Â É Ï Ë Ï Ã É Á Ã Å Í É Ê Ç Ó Ð Á É Ä Å É Á Ó Ã ËÕÊÅÉÏÕ 1 ï Ä É Á Ã Ù Í É Ó Ì Á ÈÅÌÁ 1ï 1. Ο Λακτοβάκιλλος είναι ένα βακτήριο του οποίου το σχήμα είναι: á. σφαιρικό â. τετράγωνο ã. ραβδοειδές ä. ελικοειδές (ÌïíÜäåò 5) 2. Ποια από τις ακόλουθες ουσίες διεγείρει την εκκριτική δραστηριότητα των βλεννογό νων αδένων; á. ισταμίνη â. ιντερφερόνη ã. προπερδίνη ä. λυσοζύμη (Ìï íü äåò 5) 3. Η ενέργεια που μεταφέρεται από ένα κατώτερο τροφικό επίπεδο στο αμέσως ανώτερο: á. μειώνεται κατά 90% â. μειώνεται κατά 10% ã. αυξάνεται κατά 90% ä. αυξάνεται κατά 10% (ÌïíÜäåò 5) 4. Εάν η Μεικτή Πρωτογενής Παραγωγικότητα (ΜΠΠ) ενός οικοσυστήματος είναι 500.000 kcal και οι αναπνευστικές απώλειες των φυτών (Α.Α.) είναι 50.000 kcal, τότε η Καθαρή Πρωτογενής Παραγωγικότητα (ΚΠΠ) του οικοσυστήματος αυτού θα είναι: á. 550.000 kcal â. 450.000 kcal ã. 55.000 kcal δ. 45.000 kcal (ÌïíÜäåò 5) 5. Ένα οικοσύστημα όπου η ενέργεια εισάγεται με την μορφή χημικών ενώσεων ονομάζε - ται: á. φρυγανικό â. αυτότροφο ã. ετερότροφο ä. ερημοποιημένο (ÌïíÜäåò 5) 107
ΘΕ ΡΗΤΙΚΟ Φροντιστήριο ÈÅÌÁ 2ï Είναι γνωστό ότι η αντίδραση του ανοσοβιολογικού μας συστήματος μετά την είσοδο ενός αντιγόνου στον οργανισμό συνιστά την ανοσοβιολογική απόκριση. Δίχως να αναλύσετε τους μηχανισμούς και τα στάδια που λαμβάνουν χώρα κατά την απόκριση, να απαντήσετε στα ακόλουθα ερωτήματα: α) Πότε ενεργοποιείται η χυμική και πότε η κυτταρική ανοσία; β) Με ποιον τρόπο εξασφαλίζεται ανοσία απέναντι σε μια επόμενη πιθανή έκθεση του ορ - γανισμού στο ίδιο αντιγόνο; γ) Είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθούν τα προ όντα μίας προηγουμένης ανοσοβιολογικής αποκρίσεως προκειμένου να αντιμετωπισθεί μία μελλοντική πιθανή μόλυνση από ένα διαφορετικό αντιγόνο που εισέρχεται για πρώτη φορά στον οργανισμό μας; (ÌïíÜäåò 25) ÈÅÌÁ 3ï Ðαρουσιάζεται σχηματικώς ένα απόσπασμα από τον κύκλο του άνθρακα στην φύση: Α της ατμόσφαιρας 2 1 2 3 ΦΥΤΙΚΟΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ Β ΖΩ ΚΟΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ ΟΡΥΚΤΑ ΚΑΥΣΙΜΑ α) Να αναφέρετε ονομαστικώς τους μηχανισμούς ή τις διαδικασίες που αντιστοιχούν στους αριθμούς 1, 2, 3 καθώς και τις χημικές ουσίες που αντιστοιχούν στα γράμματα Α και Β. β) Για ποιον λόγο ο κύκλος του C στην φύση ακολουθεί την ροή ενέργειας στα οικο - συστήματα; γ) Με ποιο περιβαλλοντικό πρόβλημα σχετίζεται ο μηχανισμός 3; (ÌïíÜäåò 25) 108
