ЕГЭ
КАРТОЧКИ
ТЕСТЫ
Главная
Курсы
23. Научные методы изучения биологии: все задания
Французский учёный Л. Пастер в XIX в. проводил эксперименты с микробами куриной холеры. Он выращивал эту культуру на специальной жидкой питательной среде. Когда микробов становилось очень много, учёный легко переносил «ядовитый бульон» на крошки хлеба и кормил ими цыплят. Через день эти цыплята погибали.
Однажды цыплятам были даны крошки хлеба со старой (ослабленной) культурой бактерий. Цыплята заболели, но остались живы. Тогда Л. Пастер взял несколько новых здоровых цыплят и ввёл им и тем цыплятам, которые выжили, по смертельной дозе культуры бактерий. На следующий день учёный увидел, что цыплята, ранее получившие дозу ослабленной культуры, были здоровы, а цыплята, получившие её впервые, погибли.
Что изучал Л. Пастер? Как современные учёные назвали бы ту старую (ослабленную) культуру бактерий, что получили цыплята, не погибшие от возбудителя?
Есть две группы: получившие ослабленную культуру и не получавшие её. Условия одинаковые — введение смертельной дозы, различие только одно — предварительное воздействие ослабленного возбудителя, значит, исследуется формирование иммунитета.
Что изучал Пастер:
Пастер изучал формирование иммунитета и защитную роль ослабленных микроорганизмов.
Как называется ослабленная культура:
Ослабленная культура бактерий называется вакциной.
20
Французский учёный Л. Пастер в XIX в. проводил эксперименты с микробами куриной холеры. Он выращивал эту культуру на специальной жидкой питательной среде. Затем учёный переносил «ядовитый бульон» на крошки хлеба и кормил ими цыплят. Через день эти цыплята погибали.
Однажды цыплятам были даны крошки хлеба со старой (ослабленной) культурой бактерий. Цыплята заболели, но остались живы. Тогда Л. Пастер взял несколько новых здоровых цыплят и ввёл им и тем цыплятам, которые выжили, по смертельной дозе свежей культуры бактерий. На следующий день учёный увидел, что цыплята, ранее получившие дозу ослабленной культуры, были здоровы, а цыплята, получившие её впервые, погибли.
Что изучал Л. Пастер? Какой вывод можно сделать по результатам эксперимента?
Есть две группы: цыплята, получившие ослабленную культуру, и цыплята, не получавшие её. Условия одинаковые — введение смертельной дозы бактерий, различие только одно — предварительное воздействие ослабленного возбудителя, значит, исследуется формирование иммунитета.
Что изучал Пастер:
Пастер изучал формирование иммунитета и действие ослабленных возбудителей (вакцинацию).
Какой вывод можно сделать:
Введение ослабленных бактерий вызывает формирование иммунитета, благодаря чему организм становится устойчивым к последующему заражению сильной (вирулентной) культурой.
20
Французский учёный Луи Пастер вместе со своими помощниками искал способ борьбы с сибирской язвой, предположив, что её возбудителем могут быть микроорганизмы. В своей лаборатории он смог выделить ослабленную бактерию. Пастер с командой молодых учёных в присутствии крестьян, журналистов и ветеринаров ввёл культуру ослабленных бактерий двадцати четырём овцам, шести коровам и одной козе. Спустя две недели этим животным и такому же числу не привитых животных ввели смертельную дозу бацилл сибирской язвы. Только вакцинированные животные выжили.
Какую гипотезу проверяли учёные постановкой данного эксперимента? Для чего учёные использовали в эксперименте разных животных?
Есть две группы: опытная (привитые животные) и контрольная (непривитые). Условия одинаковые: введение смертельной дозы возбудителя, различие только одно — наличие прививки (ослабленных бактерий), значит, проверяется влияние вакцинации. Ослабленные микроорганизмы вызывают формирование иммунитета без развития болезни.
Что проверяли ученые:
Ученые проверяли гипотезу о том, что ослабленные микроорганизмы (возбудители болезни) могут вызывать формирование иммунитета и защищать организм от заболевания.
