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
ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ Φροντιστήριο ÈÅÌÁ 2ï Δύο φίλοι, ο Γιάννης και ο Δημήτρης, κατά την διάρκεια ενός ταξιδιού, μολύνθηκαν από το ίδιο παθογόνο αντιγόνο. Μετά την επιστροφή τους, ο μεν Δημήτρης νόσησε, ενώ ο Γιάννης παρέμεινε απολύτως υγιής. Η μεταβολή της συγκεντρώσεως των αντισωμάτων για το συγκεκριμένο αντιγόνο στο αίμα των δύο φίλων παρουσιάζεται στο διάγραμμα που ακολουθεί: Γιάννης Επιπλέον, διαπιστώθηκε, έπειτα από κλινικές εξετάσεις, ότι ο Δημήτρης Συγκέντρωση αντισωμάτων είχε πολύ αυξημένη συγκέντρωση ιντερφερονών και κυτταροτοξικών Δημήτρης Τ-λεμφοκυττάρων στο αίμα του, γεγονός που ο- δήγησε τους θεράποντες ιατρούς του να καταλήξουν σε κάποια συ- χρόνος μπεράσματα και να επιλέξουν την κατάλληλη αγωγή. Με δεδομένο ότι σε κανέναν από τους δύο φίλους δεν χορηγήθηκε ορός: Α) Πώς ερμηνεύετε το γεγονός ότι ο Δημήτρης νόσησε ενώ ο Γιάννης όχι ; B) Από τα στοιχεία των αναλύσεων αυτών μπορείτε να καταλήξετε σε κάποιο συμπέρασμα για το είδος του παθογόνου αντιγόνου από το οποίο νόσησε ο Δημήτρης; Γ) Τι θα συμβεί, εάν ο Δημήτρης μολυνθεί στο μέλλον από το ίδιο αντιγόνο και ποιος ανοσολογικός μηχανισμός θα ενεργοποιηθεί; (ÌïíÜäåò ) ÈÅÌÁ 3ï Ðαρουσιάζεται σχηματικώς ένα απόσπασμα από τον κύκλο του άνθρακα στην φύση: Α της ατμόσφαιρας 2 1 2 3 ΦΥΤΙΚΟΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ Β ΖΩΪΚΟΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ 108 ΟΡΥΚΤΑ ΚΑΥΣΙΜΑ
ÂÉÏËÏÃÉÁ ÃÅÍÉÊÇÓ ÐÁÉÄÅÉÁÓ Ã ËÕÊÅÉÏÕ 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) 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 προϊόντων 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
ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ Φροντιστήριο ÈÅÌÁ 1ï 1 γ, 2 α, 3 α, 4 β, 5 ã. 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 2ï Α) Παρατηρώντας το διάγραμμα, όπου παρουσιάζεται η μεταβολή της συγκεντρώσεως των αντισωμάτων στο αίμα των δύο φίλων, διαπιστώνουμε ότι ο μεν Γιάννης παρουσιάζει δευτερογενή ανοσοβιολογική απόκριση για το αντιγόνο, ο δε Δημήτρης πρωτογενή ανοσοβιολογική απόκριση. Προφανώς ο Γιάννης είχε αναπτύξει στο παρελθόν ενεργητική ανοσία για το συγκεκριμένο αντιγόνο και διέθετε λεμφοκύτταρα μνήμης, τα οποία ενεργοποιήθηκαν αμέσως μετά τη μόλυνση, παράγοντας πολύ μεγάλη ποσότητα αντισωμάτων με αποτέλεσμα την εξουδετέρωση του αντιγόνου χωρίς να νοσήσει. Η ανοσοποίηση του Γιάννη θα μπορούσε να έχει επιτευχθεί με δύο τρόπους: είτε εξαιτίας μολύνσεώς του από το αντιγόνο στο παρελθόν (φυσικός τρόπος ενεργητικής ανοσίας) είτε με προληπτικό εμβολιασμό του για το αντιγόνο (τεχνητός τρόπος ενεργητικής ανοσίας). Αντιθέτως, ο Δημήτρης δεν είχε έλθει ποτέ σε επαφή με το αντιγόνο ούτε του είχε χορηγηθεί κάποιο εμβόλιο, οπότε ο οργανισμός του δε διέθετε λεμφοκύτταρα μνήμης. Αυτή, λοιπόν, η πρώτη επαφή του οργανισμού του με ένα παθογόνο αντιγόνο ερμηνεύει και το γεγονός ότι νόσησε. Β) Η ανάλυση αίματος του Δημήτρη έδειξε αυξημένη συγκέντρωση κυτταροτοξικών Τ-λεμφοκυττάρων και ιντερφερονών. Είναι γνωστό ότι οι ιντερφερόνες είναι ειδικές πρωτεΐνες που ανήκουν στους μηχανισμούς μη ειδικής αμύνης και παράγονται από κύτταρα που έχουν μολυνθεί από κάποιον ιό. Σε ένα πρώτο στάδιο ανιχνεύονται στο κυτταρόπλασμα του μολυσμένου κυττάρου. Αμέσως μετά απελευθερώνονται στο μεσοκυττάριο υγρό και συνδέονται με υποδοχείς στην επιφάνεια των υγιών κυττάρων ενεργοποιώντας την παραγωγή άλλων πρωτεϊνών, οι οποίες έχουν τη δυνατότητα να παρεμποδίζουν τον πολλαπλασιασμό των ιών, έστω και εάν κατορθώσουν να διεισδύσουν σε αυτά. Γνωρίζουμε, επίσης, ότι κυτταροτοξικά Τ-λεμφοκύτταρα, που ανήκουν στους μηχανισμούς ειδικής αμύνης, ενεργοποιούνται από τα βοηθητικά Τ-λεμφοκύτταρα σε περιπτώσεις κατά τις οποίες το αντιγόνο είναι είτε καρκινικό κύτταρο είτε κύτταρο μεταμοσχευμένου ιστού είτε κύτταρο μολυσμένο από ιό με σκοπό να το καταστρέψουν. Επομένως, και τα δύο αυτά στοιχεία συνηγορούν στο γεγονός ότι ο Δημήτρης νόσησε εξαιτίας της εισβολής κάποιου ιού στον οργανισμό του. Γ) Μετά την επιτυχή αντιμετώπιση του ιού από το ανοσοβιολογικό σύστημα του Δημήτρη δημιουργήθηκαν λεμφοκύτταρα μνήμης: Β-λεμφοκύτταρα μνήμης, βοηθητικά Τ-λεμφοκύτταρα μνήμης και κυτταροτοξικά Τ-λεμφοκύτταρα μνήμης. Αυτά θα παραμείνουν στον 110
ÂÉÏËÏÃÉÁ ÃÅÍÉÊÇÓ ÐÁÉÄÅÉÁÓ Ã ËÕÊÅÉÏÕ οργανισμό του και θα ενεργοποιηθούν σε μία πιθανή επόμενη επαφή του με το ίδιο α- ντιγόνο ( ιό). Εάν,λοιπόν, ο Δημήτρης μολυνθεί στο μέλλον από τον ίδιο ιό θα ενεργοποιηθεί μία δευτερογενής ανοσοβιολογική απόκριση και δεν θα νοσήσει, όπως ακριβώς συνέβη και με τον Γιάννη κατά τη διάρκεια του ταξιδιού. 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 111
ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ Φροντιστήριο με την καταστροφή και τον περιορισμό των δασικών εκτάσεων (υλοτόμηση, καλλιέργειες, 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