ÂÉÏËÏÃÉÁ ÃÅÍÉÊÇÓ ÐÁÉÄÅÉÁÓ Ã ËÕÊÅÉÏÕ ÈÅÌÁ 4ï Το διάγραμμα που ακολουθεί απεικονίζει ένα υποθετικό τροφικό πλέγμα ενός λιμναίου οι - κοσυστήματος: ΕΙΔΟΣ ΨΑΡΙΩΝ 4 ΕΙΔΟΣ ΨΑΡΙΩΝ 3 ΕΙΔΟΣ ΨΑΡΙΩΝ 1 ΕΙΔΟΣ ΨΑΡΙΩΝ 2 ΕΙΔΟΣ ΖΩΟΠΛΑΓΚΤΟΥ 1 ΕΙΔΟΣ ΖΩΟΠΛΑΓΚΤΟΥ 2 ΦΥΤΟΠΛΑΓΚΤΟΝ α) Ποιος οργανισμός συμπεριφέρεται, συγχρόνως, ως καταναλωτής 2ας και 3ης τάξεως και πώς προκύπτει αυτό; β) Εάν η βιομάζα του είδους ζωοπλαγκτού 1 είναι 50.000 kg πόση αναμένετε να είναι η βιο - μάζα του είδους ψαριών 1 και γιατί; γ) Έπειτα από ένα ατύχημα σε γειτονικό εργοστάσιο χημικών προ όντων διαρρέει στην λίμνη πολύ σημαντική ποσότητα μίας τοξικής μη βιοδιασπώμενης ουσίας η οποία περνά μέσα στην τροφική αλυσίδα. Ποιοι οργανισμοί θα επηρεασθούν περισσότερο, μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, από την τοξική δράση της συγκεκριμένης ουσίας και πώς ερμη νεύεται το φαινόμενο αυτό; (ÌïíÜäåò 25) 109
ΘΕ ΡΗΤΙΚΟ Φροντιστήριο Á Ð Á Í Ô Ç Ó Å É Ó 1 ï õ Ä É Á Ã Ù Í É Ó Ì Á Ô Ï Ó ÈÅÌÁ 1ï 1 γ, 2 α, 3 α, 4 β, 5 ã. ÈÅÌÁ 2ï α) Η παραγωγή και έκκριση αντισωμάτων τα οποία απελευθερώνονται στο αίμα και στην λέμφο, από μια ομάδα διαφοροποιημένων Β-λεμφοκυττάρων, των πλασματοκυττάρων, αποτελεί την χυμική ανοσία. Τα εξειδικευμένα αντισώματα που παράγονται συνδέονται εκλεκτικά μόνον με το αντιγόνο που προκάλεσε την παραγωγή τους. Στην περίπτωση κατά την οποία το αντιγόνο είναι ένα κύτταρο π.χ. καρκινικό, μο - λυσμένο από ιό ή μεταμοσχευμένου ιστού, τότε τα βοηθητικά Τ-λεμφοκύτταρα ενεργοποιούν μια άλλη κατηγορία λεμφοκυττάρων, τα κυτταροτοξικά Τ-λεμφοκύτταρα τα οποία καταστρέφουν τα κύτταρα-στόχους. Η δράση των κυτταροτοξικών αλλά και των βοηθητικών Τ-λεμφοκυττάρων αποτελεί την κυτταρική ανοσία. Επομένως, η χυμική ανοσία ενεργοποιείται πάντοτε και για οποιοδήποτε αντιγόνο ενώ η κυτταρική ανοσία μόνον εφ όσον το αντιγόνο ανήκει στο προαναφερθέντα κύτταρα-στόχους. Αυτό σημαίνει ότι αναλόγως το είδος του αντιγόνου ενεργοποιείται είτε μόνον η χυμική ανοσία είτε η χυμική σε συνδυασμό με την κυτταρική ανοσία. β) Επειδή ενεργοποιείται η ανοσοβιολογική απόκριση ως συνέπεια της εισόδου ενός αντι - γόνου στον οργανισμό μας είναι προφανές ότι πρόκειται για τύπο ενεργητικής ανοσίας. Αυτή επιτυγχάνεται είτε με φυσικό είτε με τεχνητό τρόπο (εμβόλιο). Η διαφορά είναι ότι κατά τον τεχνητό τρόπο ενεργητικής ανοσίας το αντιγόνο δεν έχει παθογόνο δράση αφού το εμβόλιο περιέχει νεκρούς ή εξασθενημένους