ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Γ ΤΑΞΗ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΙ ΕΠΑΛ (ΟΜΑΔΑ Β ) ΚΥΡΙΑΚΗ 05/04/2015 ΕΞΕΤΑΣΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ: ΔΕΚΑ (10) ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ Α Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό κάθε μιας από τις ακόλουθες ημιτελείς προτάσεις Α1 έως Α5 και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη λέξη ή τη φράση η οποία συμπληρώνει σωστά την ημιτελή πρόταση. Α1. Τα οξείδια του αζώτου, ως συστατικά του φωτοχημικού νέφους, προκαλούν Α. ερεθισμό στα μάτια Β. θάνατο στους μονοκύτταρους οργανισμούς Γ. μειωμένη αντίσταση στην πνευμονία Δ. καταρράκτη Α2. Μικρόβια που προσβάλλουν το αναπνευστικό σύστημα του ανθρώπου είναι Α. η ιστολυτική αμοιβάδα και το τοξόπλασμα Β. το πλασμώδιο και η Candida albicans Γ. το τοξόπλασμα και η Candida albicans Δ. οι τριχομονάδες και το Treponema pallidum Α3. O HIV μολύνει μεταξύ άλλων- τα Α. Β-λεμφοκύτταρα Β. επιθηλιακά κύτταρα Γ. κατασταλτικά Τ-λεμφοκύτταρα Δ. κυτταροτοξικά Τ-λεμφοκύτταρα Α4. Τα Β-λεμφοκύτταρα Α. ενεργοποιούνται από το εκτεθειμένο στην επιφάνεια των μακροφάγων τμήμα του αντιγόνου Β. ενεργοποιούνται από ουσίες που παράγουν άλλα κύτταρα της ειδικής άμυνας Γ. διαφοροποιούνται και ωριμάζουν στον θύμο αδένα Δ. διαφοροποιούνται και ωριμάζουν στον νωτιαίο μυελό Α5. Ο γίββωνας και ο άνθρωπος κατατάσσονται σε Α. κοινό είδος Β. κοινό γένος Γ. κοινή οικογένεια Δ. κοινή τάξη ΜΟΝΑΔΕΣ 25 ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΑΠΟ 10 ΣΕΛΙΔΕΣ
ΑΡΧΗ 2ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Α1-Γ, Α2-Γ, Α3-Δ, Α4-Β, Α5-Δ. (Ο εξεταζόμενος βαθμολογείται με 5 ΜΟΝΑΔΕΣ για κάθε σωστή απάντηση.) ΘΕΜΑ Β Β1. Να γράψετε τις συνέπειες της όξινης βροχής για τους οργανισμούς και τα οικοσυστήματα. ΜΟΝΑΔΕΣ 6 Συνέπειες της όξινης βροχής για τους οργανισμούς και τα οικοσυστήματα αποτελούν: Η καταστροφή του φυλλώματος των δένδρων, Η ελάττωση της γονιμότητας των εδαφών, Ο θάνατος των φυτικών και ζωικών οργανισμών των υδάτινων οικοσυστημάτων, Οι καταστροφές των ιστορικών αρχιτεκτονικών μνημείων και έργων τέχνης που είναι κατασκευασμένα από μάρμαρο, διότι τα οξέα που περιέχονται στη βροχή διαβρώνουν τις εξωτερικές επιφάνειές τους, Η ερημοποίηση των οικοσυστημάτων. (Ο εξεταζόμενος βαθμολογείται με 1 ΜΟΝΑΔΑ για κάθε σωστή συνέπεια από το φαινόμενο της όξινης βροχής.) Β2. Να αναφέρετε (οποιεσδήποτε) τρεις ουσίες της μη ειδικής άμυνας του ανθρώπινου οργανισμού που δρουν μεταξύ άλλων- κατά των παθογόνων βακτηρίων και να περιγράψετε τον ρόλο τους. ΜΟΝΑΔΕΣ 6 Ουσίες της μη ειδικής άμυνας που δρουν κατά των παθογόνων βακτηρίων αποτελούν: Η λυσοζύμη, ένζυμο που