Тест по биологии: Дыхание в водной среде (8 класс)

Пояснение:

Жабры — это специализированные органы дыхания, которые эволюционно приспособились для извлечения растворённого в воде кислорода. Они представляют собой тонкостенные выросты тела с большой поверхностью, густо пронизанные капиллярами. Такая структура обеспечивает максимально эффективный газообмен между водой и кровью. Жабры характерны для подавляющего большинства первичноводных животных (рыбы, ракообразные, водные моллюски, личинки амфибий). Лёгкие и трахеи — это органы воздушного дыхания, а дыхание кожей эффективно только для мелких организмов.

Пояснение:

Для эффективного газообмена, основанного на диффузии, дыхательная поверхность должна соответствовать трём главным требованиям. Во-первых, она должна иметь как можно большую площадь, чтобы контактировать с большим объёмом воды. Этому способствует строение жабр в виде лепестков, пластин или нитей. Во-вторых, стенки должны быть очень тонкими (один-два слоя клеток), чтобы газы могли легко проходить. В-третьих, она должна быть густо оплетена капиллярами, чтобы кровь могла быстро забирать кислород и отдавать углекислый газ.

Пояснение:

Жаберные крышки у костных рыб выполняют две важные функции. Во-первых, они являются прочной костной защитой для нежных и легко повреждаемых жаберных лепестков. Во-вторых, их согласованные движения с ротовым аппаратом играют ключевую роль в вентиляции жабр. Открываясь и закрываясь, они работают как насос, который активно прокачивает воду через жаберную полость. Это обеспечивает постоянное омывание жаберных лепестков свежей, богатой кислородом водой, что необходимо для непрерывного газообмена, даже когда рыба стоит на месте.

Пояснение:

Наружные жабры, представляющие собой ветвистые выросты по бокам головы, являются характерным признаком личинок земноводных — головастиков. Они появляются на ранних стадиях развития и позволяют личинке, ведущей полностью водный образ жизни, эффективно дышать. Позже, в процессе метаморфоза, у большинства видов наружные жабры заменяются внутренними, а затем, при превращении во взрослое животное, редуцируются и развиваются лёгкие. У некоторых саламандр (например, аксолотля) наружные жабры сохраняются на всю жизнь.

Пояснение:

Жаберный аппарат костных рыб состоит из нескольких (обычно 4-5) пар жаберных дуг. Жаберная дуга — это хрящевая или костная основа, на которой крепятся все остальные элементы. С наружной стороны каждой дуги располагаются два ряда мягких, богатых капиллярами жаберных лепестков, где и происходит газообмен. С внутренней стороны дуги находятся жаберные тычинки, которые образуют фильтрующий аппарат, предохраняющий жабры от засорения и помогающий удерживать пищевые частицы. Жаберные крышки прикрывают весь аппарат снаружи.

Пояснение:

Основная трудность дыхания в воде заключается в том, что содержание кислорода в ней крайне низкое по сравнению с атмосферой. В воздухе объёмная доля кислорода составляет около 21%, тогда как в воде даже при полном насыщении его содержание не превышает 1%. Кроме того, растворимость кислорода в воде сильно зависит от температуры (в тёплой воде его ещё меньше) и солёности. Именно для извлечения кислорода из такой обеднённой среды животным и потребовались высокоэффективные органы — жабры.

Пояснение:

У рыб, как и у всех крупных животных со специализированными органами дыхания, кровь выполняет важнейшую транспортную функцию. В капиллярах жаберных лепестков кровь насыщается кислородом из воды и освобождается от углекислого газа. Затем, циркулируя по кровеносной системе, она доставляет кислород к каждой клетке тела, где он используется для клеточного дыхания. От клеток кровь забирает образовавшийся углекислый газ и несёт его обратно к жабрам для удаления во внешнюю среду. Таким образом, кровь связывает органы дыхания со всеми тканями организма.

