличению сопротивления, либо за счёт внешнего источника энергии.
Отдельно стоит вопрос о механизме и энергии, необходимых для первоначального формирования вихрей. При подходящем выборе упругих параметров удаётся добиться того, чтобы в носовой части бегущая волна возбуждалась за счёт энергии внешнего потока, а в кормовой волна исчезала, возвращая энергию в поток.
Обратимся теперь вновь к с которой начался рассказ.
Заметим, что похожую форму и, как мы предполагаем, аналогичный механизм снижения сопротивления имеет и ещё один хороший пловец — полярный Интересная деталь: левый верхний зуб у самцов нарвала развивается в спирально закрученный бивень длиной до трёх метров, похожий на рострум Назначение его неясно. Не в них ли секрет быстрого и экономичного плавания и нарвала?
Наша гипотеза состоит в том, что рострум и бивень служат генераторами вихрей. Исследования показали, что при обтекании тонкого гладкого тела спиральные вихри не возникают. В потоке образуется пограничный слой, который отрывается сразу за телом, создавая мощные завихрения. Давление в них падает, оказывая на тело тормозящее действие. Такое же тело, но с шероховатой поверхностью, возмущает пограничный слой, превращая его в вихревое течение. Последующее действие этих вихрей легко себе представить. Они переходят с рострума на тело рыбы или дельфина, где перестраивают пограничный слой в такое же периодическое течение, как это делает бегущая волна со всеми вытекающими из этого последствиями.
Генератор вихрей
Вихрь — это движение жидкости или газа, которое сопровождается вращением частиц среды. Подавляющее большинство течений, происходящих и в природе, и в технических устройствах, сопровождается появлением вихрей. Каждый, вероятно, замечал, как при самом слабом ветре возле бровки тротуара или угла здания начинают кружиться мелкие бумажки и мусор. Это в потоке воздуха, обтекающего препятствие, возник вихрь. Рёв и гудение водопроводных труб вызывают вихри, возникшие при течении воды через кран с изношенной прокладкой. А смерч, проходя десятки километров за считанные минуты, производит на своём пути страшные разрушения.
Вращение частиц среды, вовлечённых в вихревое движение, приводит к взаимодействию вихрей. Если, например, сближаются два одинаковых вихря, которые вращаются в одну сторону, то они начнут вращаться вокруг оси симметрии. Если же они вращаются в противоположные стороны, оба они станут двигаться поступательно как одно целое. Очень интересно ведут себя вихревые кольца, летящие одно за другим. Переднее кольцо теряет скорость и расширяется, заднее ускоряется, сжимается и проскакивает сквозь него. Кольца меняются местами, и всё повторяется — начинается «игра» вихревых колец.
Продемонстрировать интересные свойства вихревых колец можно при помощи несложного устройства — «генератора вихрей». В дне большой консервной банки или старого алюминиевого бидона вырезают круглое отверстие диаметром 1 — 2 сантиметра. Второе дно срезают и затягивают отверстие плотной полиэтиленовой пленкой — мембраной. Генератор готов.
Доктор физико-математических, профессор Института теоретической и прикладной механики Сибирского отделения РАН наук В. И. Меркулов «Наука и жизнь»
Задания части 2 ЕГЭ по теме «Обзор подтипа Позвоночных»
1. Какие особенности строения сформировались у хордовых животных в процессе эволюции?
1) Осевой скелет – хорда, лежащая над кишечником (хотя бы на одной из стадий жизни) 2) Нервная система – нервная трубка, лежащая над хордой. 3) Кровеносная система замкнутая, сердце расположено на брюшной стороне тела. 4) В стенке глотки имеются жаберные щели (по крайней мере, в эмбриональном развитии).