μικροοργανισμούς ή τμήματα αυτών. Και στις δύο περιπτώσεις ενεργητικής ανοσίας παράγονται λεμφοκύτταρα μνήμης, δηλαδή Β-λεμφοκύτταρα μνήμης ή και Τ-λεμφοκύτταρα μνήμης (βοηθητικα Τ-λεμφο - κύτταρα μνήμης και κυτταροτοξικά Τ-λεμφοκύτταρα μνήμης), αναλόγως το είδος του αντιγόνου, τα οποία παραμένουν στον οργανισμό για μεγάλα χρονικά διαστήματα, συχνά μάλιστα για όλη μας την ζωή. Εάν, λοιπόν, μολυνθούμε στο μέλλον από το ίδιο αντιγόνο, αυτό αναγνωρίζεται αμέσως από τα λεμφοκύτταρα μνήμης τα οποία ενεργοποιούνται εξουδετερώνοντάς το πριν προλάβει να δημιουργήσει συμπτώματα. Με τον τρόπο αυτό εξασφαλίζεται ανοσία απέναντι στο συγκεκριμένο αντιγόνο. γ) Είναι γνωστό ότι οι μηχανισμοί ειδικής αμύνης χαρακτηρίζονται από εξειδίκευση και μνήμη. Αυτό σημαίνει ότι μετά το πέρας μίας ανοσοβιολογικής αποκρίσως, που ενεργο - ποιήθηκε εξαιτίας ενός αντιγόνου, δημιουργούνται μεν κύτταρα μνήμης αλλά αυστηρώς εξειδικευμένα για το συγκεκριμένο αντιγόνο. 110
ÂÉÏËÏÃÉÁ ÃÅÍÉÊÇÓ ÐÁÉÄÅÉÁÓ Ã ËÕÊÅÉÏÕ Εάν, λοιπόν, ο οργανισμός μας μολυνθεί στο μέλλον από ένα διαφορετικό αντιγόνο, για πρώτη φορά, τα προ όντα κάποιας προηγουμένης ανοσοβιολογικής αποκρίσεως δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν εναντίον του διότι δεν εξειδικεύονται για αυτό. ÈÅÌÁ 3ï α) 1 = φωτοσύνθεση 2 3 A B = κυτταρική αναπνοή = καύσεις από ανθρώπινη δραστηριότητα = διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ) = γλυκόζη (C 6 H 12 O 6 ) β) Γνωρίζουμε ότι ο άνθρακας είναι το βασικό χημικό στοιχείο με το οποίο δομούνται όλες οι οργανικές ενώσεις και συνεπώς όλα τα βιολογικά μακρομόρια. Η πορεία του άνθρακα στα οικοσυστήματα ακολουθεί την ροή της ενέργειας σε αυτά για τον απλό λόγο ότι η ενέργεια που μεταβιβάζεται από το ένα τροφικό επίπεδο στο άλλο είναι δεσμευμένη στις οργανικές ενώσεις. Το ατμοσφαιρικό διοξείδιο του άνθρακα δεσμεύεται από τους παραγωγούς και με την διαδικασία της φωτοσυνθέσεως μετατρέπεται σε γλυκόζη. Με τον τρόπο αυτό ο άνθρακας που βρίσκεται στην ατμόσφαιρα χρησιμοποιείται για την σύνθεση οργανικών ενώσεων από τους παραγωγούς οι οποίες μεταβιβάζονται, δια μέσου των τροφικών αλυ - σίδων, στους καταναλωτές. Σημαντικό μέρος της οργανικής ύλης των παραγωγών (φύλ- λα, καρποί, κλαδιά κ.ά.) αλλά και των καταναλωτών (νεκροί οργανισμοί, περιττώματα, απεκκρίσεις κ.