Пояснение:

Окунь, как и подавляющее большинство рыб, является первичноводным животным и дышит с помощью жабр на протяжении всей своей жизни. Жабры — это их единственный орган газообмена. Лягушка, тритон и саламандра относятся к классу Земноводные. У них жаберное дыхание характерно только для личиночной стадии (головастика), которая живёт в воде. Взрослые особи после метаморфоза переходят к дыханию с помощью лёгких и кожи, что позволяет им обитать на суше.

Пояснение:

У костных рыб существует активный механизм вентиляции жабр, который позволяет им дышать, даже оставаясь неподвижными. Он основан на согласованной работе ротового аппарата и жаберных крышек, которые функционируют как насос двойного действия. Сначала при открывании рта и закрытых крышках вода всасывается в ротовую полость. Затем рот закрывается, дно ротовой полости поднимается, жаберные крышки открываются, и вода под давлением прогоняется через жабры наружу. Этот процесс обеспечивает постоянный и однонаправленный ток воды.

Пояснение:

Расположение жабр открыто на поверхности тела (наружные жабры) не является обязательным и даже встречается относительно редко (у личинок амфибий). У большинства водных животных (рыб, ракообразных, моллюсков) жабры, наоборот, являются внутренними, то есть расположены в специальных защищённых полостях. Это предохраняет их от механических повреждений. А вот большая площадь поверхности, тонкие стенки и густая сеть капилляров — это три фундаментальных принципа, которые являются обязательными для любых эффективно работающих органов газообмена.

Пояснение:

Замор — это явление массовой гибели гидробионтов, в первую очередь рыб, вызванное резким снижением концентрации растворённого в воде кислорода (гипоксией). Чаще всего это происходит зимой в замкнутых, покрытых толстым льдом водоёмах, когда прекращается контакт с атмосферой и фотосинтез водорослей, а процессы гниения на дне продолжают потреблять кислород. Летние заморы могут случаться в жаркую погоду в загрязнённых органикой водоёмах из-за «цветения» воды и последующего разложения отмерших водорослей.

Пояснение:

У речного рака, как и у других десятиногих ракообразных, жабры представляют собой тонкие перистые выросты, которые отходят от оснований ходильных ног и челюстных ножек. Они расположены в специальных жаберных полостях по бокам головогруди и прикрыты краями спинного щита — карапакса. Постоянное движение специальных ножек создаёт ток воды в жаберной полости, обеспечивая их вентиляцию. Такое происхождение и расположение жабр является характерной чертой класса Ракообразные.

Пояснение:

Важным отличием хрящевых рыб от костных является отсутствие у них костных жаберных крышек. Их жаберные лепестки прикреплены к межжаберным перегородкам, и каждая жаберная щель открывается наружу самостоятельным отверстием. У большинства акул для эффективного дыхания необходимо постоянное движение вперёд с открытым ртом, чтобы обеспечить проток воды через жабры. У костных же рыб наличие жаберных крышек позволяет активно прокачивать воду, дыша на месте. Это один из ключевых систематических признаков этих групп.

Пояснение:

Принцип противотока — это высокоэффективный механизм газообмена, при котором две жидкости движутся в параллельных трубках в противоположных направлениях. В жабрах рыб вода, омывающая лепестки, и кровь в капиллярах этих лепестков движутся навстречу друг другу. Благодаря этому кровь, даже уже частично насыщенная кислородом, на выходе из жабр встречается со свежей, наиболее богатой кислородом водой. Это позволяет поддерживать градиент концентраций и диффузию кислорода в кровь на протяжении всей длины капилляра, что обеспечивает максимальное извлечение кислорода из воды.

Пояснение:

Утверждение о том, что в тёплой воде растворимость кислорода выше, является неверным. Физический закон гласит, что растворимость газов в жидкостях обратно пропорциональна температуре. Это означает, что чем теплее вода, тем меньше кислорода она способна в себе удержать. В холодной воде, наоборот, кислорода растворяется больше. Именно поэтому летние заморы рыб часто случаются в сильную жару, когда температура воды повышается, а содержание кислорода в ней критически падает.