Для чего использовали разных животных:
Разных животных использовали для подтверждения универсальности действия вакцины — чтобы доказать, что она эффективна у разных видов животных, а не только у одного.
20
Французский учёный Л. Пастер в XIX в. проводил эксперименты с микробами куриной холеры. Он выращивал эту культуру на специальной жидкой питательной среде. Когда микробов становилось очень много, учёный легко переносил «ядовитый бульон» на крошки хлеба и кормил ими цыплят. Через день эти цыплята погибали.
Однажды цыплятам были даны крошки хлеба со старой (ослабленной) культурой бактерий. Они заболели, но остались живы. Тогда Л. Пастер взял несколько новых здоровых цыплят и ввёл им и тем цыплятам, которые выжили, по смертельной дозе культуры бактерий. На следующий день учёный увидел, что цыплята, ранее получившие дозу ослабленной культуры, были здоровы, а цыплята, получившие её впервые, погибли.
Какой вывод можно сделать по результатам эксперимента? Как называют современные учёные такой способ профилактики инфекционных болезней?
Есть две группы: получившие ослабленную культуру и не получавшие её. Условия одинаковые — введение смертельной дозы, различие только одно — предварительное воздействие ослабленного возбудителя, значит, исследуется формирование иммунитета.
Какой вывод можно сделать:
Введение ослабленных микроорганизмов вызывает формирование иммунитета и защищает организм от последующего заражения.
Как называется такой способ профилактики:
Этот способ называется вакцинация.
20
Британские ученые совместно с исследователями из Сингапура провели исследование физиологических показателей у туристов, совершающих восхождение на Эверест. Тесты проводились три раза: перед началом экспедиции в Лондон (уровень моря), в городке Намче (3500 м над уровнем моря) и в базовом лагере на высоте 5300 м. Выяснилось, что чем больше высота, тем выше артериальное давление и частота сердечных сокращений у испытуемых.
Объясните полученные результаты с точки зрения физиологии.
Есть изменение условия: увеличение высоты → снижение парциального давления кислорода. Значит, исследуется влияние гипоксии на организм.
Объяснение результатов:
С увеличением высоты развивается гипоксия (недостаток кислорода), поэтому организм включает компенсаторные механизмы: увеличивается частота сердечных сокращений и повышается артериальное давление, чтобы усилить кровообращение и обеспечить ткани кислородом.
20
Британские ученые совместно с исследователями из Сингапура провели исследование физиологических показателей у туристов, совершающих восхождение на Эверест. Тесты и анализы проводились три раза: перед началом экспедиции в Лондон (уровень моря), в городке Намче (3500 м над уровнем моря) и в базовом лагере на высоте 5300 м. Выяснилось, что чем больше высота, тем ниже насыщение артериального гемоглобина кислородом, но тем выше содержание гемоглобина в крови.
Как можно объяснить полученную закономерность? Объясните снижение насыщения гемоглобина кислородом с точки зрения физиологии.
Есть разные условия: увеличение высоты → изменение атмосферного давления и содержания кислорода. Различие только одно — высота над уровнем моря, значит, исследуется влияние разреженного воздуха на организм человека. При подъёме в горы снижается парциальное давление кислорода.
Как объяснить полученную закономерность:
С увеличением высоты развивается гипоксия (недостаток кислорода), в ответ на которую организм компенсаторно увеличивает содержание гемоглобина в крови для улучшения транспорта кислорода.
Объяснение снижения насыщения гемоглобина кислородом:
На большой высоте снижается парциальное давление кислорода в воздухе и в альвеолах лёгких, поэтому кислород хуже диффундирует в кровь и связывается с гемоглобином, что приводит к уменьшению его насыщения.
20
Татьяна решила измерить содержание сахарозы в клубне картофеля. Для этого она поместила кусочки клубня картофеля одинакового размера в растворы сахарозы разной концентрации. Измерялась масса кусочков картофеля до погружения в раствор и после выдерживания в растворе в течение 2 часов. Оказалось, что при концентрации сахарозы 0,1 и 0,2 моль/л масса кусочка картофеля увеличилась, при концентрации 0,3 моль/л не изменилась, а при концентрации 0,4 и 0,5 моль/л – уменьшилась.