διασπά το κυτταρικό τοίχωμα των βακτηρίων και ανιχνεύεται στον ιδρώτα, τα σάλιο και τα δάκρυα, Το γαλακτικό οξύ (στον ιδρώτα) και τα λιπαρά οξέα (στο σμήγμα), που δημιουργούν δυσμενές χημικό περιβάλλον για την εγκατάσταση μικροβίων στο δέρμα, Η βλέννα που παγιδεύει τους μικροοργανισμούς και δεν επιτρέπει την είσοδό τους στον ανθρώπινο οργανισμό, Το υδροχλωρικό οξύ που εκκρίνεται από τον βλεννογόνο του στομάχου και καταστρέφει τα περισσότερα μικρόβια που εισέρχονται με την τροφή στον στόμαχο, Το ινώδες, πλέγμα πρωτεϊνικής σύστασης που δημιουργείται σε σημεία τραυματισμού και παρεμποδίζει την είσοδο μικροβίων, Το συμπλήρωμα, ομάδα 20 πρωτεϊνών στον ορό του αίματος με αντιμικροβιακή δράση, Η προπερδίνη, ομάδα τριών πρωτεϊνών στον ορό του αίματος που δρα σε συνδυασμό με το συμπλήρωμα για την καταστροφή των μικροβίων. (Ο εξεταζόμενος περιγράφει οποιεσδήποτε τρεις από αυτές τις ουσίες και βαθμολογείται με 2 ΜΟΝΑΔΕΣ για τη σωστή περιγραφή κάθε μιας εξ αυτών.) Β3. Να γράψετε ποια σεξουαλικώς μεταδιδόμενα νοσήματα προκαλούνται από ιούς και να αναφέρετε με ποιους τρόπους μεταδίδεται η ηπατίτιδα Β. ΤΕΛΟΣ 2ΗΣ ΑΠΟ 10 ΣΕΛΙΔΕΣ ΜΟΝΑΔΕΣ 7 (5+2)
ΑΡΧΗ 3ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Σεξουαλικώς μεταδιδόμενα νοσήματα που προκαλούνται από ιούς είναι ο απλός έρπης, η λοίμωξη από τον ιό των ανθρώπινων θηλωμάτων, το AIDS, η ηπατίτιδα Β και η ηπατίτιδα C. (Ο εξεταζόμενος βαθμολογείται με 1 ΜΟΝΑΔA για κάθε σωστή απάντηση.) Η ηπατίτιδα Β μεταδίδεται (εκτός από τη σεξουαλική επαφή) μέσω του αίματος ή των παραγώγων του (π.χ. σε περιπτώσεις μετάγγισης ή χρήσης μολυσμένης σύριγγας), καθώς και από τη μολυσμένη μητέρα στο έμβρυο. (Ο εξεταζόμενος βαθμολογείται με 1 ΜΟΝΑΔΑ για κάθε σωστή απάντηση.) Β4. Να γράψετε τι ονομάζεται φυσική και τι τεχνητή επιλογή. Να εξηγήσετε για ποιο λόγο η φυσική επιλογή είναι τοπικά και χρονικά προσδιορισμένη. ΜΟΝΑΔΕΣ 6 Η διαδικασία με την οποία οι οργανισμοί που είναι περισσότερο προσαρμοσμένοι στο περιβάλλον τους επιβιώνουν και αναπαράγονται περισσότερο από τους λιγότερο προσαρμοσμένους ονομάστηκε από τον Κάρολο Δαρβίνο φυσική επιλογή. Ο όρος χρησιμοποιήθηκε σε αντιδιαστολή με την τεχνητή επιλογή την οποία κάνει ο άνθρωπος κάθε φορά που επιλέγει τα καταλληλότερα ζώα ή φυτά ή αυτά που έχουν οικονομικό ενδιαφέρον, προκειμένου να παράγει απογόνους με επιθυμητά χαρακτηριστικά. (Ο εξεταζόμενος βαθμολογείται με 2 ΜΟΝΑΔΕΣ για τον σωστό ορισμό της φυσικής επιλογής και με 2 ΜΟΝΑΔΕΣ για τον ορισμό της τεχνητής επιλογής.) Η φυσική επιλογή είναι τοπικά και χρονικά προσδιορισμένη διότι οι συνθήκες του περιβάλλοντος διαφέρουν από περιοχή σε περιοχή και από χρονική στιγμή σε χρονική στιγμή. Έτσι, είναι δυνατό ένα χαρακτηριστικό