2. Найдите три ошибки в приведенном тексте «Особенности земноводных». Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их. Дайте правильную формулировку. (1) В связи с выходом на сушу в кровеносной системе земноводных произошли крупные изменения. (2) У взрослых особей лягушек и их личинок трехкамерное сердце. (3) Головастик развивается в водной среде из яйца, скорлуповая оболочка отсутствует. (4) Земноводные – теплокровные животные. (5) Кислород поступает в организм взрослых лягушек через влажную кожу и легкие. (6) Жизнь земноводных в значительной степени зависит от температуры и влажности окружающей среды. (7) К земноводным относят зеленую жабу, гребенчатого тритона, нильского крокодила и травяную лягушку.
3. Какие органы чувств и как позволяют рыбам ориентироваться в воде? Назовите не менее трех органов.
1) Боковая линия (определяет направление течения воды). 2) Глаза (определяют предметы на близком расстоянии). 3) Органы обоняния — парные ноздри — позволяют воспринимать запахи растворенных веществ.
4. В чем проявляется забота о потомстве у птиц? Приведите не менее трех примеров. Какие рефлексы лежат в основе заботы о потомстве?
1) птицы строят гнезда; 2) насиживают яйца и выводят птенцов; 3) выкармливают, защищают и обучают потомство; 4) безусловные рефлексы (инстинкты)
5. Какие особенности внешнего строения сформировались у птиц в связи с приспособлением к полёту? Укажите три особенности и их значение для полёта.
1. Обтекаемая форма тела уменьшает трение о воздух при полете. 2. Передние конечности превратились в крылья, с помощью них птица летает. 3. Маховые перья создают поверхность крыла, необходимую для полета. Покровные перья создают обтекаемую форму тела. Рулевые перья на хвосте обеспечивают маневренность при полете.
6. У жаб площадь газообмена в лёгких значительно больше, чем у лягушек. Как лягушки компенсируют недостаток кислорода, поступающего в организм через лёгкие? Почему жабы, в отличие от лягушек, могут длительное время находиться вне водоёма? Объясните, почему, несмотря на дыхание атмосферным кислородом, у жаб и лягушек низкий уровень обмена веществ.
1. У лягушек дополнительный газообмен происходит через влажную кожу. 2. У жаб легкие развиты лучше, чем у лягушек, а кожа сухая, бугристая, защищает организм от высыхания, в газообменне практически не участвует. 3. Низкий обмен веществ связан со слабым развитием легких и снабжением тела смешанной кровью (кровью с низкой концентрацией кислорода).
7. У некоторых пресмыкающихся в северных областях, например у обыкновенной гадюки, наблюдается яйцеживорождение. Объясните это явление. С чем связано такое приспособление? Почему у птиц, которые также размножаются яйцами, такое явление отсутствует? Дайте обоснованный ответ.
1. При работе мышц гадюки выделяется тепло, поэтому внутри тела гадюки теплее, чем снаружи, и развитие яиц идет быстрее. Это важно в северных областях, где короткое и недостаточно жаркое лето. 2. У птиц нет яйцеживорождения, поскольку ношение яйца с собой увеличивало бы их вес и мешало летать.
8. Какие черты организации пресмыкающихся позволили им освоить наземно-воздушную среду обитания? Назовите не менее четырех признаков.
1) внутреннее оплодотворение, размножение, не связанное с водой; 2) особенности строения яйца (крупные, с запасом питательных веществ, покрытое плотной оболочкой); 3) роговой покров тела (кожа сухая, практически без желез); 4) только легочное дыхание; 5) в желудочке сердца неполная перегородка, поэтому артериальная и венозная кровь смешиваются лишь частично.
9. Найдите три ошибки в приведенном тексте «Земноводные». Укажите номера предложений, в которых сделаны ошибки, исправьте их. Дайте правильную формулировку. (1) Земноводные – первые позвоночные животные, вышедшие из воды на сушу. (2) Большинство видов земноводных живет на суше, а размножается в воде. (3) В воде у взрослых земноводных осуществляется только кожное дыхание, а на суше – только легочное. (4) У взрослых земноводных в желудочке сердца кровь венозная, имеются два круга кровообращения. (5) Развитие земноводных происходит с превращением, для личинки на ранних стадиях развития характерна рыбообразная форма. (6) У бесхвостых земноводных внутреннее оплодотворение. (7) Тесная связь с водой, сходство с рыбами на ранних стадиях развития указывают на происхождение земноводных от древних рыб.