Какова концентрация сахарозы в клубне картофеля? Объясните, почему в растворах с концентрацией 0,1 и 0,2 моль/л масса кусочков увеличилась.
Есть несколько растворов с разной концентрацией сахарозы. Сравнивается изменение массы кусочков картофеля, значит, исследуется направление движения воды через клеточные мембраны. Если масса не меняется, это значит, что концентрация раствора снаружи равна концентрации клеточного сока внутри клубня. Если масса увеличивается, вода входит в клетки по осмосу.
Какова концентрация сахарозы в клубне картофеля:
Концентрация сахарозы в клубне картофеля составляет 0,3 моль/л.
Почему в растворах 0,1 и 0,2 моль/л масса увеличилась:
Эти растворы были менее концентрированными, чем клеточный сок картофеля, поэтому вода поступала в клетки картофеля по осмосу, из-за чего масса кусочков увеличивалась.
20
Сербские учёные исследовали влияние рыбных ферм, организованных в реках, на численность и многообразие беспозвоночных, населяющих эти реки. Учёные брали пробы на различном расстоянии вниз по течению от ферм и оценивали количество и многообразие водных беспозвоночных в образцах. Оказалось, что многообразие и численность растут с расстоянием от фермы.
Какого контроля не хватает данному исследованию, чтобы сделать уверенный вывод? Поясните свой ответ.
Есть наблюдение: показатели меняются по мере удаления от фермы. Однако исследование проводилось только вниз по течению, где уже может действовать влияние фермы, значит, нет сравнения с условиями без этого влияния.
Какого контроля не хватает:
Не хватает контрольного участка реки, не подверженного влиянию рыбной фермы (например, участка выше по течению).
Пояснение:
Без контрольного участка нельзя однозначно утверждать, что изменения численности и многообразия связаны именно с влиянием фермы, так как они могут быть вызваны другими факторами среды.
20
Анастасия изучала скорость уменьшения концентрации витамина С в апельсинах в зависимости от условий хранения. Она поместила 10 свежесорванных апельсинов в морозильную камеру холодильника, ещё 10 в обычный отсек холодильника, а ещё 10 апельсинов оставила просто в шкафу на кухне. Через месяц Анастасия выжала сок из каждого апельсина и измерила концентрацию витамина С. Оказалось, что больше всего витамина С сохранилось в апельсинах, находившихся в обычном отсеке холодильника.
Какой вывод относительно оптимальной температуры хранения апельсинов можно сделать из данного исследования? Предположите, почему именно при такой температуре витамина С сохранилось больше всего.
Есть разные условия хранения: морозильная камера (очень низкая температура), холодильник (умеренно низкая температура) и комнатная температура. Сравнивается сохранность витамина С, значит, исследуется влияние температуры на скорость его разрушения.
Какой вывод можно сделать:
Оптимальной для хранения апельсинов является температура обычного холодильника (умеренно низкая, но не отрицательная).
Почему при такой температуре витамина С сохранилось больше всего:
При умеренно низкой температуре замедляются процессы окисления и ферментативного разрушения витамина С, но при этом не происходит повреждения клеток, как при замораживании; при комнатной температуре разрушение витамина идёт быстрее.
20
Студенты изучали влияние температуры на развитие микроорганизмов. Они сделали посев одного штамма микроорганизмов на питательную среду в чашки Петри и поместили образцы в разные температурные условия: 0 °С, 10 °С, 20 °С, 30 °С. Через семь дней определили количество микроорганизмов в каждом образце. Наибольшее количество микроорганизмов оказалось в образце, который хранился при 30 °С, а наименьшее – в образце при 0 °С.
Какой вывод по результатам эксперимента сделали студенты? Почему для постановки эксперимента студенты взяли один штамм микроорганизмов?