ά.) καταλήγει ως νεκρή οργανική ύλη στους αποικοδομητές όπου με - τατρέπεται σε ανόργανη ύλη η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί, εκ νέου, από τους πα - ραγωγούς. Εν τω μεταξύ, σε όλα τα προαναφερθέντα βήματα της πορείας του άνθρακα, ένα άλλο μέρος της οργανικής ύλης οξειδώνεται μέσω της κυτταρικής αναπνοής όλων των οργανισμών (παραγωγών, καταναλωτών και αποικοδομητών) απελευθερώνοντας διοξείδιο του άνθρακα που επιστρέφει στην ατμόσφαιρα. γ) Ο μηχανισμός 3 αντιστοιχεί στην απελευθέρωση διοξειδίου του άνθρακα στην ατμό - σφαιρα εξαιτίας των καύσεων που οφείλονται στην ανθρώπινη δραστηριότητα. Η συστηματική χρήση ορυκτών καυσίμων (γαιανθράκων, πετρελαίου και φυσικού αερίου) από τον άνθρωπο, η οποία άρχισε μετά την Βιομηχανική Επανάσταση (19ος αιώ - νας) και διαρκώς αυξάνεται μέχρι και σήμερα, οδήγησε στην απελευθέρωση τε ραστίων ποσοτήτων διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα. Το γεγονός αυτό σε συνδυασμό με την καταστροφή και τον περιορισμό των δασικών εκτάσεων (υλοτόμηση, καλλιέργει- 111
ΘΕ ΡΗΤΙΚΟ Φροντιστήριο ες, οικοπεδοποίηση, ρύπανση) έχει οδηγήσει στην βαθμιαία αύξηση της συγκεντρώ - σεως του ατμοσφαιρικού διοξειδίου του άνθρακα με πολύ σοβαρές και δυσάρεστες συ - νέπειες στο κλίμα του πλανήτη. Με το πρόβλημα αυτό σχετίζεται και το γνωστό φαινόμενο του θερμοκηπίου. Σύμφωνα μ αυτό, η ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα που προστίθεται στην ατμόσφαιρα αυξάνεται με ρυθμό 0,3% τον χρόνο με αποτέλεσμα να αυξάνεται και η μέση θερ μοκρασία της. Αυτή η βαθμιαία αύξηση της θερμοκρασίας της γης μπορεί να προκαλέσει πολύ σοβαρές κλιματικές μεταβολές με δραματικές περιβαλλοντικές συνέπειες, όπως η τήξη των πολικών πάγων, που θα οδηγήσει σε ανύψωση της στάθμης των θαλασσών και των ωκεανών και κατ επέκταση στην απώλεια μεγάλων χερσαίων εκτάσεων οι οποίες θα καλυφθούν από νερό. Επίσης, είναι πολύ πιθανόν πολλές γόνιμες εκτάσεις να μετατραπούν σε άγονες και το αντίστροφο. ÈÅÌÁ 4ï α) Οι οργανισμοί που συμπεριφέρονται και ως καταναλωτές 2ας τάξεως και ως κατα - ναλωτές 3ης τάξεως είναι αυτοί που ανήκουν στο είδος ψαριών 3. Aυτό προκύπτει από το γεγονός ότι το είδος ψαριών 3 συμμετέχει σε δύο διαφο - ρετικές τροφικές αλυσίδες: Ι. Φυτοπλαγκτόν είδος ζωοπλαγκτού 2 είδος ψαριών 3 είδος ψαριών 4 και ΙΙ. Φυτοπλαγκτόν είδος ζωοπλαγκτού 2 είδος ψαριών 2 είδος ψαριών 3 είδος ψαριών 4 Όταν, λοιπόν, τρέφονται με το είδος ζωοπλαγκτού 2 (αλυσίδα Ι) συμπεριφέρονται ως καταναλωτές 2ας τάξεως, ενώ όταν τρέφονται με