που αποδεικνύεται προσαρμοστικό σε μία περιοχή μία καθορισμένη χρονική στιγμή να είναι άχρηστο ή και δυσμενές σε μία άλλη περιοχή ή σε μία άλλη χρονική στιγμή. (Ο εξεταζόμενος βαθμολογείται με 2 ΜΟΝΑΔΕΣ για τη σωστή ερμηνεία της δράσης της φυσικής επιλογής.) ΘΕΜΑ Γ Γ1. Ομάδα φοιτητών απομόνωσε σε δύο δοκιμαστικούς σωλήνες δείγματα νερού από τη μεγαλύτερη τεχνητή λίμνη της Ελλάδας, τη λίμνη Πλαστήρα. Ο ένας δοκιμαστικός σωλήνας περιέχει νερό από τον πυθμένα της λίμνης, δηλαδή από τα βαθύτερα στρώματά της, ενώ ο άλλος περιέχει νερό από την επιφάνεια της λίμνης. Οι φοιτητές πραγματοποίησαν μέτρηση του πληθυσμού των κυανοβακτηρίων που περιέχονται στο νερό του κάθε δοκιμαστικού σωλήνα και τα αποτελέσματα απεικονίζονται στην εικόνα: ΤΕΛΟΣ 3ΗΣ ΑΠΟ 10 ΣΕΛΙΔΕΣ
ΑΡΧΗ 4ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ i. Να εξηγήσετε ποιος σωλήνας (Α ή Β) περιέχει νερό από την επιφάνεια της λίμνης και σε ποιον από τους δύο σωλήνες η συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα είναι μεγαλύτερη. Τα κυανοβακτήρια ανήκουν στους παραγωγούς, είναι δηλαδή οργανισμοί που φωτοσυνθέτουν. (Ο εξεταζόμενος βαθμολογείται με 0,5 ΜΟΝΑΔΕΣ για την απάντηση.) Κατά τη φωτοσύνθεση οι οργανισμοί δεσμεύουν ηλιακή ενέργεια και απλά ανόργανα μόρια (διοξείδιο του άνθρακα και νερό) προκειμένου να συνθέσουν οργανική ύλη. Στα υδάτινα οικοσυστήματα, όσο αυξάνεται το βάθος, τόσο μειώνεται η διεισδυτικότητα του φωτός, συνεπώς και η παρουσία των φωτοσυνθετικών οργανισμών. Στον δοκιμαστικό σωλήνα Α παρατηρούνται πολλοί φωτοσυνθετικοί οργανισμοί, συγκριτικά με τον Β, συνεπώς ο σωλήνας Α περιέχει νερό από την επιφάνεια της λίμνης. Δεδομένου ότι στον πληθυσμό από την επιφάνεια της λίμνης η φωτοσύνθεση θα είναι εντονότερη, η απορρόφηση διοξειδίου του άνθρακα θα είναι αυξημένη. Συνεπώς, ο σωλήνας Α θα έχει μικρότερη συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα, ενώ ο σωλήνας Β μεγαλύτερη. (Ο εξεταζόμενος βαθμολογείται με 1,5 ΜΟΝΑΔΕΣ για τη σωστή απάντηση.) ii. Τα κυανοβακτήρια των σωλήνων μελετήθηκαν από τους φοιτητές και κατατάχθηκαν σε τρία διαφορετικά είδη. Να εξηγήσετε με ποιο κριτήριο πραγματοποιήθηκε η κατάταξη των κυανοβακτηρίων σε είδη. Τα κυανοβακτήρια, όπως άλλωστε όλα τα βακτήρια, αναπαράγονται μονογονικά με απλή διχοτόμηση. (Ο εξεταζόμενος βαθμολογείται με 2 ΜΟΝΑΔΕΣ για τη σωστή απάντηση.) Για την ταξινόμηση των κυανοβακτηρίων θα χρησιμοποιηθεί το τυπολογικό κριτήριο, το οποίο βασίζεται στην ομοιότητα μεταξύ των οργανισμών και σύμφωνα με αυτό ομαδοποιούνται στο ίδιο είδος οργανισμοί οι οποίοι έχουν κοινά μορφολογικά και βιοχημικά χαρακτηριστικά. (Ο εξεταζόμενος βαθμολογείται με 3 ΜΟΝΑΔΕΣ για τη σωστή απάντηση.) iii. Από τη χημική ανάλυση