10. Обитающие в пустынях пресмыкающиеся и млекопитающие, как правило, ведут ночной образ жизни. Объясните приспособительное значение такого суточного ритма.
1) Днем в пустыне очень жарко. 2) Пресмыкающиеся, которые не контролируют температуру своего тела, рискуют перегреться. Ночной образ жизни позволяет им избежать перегрева. 3) Млекопитающие в жару должны испарять слишком много воды для поддержания постоянной температуры тела. Ночной образ жизни позволяет им избежать излишних потерь воды. 4) Ночью в условиях пониженной температуры воздуха происходит конденсация влаги и животные могут потреблять эту воду.
11. Яйцеклетка кролика в 3000 раз меньше яйцеклетки лягушки, содержит мало питательных веществ. Почему зародыш кролика не погибает от недостатка питательных веществ?
Зародыш кролика получает питательные вещества от матери через плаценту, поэтому ему не нужно хранить питательные вещества в яйце.
12. Назовите орган, обозначенный на рисунке вопросительным знаком. Какую функцию он выполняет при движении рыбы в толще воды? Объясните принцип действия этого органа.
1) Вопросительным знаком обозначен плавательный пузырь. 2) Он выполняет гидростатическую функцию (делает плотность тела рыбы равной плотности воды). 3) При расширении плавательного пузыря плотность тела рыбы уменьшается, рыба становится легче воды и всплывает. При сжатии плавательного пузыря плотность тела рыбы увеличивается, рыба становится тяжелее воды и тонет.
13. Какие особенности строения земноводных обеспечили им выход на сушу в процессе эволюции? Укажите не менее четырех особенностей и их значение.
1) Легкие позволяют земноводным дышать на суше. 2) Трехкамерное сердце и легочный круг кровообращения позволяют земноводным доставлять больше кислорода к тканям. 3) Развитые конечности рычажного типа позволяют земноводным передвигаться по суше. 4) Подвижные веки и слезные железы позволяют им смачивать глаза на суше. 5) Слюнные железы позволяют им питаться сухой пищей.
14. У большинства млекопитающих кожа покрыта шерстью, а у птиц – перьями, предотвращающими излучение тепла. Какие особенности строения организма позволяют избежать его перегрева у зайцев, собак и птиц? Ответ поясните.
1) у зайцев длинные ушные раковины имеют не покрытую шерстью часть, через которую излучается тепло; 2) собаки высовывают язык и часто дышат, используя поверхность языка (и дыхательных путей) для охлаждения; 3) птиц от перегрева в полете защищают воздушные мешки, которые обеспечивают охлаждение внутренних органов
15. Какие особенности в строении скелета сформировались у птиц в процессе эволюции в связи с приспособлением к полету? Приведите не менее четырех особенностей. Ответ поясните.
1) кости тонкие, заполнены воздухом, что облегчает массу тела; 2) срастание многих костей в разных отделах обеспечивает компактность и прочность скелета (в кисти, позвоночнике, стопе); 3) грудина имеет киль, к которому прикрепляются мощные мышцы, обеспечивающие движение крыльев; 4) отсутствие зубов в челюстях облегчает массу тела
16. По каким признакам крокодилов и водных черепах относят к классу Пресмыкающиеся? Укажите не менее четырех признаков.