το είδος ψαριών 2 (αλυσίδα ΙΙ) συμπεριφέρονται ως καταναλωτές 3ης τάξεως. β) Κατ αρχάς παρατηρούμε ότι το είδος ψαριών 1 τρέφεται αποκλειστικώς με οργανι - σμούς του είδους ζωοπλαγκτού 1. Επί πλέον, γνωρίζουμε ότι η βιομάζα ενός τροφικού επιπέδου καταναλωτών αντι - στοιχεί μόνον στο 10% της βιομάζας του αμέσως κατωτέρου του. Αυτό οφείλεται στο γε γονός ότι ποτέ δεν τρώγονται όλοι οι οργανισμοί ενός τροφικού επιπέδου, ορισμένοι πεθαίνουν και καταλήγουν στους αποικοδομητές. Επίσης, ένα μέρος της χημικής ενέργειας μετατρέπεται με την κυτταρική αναπνοή σε μη αξιοποιήσιμες ενεργειακές μορφές (π.χ. θερμότητα), ενώ ένα μέρος της οργανικής ύλης αποβάλλεται με τα κόπρανα τα οποία αποικοδομούνται. Επομένως: âéï ìü æá είδους ψαριών 1 = 10 -. (âéï ìü æá είδους ζωοπλαγκτού 1) = 100 10 = -. 50.000 kg = 5.000 kg 100 112
ÂÉÏËÏÃÉÁ ÃÅÍÉÊÇÓ ÐÁÉÄÅÉÁÓ Ã ËÕÊÅÉÏÕ γ) Η συγκεκριμένη τοξική ουσία ανήκει στην ευρύτερη ομάδα των μη βιοδιασπωμένων ουσιών, εκείνων δηλαδή που δεν διασπώνται από τους οργανισμούς μίας τροφικής αλυ - σίδας και δεν αποικοδομούνται από τους αποικοδομητές του οικοσυστήματος. (Σημείωση: Για τις περισσότερες από τις ουσίες αυτές, είναι πιο σωστό να γνωρίζουμε ότι αποι - κοδομούνται με τόσο πολύ αργούς ρυθμούς ώστε να χρειάζονται τεράστια χρονικά διαστήματα προκειμένου να αδρανοποιηθούν πλήρως σε ένα οικοσύστημα. Επομένως θεωρούνται, πρακτικώς, μη βιοδιασπώμενες κατά την διάρκεια ζωής των οργανισμών μίας τροφικής αλυσίδας). Εξαιτίας του γεγονότος αυτού, η ποσότητά τους σχεδόν δεν μεταβάλλεται καθώς μεταφέρονται από το ένα τροφικό επίπεδο στο επόμενο, με αποτέλεσμα να αυξάνεται η συγκέντρωσή τους στους ιστούς των οργανισμών, κατά μήκος μίας τροφικής αλυ σίδας, ακολουθώντας έναν ρυθμό αντιστρόφως ανάλογο προς την μεταβολή της βιομάζας. Το φαινόμενο αυτό που ονομάζεται βιοσυσσώρευση πλήττει περισσότερο τους ανώ - τερους καταναλωτές ενός οικοσυστήματος (κυρίως δε τους κορυφαίους) προκαλώντας δυσμενείς, για την υγεία τους, τοξικές συνέπειες. Επομένως, οι οργανισμοί που θα επηρεασθούν περισσότερο στο συγκεκριμένο λι - μναίο οικοσύστημα είναι τα ψάρια και μάλιστα, περισσότερο από όλους, τα είδη ψαριών 4 που αποτελούν τους κορυφαίους καταναλωτές του τροφικού πλέγματος. Ενδεικτικώς αναφέρουμε πως η συγκέντρωση της τοξικής ουσίας στο είδος ψαριών 4 μπορεί να φθάσει να είναι 10.000 φορές μεγαλύτερη απ ότι στο φυτοπλαγκτόν. EðéìÝëåéá: Âïõêïýôçò ÃéÜííçò 113