Есть разные условия: изменяется только температура, а все остальные факторы одинаковые. Сравнивается рост микроорганизмов, значит, исследуется влияние температуры на их размножение.
Какой вывод сделали студенты:
Чем выше температура (в пределах допустимых значений), тем интенсивнее происходит рост и размножение микроорганизмов; низкие температуры замедляют их развитие.
Почему использовали один штамм микроорганизмов:
Чтобы исключить влияние различий между видами и обеспечить чистоту эксперимента — все изменения численности связаны только с температурой, а не с особенностями разных микроорганизмов.
20
Анна измеряла содержание калорий в различных видах круп. Для этого Анна сжигала соответствующую крупу, замеряя, насколько нагреется стакан с водой, под которым крупа сжигается, и дальше по соответствующей формуле определяла количество энергии, выделившееся при сжигании данной крупы. Оказалось, что полученные Анной значения в среднем в три раза ниже данных, которые производитель указывает на упаковке.
Какой вывод о методе измерения Анны можно сделать? Объясните, почему результаты Анны настолько ниже указываемых производителем.
Есть способ измерения: нагрев воды при сжигании крупы. Однако система не изолирована — часть энергии теряется, значит, метод неточный.
Какой вывод о методе:
Метод Анны является неточным (даёт заниженные результаты), так как не учитывает потери энергии.
Почему результаты ниже:
При сжигании значительная часть тепла рассеивается в окружающую среду (нагревается воздух, посуда), а не передаётся воде, поэтому измеряется лишь часть выделившейся энергии.
20
Ученые провели следующий эксперимент. Они выращивали томат с помощью метода гидропоники (на водном растворе минеральных веществ). Установку с растением поместили под стеклянный герметичный колпак, в котором содержалась газовая смесь с определённым количеством кислорода, углекислого газа и азота.
Через месяц по окончании эксперимента оказалось, что количество азота в газовой смеси не изменилось, а количество азота в растворе в составе нитратов уменьшилось.
Какой вывод можно сделать из эксперимента? Для синтеза каких веществ растениям необходим азот?
Есть условия: азот присутствует в воздухе и в растворе (в виде нитратов). Изменяется содержание азота только в растворе, значит, исследуется источник азота для растения.
Какой вывод можно сделать:
Растения не усваивают азот из воздуха, а поглощают его из почвы (раствора) в виде минеральных соединений — нитратов.
Для синтеза каких веществ необходим азот:
Азот необходим для синтеза белков и нуклеиновых кислот.
20
Китайские учёные изучали поведение мальков рыбок данио в различных условиях освещённости. Мальков помещали в аквариум, в котором раз в несколько часов включали и выключали освещение. Было обнаружено, что мальки двигаются более активно при выключенном освещении.
Какой вывод относительно активности природных врагов рыбок данио можно сделать из данного исследования? Обоснуйте свой ответ.
Есть разные условия: свет и темнота. Изменяется только освещённость, а поведение мальков меняется, значит, это связано с приспособлением к условиям среды и давлением со стороны хищников.
Какой вывод можно сделать:
Природные враги мальков данио более активны при освещении (днём).
Обоснование:
Мальки проявляют большую активность в темноте, так как в это время снижается риск быть обнаруженными хищниками; при свете они менее активны, чтобы не привлекать внимание врагов.
20
Итальянский естествоиспытатель Ж. Жюрин в середине XVIII в. провёл следующий эксперимент. Он взял группу летучих мышей, части из которых он заткнул воском уши, а со второй – контрольной – этого делать не стал. Всех мышей Жюрин выпустил в тёмную комнату и стал наблюдать. Оказалось, что мыши, у которых уши были залеплены воском, натыкались на все предметы, находящиеся в комнате.
Что исследовал Ж. Жюрин в своём эксперименте? Какой вывод мог сделать естествоиспытатель по результатам своего эксперимента?
Есть две группы: опытная (уши залеплены) и контрольная (уши нормальные). Условия одинаковые: темная комната, различие только одно — наличие слуха, значит, исследуется роль слуха. Летучие мыши ориентируются не глазами (в темноте), а с помощью эхолокации — издают звуки и улавливают их отражение.