1) у этих животных кожа сухая, покрыта роговыми или костными пластинками; 2) они дышат только кислородом воздуха с помощью ячеистых легких; 3) у водных черепах сердце трехкамерное с неполной перегородкой в желудочке (у крокодилов сердце четырехкамерное), по большому кругу течет смешанная кровь; 4) оплодотворение внутреннее, откладывают на суше яйца с большим запасом питательных веществ и плотными яйцевыми оболочками
17. Какова роль перьевого покрова в жизни птиц? Приведите не менее трех значений.
1) обеспечивает обтекаемость тела, уменьшающую сопротивление воздуха при полете; 2) осуществляет теплоизоляцию (и гидроизоляцию у водоплавающих); 3) образует необходимые в полете несущие плоскости (крылья, хвост); 4) при половом диморфизме служит для привлечения самцом самок и обеспечивает сохранность тепла при насиживании кладки (пуховые перья)
18. Чем отличается размножение плацентарных млекопитающих от пресмыкающихся?
1) млекопитающие рождают живых детенышей, а большинство пресмыкающихся откладывают яйца; 2) зародыш млекопитающего развивается в матке с образованием плаценты, а у пресмыкающегося – в яйце; 3) млекопитающие, в отличие от пресмыкающихся, выкармливают детенышей молоком и длительно заботятся о потомстве.
19. Какую роль в жизни земноводных играет слизь, выделяемая кожными железами? Укажите не менее четырех функций.
1) обеспечивает газообмен через кожу 2) предохраняет кожу от иссушения 3) выполняет защитную функцию, выделяя специальные вещества (бактерицидные, ядовитые) 4) уменьшает трение при плавании
20. Какие особенности строения дыхательной, выделительной и половой систем сформировались у птиц в процессе эволюции в связи с приспособлением к полету? Объясните их значение.
1) в дыхательной системе – наличие воздушных мешков, что позволяет насыщать легкие и кровь кислородом на вдохе и на выдохе, а также охлаждает тело в полете (уменьшает плотность тела); 2) в выделительной системе – отсутствие мочевого пузыря, что уменьшает массу тела; 3) в половой системе – функционирует только один яичник, второй недоразвит (предотвращает одновременное созревание двух яиц), что уменьшает массу тела
21. Ящерицы являются типичными обитателями пустынь. Благодаря каким особенностям внешнего строения, жизнедеятельности и поведения им удалось освоить столь малопригодные для жизни условия? Свой ответ аргументируйте.
1) сухая (без желез) кожа, покрытая роговой чешуей, 2) не испаряет воду и служит защитой от прямых солнечных лучей; 3) конечный продукт обмена белков – мочевая кислота; 4) малорастворима в воде, её выделение позволяет сохранить воду; 5) активны в прохладное время суток; 6) это позволяет сидеть в жаркое время в норе и не перегреваться
22. Найдите три ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых сделаны ошибки, исправьте их. (1) Земноводные – позвоночные животные, обитающие в воде и на суше. (2) Они хорошо плавают, между пальцами задних ног бесхвостых земноводных развиты плавательные перепонки. (3) По суше земноводные передвигаются с помощью двух пар пятипалых конечностей. (4) Дышат земноводные при помощи лёгких и кожи. (5) Взрослые земноводные имеют двухкамерное сердце. (6) Оплодотворение у бесхвостых земноводных внутреннее, из оплодотворённых икринок развиваются головастики. (7) К земноводным относят озёрную лягушку, серую жабу, водяного ужа, гребенчатого тритона.
1) отделы: передний (конечный), промежуточный, средний, мозжечок, продолговатый; 2) развитие переднего мозга земноводных обусловило усложнение поведения в связи с выходом на сушу; 3) слабое развитие мозжечка земноводных связано с более простым характером движений на суше; у рыб мозжечок развит лучше, так как у них более сложный характер движения в воде ( в трехмерной среде)
24. Укажите производные кожи, которые имеются у млекопитающих, в отличие от пресмыкающихся. Приведите четыре производных кожи. Объясните их функции.