του νερού της λίμνης αποδεικνύεται ότι υπάρχουν ποσότητες αμμωνίας σε αυτό. Δεδομένου ότι ο κύκλος αζώτου συμβαίνει στα υδάτινα οικοσυστήματα όπως και στα χερσαία, να εξηγήσετε την πιθανή προέλευση της αμμωνίας στους δοκιμαστικούς σωλήνες με νερό της λίμνης. ΜΟΝΑΔΕΣ 13 (2+5+6) Κατά την ατμοσφαιρική αζωτοδέσμευση το άζωτο της ατμόσφαιρας, με ενέργεια που προσφέρεται από τις ηλεκτρικές εκκενώσεις (αστραπές, κεραυνοί), αντιδρά με τους υδρατμούς σχηματίζοντας αμμωνία. Η αμμωνία και τα νιτρικά ιόντα μεταφέρονται με τη βροχή στα χερσαία και υδάτινα οικοσύστηματα. Έτσι μια πιθανή πηγή προέλευσης της διαλυμένης στο νερό αμμωνίας είναι η μεταφορά της αμμωνίας που παράχθηκε κατά την ατμοσφαιρική αζωτοδέσμευση, μέσω των κατακρημνίσεων στο υδάτινο οικοσύστημα της λίμνης. ΤΕΛΟΣ 4ΗΣ ΑΠΟ 10 ΣΕΛΙΔΕΣ
ΑΡΧΗ 5ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Οι ζωικοί και φυτικοί οργανισμοί της λίμνης παράγουν νεκρή οργανική ύλη. Επιπλέον, οι ζωικοί οργανισμοί της λίμνης αποβάλλουν, μέσω των απεκκρίσεων τους, αζωτούχα προϊόντα του μεταβολισμού τους όπως είναι η ουρία, το ουρικό οξύ και τα περιττώματα. Οι αποικοδομητές της λίμνης είναι μικροοργανισμοί (βακτήρια και μύκητες) που τρέφονται με την νεκρή οργανική ύλη και τη μετατρέπουν σε ανόργανη. Η διαδικασία αποικοδόμησης των αζωτούχων οργανικών ένωσεων που περιέχονται στη νεκρή οργανική ύλη και τις απεκκρίσεις, καταλήγει στην παραγωγή αμμωνίας από τους αποικοδομητές της λίμνης. Έτσι μια δεύτερη πιθανή πηγή προέλευσης της διαλυμένης στο νερό αμμωνίας είναι η παραγωγή της από την αποικοδόμηση νεκρής οργανικής ύλης και απεκκρίσεων. (Ο εξεταζόμενος βαθμολογείται με 3 ΜΟΝΑΔΕΣ για κάθε έναν εκ των δύο τρόπων εμπλουτισμού του οικοσυστήματος με αμμωνία.) Γ2. Στο περιβάλλον των νοσοκομείων η μετάδοση των μικροβίων μπορεί να συμβεί μέσω τυχαίου διαδερματικού τρυπήματος με τις βελόνες των συριγγών ή με αιχμηρά αντικείμενα, τα οποία έχουν έλθει σε επαφή με μολυσμένο αίμα. Μια νοσηλεύτρια τρυπήθηκε με βελόνα την οποία είχε χρησιμοποιήσει κατά την αιμοληψία σε ασθενή με λοιμώδες νόσημα. Οι καμπύλες στο ακόλουθο διάγραμμα απεικονίζουν τη μεταβολή της συγκέντρωσης των αντισωμάτων και των αντιγόνων στον οργανισμό της νοσηλεύτριας σε συνάρτηση με τον χρόνο. Συγκέντρωση αντισωμάτωναντιγόνων β α Μόλυνση Χρόνος i. Να προσδιορίσετε ποια καμπύλη αντιστοιχεί στα αντιγόνα και ποια στα αντισώματα. Η καμπύλη β αντιστοιχεί στα αντιγόνα και η καμπύλη α στα αντισώματα. (Ο εξεταζόμενος βαθμολογείται με 3 ΜΟΝΑΔΕΣ για τη σωστή απάντηση.) ii. Ποιος τύπος ανοσίας (παθητική ή ενεργητική) πραγματοποιήθηκε στον οργανισμό της νοσηλεύτριας; Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. Η ανοσία που μπορεί να εμφανίζει ένα άτομο διακρίνεται σε δύο τύπους την ενεργητική και την παθητική. Ενεργητική ανοσία έχουμε όταν τα αντισώματα παράγονται από τον ίδιο τον ΤΕΛΟΣ 5ΗΣ ΑΠΟ 10 ΣΕΛΙΔΕΣ
