Известно, что холодные антарктические воды богаты кислородом и содержат большое количество угольной кислоты. Исходя из экологических особенностей таких мест обитания, предположите, почему в антарктических водах отсутствуют седентарные полихеты серпулиды, обитающие в известковых трубочках, а у некоторых рыб семейства Нототениевые кровь имеет белый цвет из-за отсутствия гемоглобина. Какие адаптации имеются у организмов для компенсации этих особенностей? Ответ поясните.
Это задание — эвристический пример на экологию + физиологию + химию + эволюционные адаптации.
Здесь проверяют не факт, а умение выстроить причинно-следственную цепочку.
Проверьте себя: в конце статьи — эталонный ответ к этому заданию.
I. Условия среды (от этого строим всё рассуждение)
Антарктические воды:
- очень холодные
- богаты кислородом
- содержат большое количество угольной кислоты
Теперь разбираем по пунктам.
II. Почему отсутствуют серпулиды с известковыми трубками?
Серпулиды — это сидячие многощетинковые черви, строящие трубки из карбоната кальция (CaCO₃).
1️⃣ Теория
В воде содержится угольная кислота (H₂CO₃).
Она вступает в реакцию с карбонатом кальция:
CaCO₃ + H₂CO₃ → Ca(HCO₃)₂
Образуется гидрокарбонат кальция — а он растворим в воде.
2️⃣ Биологический вывод
- Угольная кислота растворяет известковые структуры.
- Построить и сохранить трубку невозможно.
- Такие организмы эволюционно «невыгодны» в этой среде.
Поэтому седентарные серпулиды с кальциевыми трубками в этих условиях не выживают.
3️⃣ Возможные адаптации организмов
Чтобы компенсировать воздействие угольной кислоты, организмы могут:
- использовать хитин
- формировать органические покровы
- строить структуры из веществ, не растворяющихся кислотой
Это пример приспособления к химическим условиям среды.
III. Почему у рыб кровь белая (без гемоглобина)?
Речь идёт о рыбах семейства Нототениевые
У некоторых представителей отсутствует гемоглобин — поэтому кровь бесцветная или беловатая.
На первый взгляд — это нарушение нормы. Но смотрим условия среды.
1️⃣ Физиологическая теория
Растворимость газов зависит от температуры:
- В холодной воде кислород растворяется лучше.
- В тёплой — хуже.
Антарктические воды очень холодные → концентрация растворённого кислорода высокая.
2️⃣ Логика приспособления
- Кислород может переноситься в растворённом виде в плазме крови.
- Гемоглобин становится менее необходимым.
- Отсутствие гемоглобина снижает вязкость крови.
3️⃣ Компенсаторные адаптации рыб
Чтобы обеспечить нормальный газообмен, у этих рыб:
- увеличен объём крови
- крупное сердце
- усиленный кровоток
- развитая сеть капилляров
- тонкая кожа (частичный кожный газообмен)
Это пример физиологической адаптации к холодной среде.
IV. Что именно проверяет это задание?
Экзамен проверяет:
- знание химических свойств угольной кислоты
- понимание растворимости газов
- связь экологии и физиологии
- умение объяснять причинно-следственные связи
V. Как писать ответ на максимум (структура для 3 баллов)
Ответ должен содержать:
- Угольная кислота растворяет карбонат кальция (образуется гидрокарбонат).
- Поэтому известковые структуры неустойчивы.
- Организмы используют устойчивые материалы (например, хитин).
- В холодной воде кислород лучше растворяется.
- Газ переносится плазмой крови без гемоглобина.