1) Потовые железы выделяют пот. С потом выделяются соли и мочевина; при испарении пота организм охлаждается. 2) Сальные железы выделяют кожное сало. Оно смазывает кожу и волосы, делает их более эластичными и защищает от намокания. 3) Волосы служат для теплоизоляции, механической защиты кожи, обеспечивают окраску животного. Вибриссы служат для осязания. 4) Молочные железы выделяют молоко. Оно необходимо для выкармливания потомства.
25. Какие виды кожных желёз имеются у млекопитающих? Поясните, какие функции выполняют эти железы. Приведите четыре примера.
1) Потовые железы выделяют пот, который состоит из воды, солей и мочевины (выделительная функция). При испарении пота организм охлаждается. 2) Сальные железы выделяют сало, которое смазывает кожу и волосы, придает им эластичность и защищает от намокания. 3) Молочные железы выделяют молоко, необходимое для выкармливания потомства. 4) Пахучие железы выделяют секреты, необходимые для химической сигнализации (привлекают половых партнеров, метят территорию, защищают от врагов).
26. Какие ароморфозы в строении покрова, дыхательной и кровеносной системы произошли у пресмыкающихся? Обоснуйте их значение.
1) сухая кожа и роговые образования на ней препятствуют испарению воды из организма (исчезновение кожного дыхания), что способствовало распространению в наземно-воздушной среде; 2) ячеистые лёгкие увеличили площадь газообмена и поступления кислорода в кровь, что повысило обмен веществ; 3) появление неполной перегородки в желудочке сердца уменьшило смешиваемость крови, обеспечило более эффективное снабжение органов кислородом, что повысило обмен веществ.
27. Какие приспособления к сезонным изменениям среды имеют млекопитающие?
1) Линяют и обрастают густым мехом. 2) Впадают в спячку. 3) Мигрируют на другие территории. 4) Делают запас кормов и накапливают жир.
28. Известно, что динозавры были наиболее прогрессивной группой пресмыкающихся и обладали пассивной теплокровностью (из-за больших размеров тело нагревалось за день и потом медленно остывало, позволяя сохранить более высокую, чем окружающая среда, температуру тела даже ночью). Объясните, почему пресмыкающиеся не могут быть истинно теплокровными, как птицы и млекопитающие.
1) У пресмыкающихся легкие не имеют достаточной площади поверхности для газообмена (ячеистые легкие имеют меньшую площадь поверхности, чем губчатые (как у птиц) или альвеолярные (как у млекопитающих)) – из-за этого у пресмыкающихся происходит недостаточное насыщение крови кислородом. 2) Артериальная и венозная кровь смешиваются в сердце (у крокодилов – сразу после выхода из сердца), что не позволяет снабжать органы достаточным количеством кислорода. 3) У пресмыкающихся кожа покрыта роговыми чешуями, которые не позволяют эффективно удерживать тепло.
29. Какое значение имеет каждый тип перьев в жизни птиц? Приведите не менее четырех значений. Ответ поясните.
1) пуховые перья осуществляют теплоизоляцию тела, позволяют осваивать самые разнообразные территории с резкими перепадами температуры, насиживать потомство; 2) кроющие контурные перья обеспечивают обтекаемость тела, уменьшающую сопротивление воздуха при полете; 3) маховые и рулевые перья крыльев и хвоста образуют необходимые в полете несущие плоскости (крылья, хвост); 4) ярко окрашенные контурные, кроющие и рулевые перья у самца важны в период размножения для привлечения самки; у самки (как правило) оперение невзрачное, которое помогает ей быть незаметной в период насиживания кладки
30. Найдите три ошибки в приведённом тексте «Пресмыкающиеся». Укажите номера предложений, в которых сделаны ошибки, исправьте их. Дайте правильную формулировку. (1) Большинство пресмыкающихся живёт на суше. (2) К представителям этого класса относят прыткую ящерицу, обыкновенную гадюку, гребенчатого тритона, болотную черепаху. (3) У пресмыкающихся наряду с лёгочным дыханием ещё сохраняется кожное дыхание. (4) В процессе дыхания воздух через глотку и гортань поступает непосредственно в лёгкие. (5) Размножение животных происходит, как правило, на суше, у них осуществляется внутреннее оплодотворение. (6) В яйце имеется большой запас питательных веществ, снаружи яйцо покрыто известковой скорлупой или кожистой оболочкой. (7) Развитие происходит без превращения, вылупившееся животное морфологически сходно с родительскими особями.