Что исследовал Жюрин:
Жюрин исследовал роль слуха в ориентации летучих мышей в пространстве (в темноте).
Какой вывод сделал:
Слух необходим летучим мышам для ориентации в пространстве; с его помощью они воспринимают отражённые звуки (осуществляют эхолокацию).
20
Итальянский естествоиспытатель Ж. Жюрин ещё в середине XVIII в. обратил внимание на то, что летучие мыши свободно летают в абсолютно тёмной комнате, не задевая предметов. Жюрин решил выяснить причины такой способности. Он взял группу летучих мышей, части из которых учёный залепил воском уши, а со второй – контрольной – этого делать не стал. Всех летучих мышей Жюрин выпустил в тёмную комнату и стал наблюдать. Оказалось, что мыши, у которых уши были залеплены воском, натыкались на все предметы, находящиеся в комнате.
Какой вывод мог сделать Ж. Жюрин на основании проведённого эксперимента? Как можно объяснить результаты эксперимента с позиции современных знаний об ориентации этих рукокрылых?
Есть две группы: с нарушенным слухом и с нормальным слухом. Условия одинаковые — темнота, различие только одно — возможность слышать, значит, исследуется роль слуха в ориентации.
Какой вывод мог сделать Жюрин:
Слух играет важную роль в ориентации летучих мышей в пространстве.
Объяснение с позиции современных знаний:
Летучие мыши ориентируются с помощью эхолокация — они издают ультразвуковые сигналы и воспринимают их отражение от предметов; при нарушении слуха они не могут воспринимать отражённые сигналы и поэтому сталкиваются с препятствиями.
20
Итальянские естествоиспытатели Л. Спалланцани и Ж. Жюрин в середине XVIII в. провели серию экспериментов. Первый взял группу летучих мышей, часть из которых ослепил, а вторую – контрольную – оставил зрячими. Всех мышей он выпустил в тёмную комнату и стал наблюдать. Оказалось, что ослеплённые мыши летали наравне со зрячими, не натыкаясь на препятствия. Его коллега залепил воском уши летучих мышей, в результате зверьки натыкались на все предметы, находящиеся в комнате.
Какой вывод могли сделать естествоиспытатели на основании проведённых экспериментов? Как можно объяснить результаты эксперимента с позиции современных знаний об ориентации этих рукокрылых?
Есть две серии опытов: лишение зрения не влияет на ориентацию, а лишение слуха приводит к столкновениям. Условия одинаковые — темнота, различие только одно — функционирование органов чувств, значит, исследуется их роль в ориентации.
Какой вывод могли сделать естествоиспытатели:
Ориентация летучих мышей в пространстве осуществляется не с помощью зрения, а с помощью слуха.
Объяснение с позиции современных знаний:
Летучие мыши ориентируются с помощью эхолокация — они издают ультразвуковые сигналы и воспринимают их отражение от предметов; при нарушении слуха они не могут воспринимать отражённые сигналы и поэтому сталкиваются с препятствиями.
20
Итальянским естествоиспытателем Л. Спалланцани в середине XVIII в. был проведён следующий эксперимент. Он взял группу летучих мышей, часть из которых он ослепил, а вторую – контрольную – оставил зрячими. Всех мышей Л. Спалланцани выпустил в тёмную комнату и стал наблюдать. Оказалось, что ослеплённые мыши летали наравне со зрячими, не натыкаясь на препятствия.
На какой вопрос пытался ответить Спалланцани, проводя свой эксперимент? Какой вывод мог сделать естествоиспытатель по результатам своего эксперимента?
Есть две группы: зрячие и ослеплённые мыши. Условия одинаковые — темнота, различие только одно — наличие зрения, значит, исследуется роль зрения в ориентации.
На какой вопрос пытался ответить Спалланцани:
Используют ли летучие мыши зрение для ориентации в пространстве (в темноте).
Какой вывод мог сделать:
Зрение не играет существенной роли в ориентации летучих мышей, так как даже ослеплённые особи успешно ориентируются и избегают препятствий.