ΑΡΧΗ 6ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ οργανισμό του ατόμου, ενώ κατά την παθητική ανοσία παρέχονται στον οργανισμό έτοιμα αντισώματα που έχουν παραχθεί από άλλο οργανισμό. Στο διάγραμμα φαίνεται ότι μετά τη μόλυνση, την είσοδο δηλαδή του μικροοργανισμού στον οργανισμό της νοσοκόμας, ακολουθεί ένα χρονικό διάστημα πολλαπλασιασμού του στο οποίο δεν παρατηρούνται αντισώματα. Έπειτα, τα αντισώματα εμφανίζονται ξαφνικά και σε υψηλή συγκέντρωση, η οποία παραμένει σταθερή για λίγο και μετά σταδιακά μειώνεται, καθώς τα αντισώματα αντιδρούν με το αντιγόνο και το εξουδετερώνουν. Από το διάγραμμα φαίνεται ότι δεν έχουν παραχθεί αντισώματα, επομένως αυτά χορηγήθηκαν στη νοσοκόμα με ορό αντισωμάτων μετά τη μόλυνση από τον παθογόνο παράγοντα. Σε ένα ενήλικο άτομο η χορήγηση ορού αντισωμάτων, αποτελεί τεχνητό τρόπο παθητικής ανοσίας, καθώς αυτός περιέχει έτοιμα αντισώματα τα οποία έχουν παραχθεί σε κάποιο άλλο άτομο ή ζώο. Η δράση της παθητικής ανοσίας που επιτυγχάνεται με τον ορό είναι άμεση, αλλά η διάρκειά της είναι παροδική καθώς δεν ενεργοποιείται το ανοσοβιολογικό σύστημα το ατόμου που δέχεται τον ορό και δεν δημιουργούνται κύτταρα μνήμης. (Ο εξεταζόμενος βαθμολογείται με 5 ΜΟΝΑΔΕΣ για τη σωστή απάντηση. Σε περίπτωση που απαντήσει σωστά για τον τύπο ανοσίας αλλά δεν αιτιολογήσει βαθμολογείται με 1 ΜΟΝΑΔΑ.) iii. Να γράψετε τους τρόπους με τους οποίους έδρασαν τα αντισώματα στην αντιμετώπιση του συγκεκριμένου αντιγόνου στον οργανισμό της νοσηλεύτριας. Αν το λοιμώδες νόσημα οφείλεται σε πρωτόζωο ή μύκητα ή ιό τότε τα αντισώματα που χορηγήθηκαν με τον ορό συνδέονται εκλεκτικά με τα αντιγόνα και προκαλούν: o την ενεργοποίηση του συμπληρώματος, ομάδας είκοσι προϊόντων στον ορό του αίματος με αντιμικροβιακή δράση o την αναγνώριση του αντιγόνου από τα μακροφάγα, με αποτέλεσμα την ολοκληρωτική του καταστροφή o την οριστική εξουδετέρωση του αντιγόνου Αν το λοιμώδες νόσημα οφείλεται σε βακτήριο (οπότε έχουμε και την ενδεχόμενη παραγωγή τοξινών) τότε εκτός από τις παραπάνω δράσεις οι οποίες θα συμβούν επίσης και σε αυτή την περίπτωση, η σύνδεση αντιγόνου - αντισώματος θα προκαλέσει επιπλέον και την αδρανοποίηση παραγόμενων τοξινών. (Ο εξεταζόμενος βαθμολογείται με 4 ΜΟΝΑΔΕΣ, 1 για κάθε σωστή απάντηση.) ΜΟΝΑΔΕΣ 12 (3+5+4) ΤΕΛΟΣ 6ΗΣ ΑΠΟ 10 ΣΕΛΙΔΕΣ
