Задание

Размеры в живой природе

Героине сказки Х. К. Андерсена пришлось пройти через испытания при встрече с жабой, кротом, прежде чем она оказалась в стране эльфов. Английский мореплаватель Гулливер в романе Дж. Свифта после кораблекрушения попадает в страну лилипутов, где начинаются его приключения. Размеры героев оказываются значимыми факторами в вымышленных историях. Размеры реальных живых организмов также являются значимыми факторами, которые оказывают влияние на их функционирование.

В таблице 1 представлены средние значения масс живых организмов. Масса как физическая величина определяет биологические свойства организма с учётом их зависимости от геометрической формы, площади поверхности и объёма живого объекта.

Таблица 1. Средние значения масс живых организмов

Организм

Масса

Микоплазма

≤0,1 пг

Средняя бактерия

0,1 нг

Tetrahymena (инфузория)

0,1 мкг

Крупная амёба

0,1 мг

Пчела

100 мг

Хомяк

100 г

Человек

100 кг

Голубой кит

≥100 т

В сравнительной физиологии животных существуют разные точки зрения относительно влияния массы тела живого организма на тип их образа жизни (водный, полуводный или наземный), которые основываются на анализе физических характеристик системы «живой организм — окружающая среда»: веса тела, давления воды, выталкивающей силы и др. Гигантские динозавры (рис. 1) — масса ≈80 т — могли вести полуводный образ жизни, имея длинную, выглядывающую из воды шею с головой для дыхания и питаясь подводными растениями, и наземное существование, о котором свидетельствуют палеонтологические исследования (исследования ископаемых животных и растений).

Рис. 1. Изображение динозавра (Brachiosaurus)

Голубой кит является водным представителем млекопитающих, а слон, среднее значение массы которого составляет 5 т, является сухопутным животным.

Определи соответствие между предположениями и подходящими им физическими аргументами. Запиши в таблицу ответов цифры, которые соответствуют буквам.

ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ

А) Голубой кит является огромным водным представителем фауны, масса которого может поддерживаться только в воде, а на суше могут обитать живые организмы, которые по массе меньше слона.

Б) Динозавры являлись и полуводными животными, и наземными.

АРГУМЕНТЫ

1) Сила давления, которую может оказать голубой кит (≈1 МН) на гипотетическую земную поверхность, намного отличается от веса слона (≈0,05 МН). В воде за счёт действия силы Архимеда вес кита будет меньше значения его веса на суше, что не позволит киту быть раздавленным собственным весом. Такие выводы позволяют утверждать, что динозавры, вес которых ≈0,8 МН, являлись полуводными животными.

2) Сила давления, которую может оказать голубой кит (≈1000 кН) на гипотетическую земную поверхность, намного отличается от веса слона (≈50 кН). В воде за счёт действия силы Архимеда вес кита будет меньше значения его веса на суше, что не позволит киту быть раздавленным собственным весом.

3) Палеонтологические исследования (например, наблюдение ископаемых отпечатков ног динозавров) свидетельствуют не только о полуводном образе жизни динозавров, но и об их сухопутных передвижениях.

4) При погружении человека с дыхательной трубкой на глубину 5 м давление воды составляет ≈5 кПа, т. е. дыхательные мышцы грудной клетки должны совершать большую работу против силы давления воды, чтобы грудная клетка не оказалась сдавленной. Следовательно, гипотеза как о полуводном образе жизни динозавров, так и о наземном является верной, учитывая глубину погружения тела динозавра и давление воды, которое оказывало влияние на его дыхательные функции.

Ответ

А

Б