20
Итальянский натуралист Л. Спалланцани провёл следующий эксперимент. Он взял несколько склянок с сенным отваром. Одни склянки он кипятил по целому часу, другие же нагревал только несколько минут. Затем он запаивал горлышки склянок на огне горелки. По прошествии нескольких дней Л. Спалланцани обнаружил, что в тех склянках, которые были хорошо нагреты, никаких микроорганизмов нет – они появились только в тех склянках, которые были недостаточно долго прокипячены.
Какой вывод можно сделать из эксперимента Спалланцани? С какой целью учёный запаивал горлышки склянок после нагрева?
Есть разные условия: длительность кипячения, при этом все склянки герметично закрыты. Различие — степень уничтожения микроорганизмов при нагревании, значит, исследуется источник их появления.
Какой вывод можно сделать:
Микроорганизмы не возникают самопроизвольно, а появляются из уже существующих; длительное кипячение уничтожает их.
С какой целью запаивали склянки:
Чтобы предотвратить попадание микроорганизмов из воздуха и доказать, что их появление связано не с самозарождением, а с заносом извне.
20
В 1930 г. советский учёный Г. Ф. Гаузе впервые обратился к экспериментальному изучению взаимодействия видов, живущих в сходных условиях. Учёный использовал два вида инфузорий-туфелек – хвостатую и ушастую. Инфузории выращивались в пробирках, куда ежедневно добавляли ограниченные порции корма – бактерии сенного настоя и дрожжи. При раздельном содержании оба вида хорошо размножались, их численность росла и вскоре стабилизировалась. При совместном содержании в среде, где кормом служили только бактерии, сначала численность обоих видов увеличивалась, но затем численность туфельки хвостатой снижалась, и в итоге этот вид исчезал.
Как называются взаимоотношения между этими двумя видами инфузорий? Почему выжили именно ушастые инфузории-туфельки?
Есть две ситуации: раздельное содержание (оба вида выживают) и совместное содержание (один вид вытесняет другой). Условия одинаковые, различие только одно — совместное обитание и ограниченность ресурсов, значит, рассматривается борьба за пищу. Оба вида питаются одинаковой пищей (бактериями), следовательно, возникает конкуренция.
Как называются взаимоотношения:
Между видами наблюдается межвидовая конкуренция.
Почему выжили ушастые инфузории-туфельки:
Ушастые инфузории оказались более конкурентоспособными (эффективнее использовали пищевые ресурсы), поэтому вытеснили хвостатых инфузорий (принцип конкурентного исключения).
20
В 1930 г. советский учёный Г. Ф. Гаузе впервые обратился к экспериментальному изучению конкуренции. Учёный использовал два вида инфузорий-туфелек – хвостатую и ушастую. Инфузории выращивались в пробирках, куда ежедневно добавляли ограниченные порции корма – бактерии сенного настоя и дрожжи. При раздельном содержании оба вида хорошо размножались, их численность росла и вскоре стабилизировалась. При совместном содержании в среде, где кормом служили только бактерии, сначала численность обоих видов увеличивалась, но затем численность туфельки хвостатой снижалась, и в итоге этот вид исчезал.
По результатам своих наблюдений Гаузе сформировал закон конкурентного исключения. Объясните суть этого закона, используя описанный эксперимент. Почему в начале всех экспериментов численность особей увеличивалась?
Есть условия: два вида используют одинаковый ограниченный ресурс (бактерии). При совместном существовании один вид вытесняет другой, значит, рассматривается конкуренция за один и тот же ресурс.
Суть закона конкурентного исключения:
Два вида, занимающие одну экологическую нишу и использующие одинаковые ресурсы, не могут длительно сосуществовать: один вид (более конкурентоспособный) вытесняет другой. В данном эксперименте ушастая инфузория вытеснила хвостатую.
Почему в начале численность увеличивалась:
В начале эксперимента было достаточное количество пищи и отсутствовала сильная конкуренция, поэтому оба вида активно размножались и их численность увеличивалась.
20