1) 2 – гребенчатого тритона относят к земноводным; 2) 3 – у пресмыкающихся отсутствует кожное дыхание, есть только лёгочное; 3) 4 – воздух в лёгкие поступает из гортани через трахею и бронхи
31. Рассмотрите изображённые на рисунках А и Б дыхательные системы позвоночных животных. Назовите классы животных, фрагменты дыхательных систем которых изображены на соответствующих рисунках. Приведите морфологическое отличие фрагментов этих систем в названных Вами классах животных и объясните значение этого отличия.
1) А – Млекопитающие; 2) Б – Пресмыкающиеся; 3) лёгкие пресмыкающихся ячеистые; 4) лёгкие млекопитающих альвеолярные; 5) дыхательная поверхность (площадь газообмена) альвеолярных лёгких больше; 6) диффузия кислорода в кровь идёт эффективнее
32. Назовите структуру, обозначенную на рисунке стрелкой. Частью какого органа она является? Каковы её функции? Какие изменения произошли в строении этого органа в процессе эволюции земноводных? Объясните значение этих изменений.
1) барабанная перепонка; 2) часть органа слуха (уха); 3) передаёт звуковые колебания в среднее ухо (на слуховую косточку); 4) защищает полость среднего уха; 5) появление среднего уха; 6) появление слуховой косточки (стремечка); 7) усиление колебаний (овального) окна улитки; 8) появление слуховой (евстахиевой) трубы; 9) выравнивание давления между средним ухом и окружающей средой
33. Почему для размножения и развития земноводных необходима водная среда? Приведите не менее трех причин. Ответ поясните.
1) откладываемая икра не имеет плотной оболочки, защищающей её от иссушения; 2) наружное оплодотворение икры может происходить только в водной среде, в которой могут передвигаться сперматозоиды; 3) развитие личинки возможно только в воде, так как у личинки жаберное дыхание
34. К какому классу типа Хордовые и по какому признаку относят животное, череп которого изображен на рисунке? Какой трофический уровень в экосистеме занимает это животное и каков характер его питания? Ответ обоснуйте.
1) класс Млекопитающие, имеются дифференцированные зубы; 2) занимает третий и более высокий трофический уровень в экосистеме; 3) питается животной пищей, так как хорошо развиты клыки и хищные зубы
35. У морских костистых рыб, в отличие от пресноводных, капиллярные клубочки нефронов развиты слабо, и моча выделяется в небольшом количестве. Пресноводные рыбы выделяют 50-300 мл мочи на 1 кг веса в сутки, тогда как морские только 0,5-20 мл. Чем объясняются такие особенности анатомии и физиологии морских костистых рыб?
1) Концентрация солей в организме морских костистых рыб ниже, чем в окружающей среде (в окружающей среде выше, чем в организме) 2) Вода постоянно выделяется через кожу (жабры) 3) Чтобы сократить потери воды, морские костистые рыбы выделяют очень мало мочи 4) Чем слабее развит клубочковый аппарат (чем меньше капиллярных клубочков), тем меньше воды выделяется через почки (с мочой)
Благодаря особому устройству тела рыбы тратят минимум энергии, плавая в воде.
Обтекаемая форма тела делает тунца рекордсменом среди пловцов.
Слизь, покрывающая тело рыб, уменьшает сопротивление воды.
Жабры фильтруют воду, обогащая тело рыбы кислородом.
Активность рыб сильно зависит от температуры воды.