ΑΡΧΗ 7ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΘΕΜΑ Δ Στην εικόνα παρουσιάζεται το τροφικό πλέγμα ενός αυτότροφου οικοσυστήματος. Ψαροπούλια Κυπρίνοι Νερόφιδα Γαρίδες Μικρά ασπόνδυλα Μικρά τρωκτικά Μικροφύκη Φυτοπλαγκτόν Καλαμιές i. Να εξηγήσετε σε ποιο τροφικό επίπεδο ανήκουν οι οργανισμοί: κυπρίνοι, καλαμιές, ψαροπούλια. Οι οργανισμοί του εν λόγω οικοσύστηματος μπορούν να καταταγούν σε τροφικά επίπεδα σε καθένα από τα οποία ανήκουν όλοι οι οργανισμοί που τρέφονται απέχοντας ίδιο αριθμό βημάτων από τον ήλιο. Πιο συγκεκριμένα: οι καλαμίες, ως φωτοσυνθετικοί οργανισμοί απέχουν ένα βήμα από τον ήλιο και για αυτό κατατάσσονται στο 1 ο τροφικό επίπεδο μαζί με όλους τους παραγωγούς οι κυπρίνοι τρεφόμενοι με γαρίδες ή μικρά ασπόνδυλα απέχουν 3 βήματα από τον ήλιο και έτσι κατατάσσονται στο 3 ο τροφικό επίπεδο. τα ψαροπούλια τρεφόμενα είτε με νερόφιδα (στην τροφική αλυσίδα καλαμιές μικρά τρωκτικά νερόφιδα ψαροπούλια) είτε με κυπρίνους (στις τροφικές αλυσίδες φυτοπλαγκτόν γαρίδες κυπρίνοι ψαροπούλια, φυτοπλαγκτόν μικρά ασπόνδυλα κυπρίνοι ψαροπούλια, μικροφύκη γαρίδες κυπρίνοι ψαροπούλια) απέχουν τέσσερα βήματα από τον ήλιο και έτσι κατατάσσονται στο 4 ο τροφικό επίπεδο και αποτελούν τους μοναδικούς κορυφαίους καταναλωτές του οικοσύστηματος (καταναλωτές 3ης τάξης). (Ο εξεταζόμενος βαθμολογείται με 1 ΜΟΝΑΔΑ για κάθε σωστή απάντηση.) ii. Δεδομένου ότι η συνολική βιομάζα των μικρών τρωκτικών είναι 2.000 κιλά και των κυπρίνων 800 κιλά, να υπολογίσετε τη συνολική βιομάζα των ψαροπουλιών και να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. ΤΕΛΟΣ 7ΗΣ ΑΠΟ 10 ΣΕΛΙΔΕΣ
ΑΡΧΗ 8ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Η ενέργεια με τη μορφή της χημικής ενέργειας που εμπεριέχεται στην τροφή των οργανισμών, περνάει από το κατώτερο τροφικό επίπεδο στο ανώτερο, όχι όμως δίχως ενεργειακές απώλειες. Έχει υπολογιστεί ότι μόνο το 10% περίπου της ενέργειας ενός τροφικού επιπέδου περνάει στο αμέσως επόμενο, καθώς το 90% της ενέργειας χάνεται. Αυτό οφείλεται στο ότι: Ένα μέρος της χημικής ενέργειας μετατρέπεται με την κυτταρική αναπνοή σε μη αξιοποιήσιμες μορφές ενέργειας (π.χ. θερμότητα). Δεν τρώγονται όλοι οι οργανισμοί. Ορισμένοι οργανισμοί πεθαίνουν. Ένα μέρος της οργανικής ύλης αποβάλλεται με τα κόπρανα, τα οποία αποικοδομούνται. Όμως όταν μειώνεται η ενέργεια που προσλαμβάνει κάθε τροφικό επίπεδο από το αμέσως προηγούμενό του, μειώνεται και η ποσότητα της οργανικής ύλης που μπορούν να συνθέσουν οι οργανισμοί του και κατά συνέπεια η βιομάζα του. Έτσι η ίδια πτωτική τάση της τάξης του 90% που παρουσιάζεται για την δεσμευμένη ενέργεια όταν περνάμε από ένα τροφικό επίπεδο στο αμέσως επόμενο θα παρουσιάζεται σε γενικές γραμμές και για τη βιομάζα. Συνεπώς η βιομάζα ενός τροφικού επιπέδου θα αποτελεί το 10% της βιομάζας του αμέσως προηγούμενου επιπέδου. (Ο εξεταζόμενος βαθμολογείται με 3 ΜΟΝΑΔΕΣ για τη σωστή αιτιολόγηση του 10% της ενέργειας και με 1 ΜΟΝΑΔΑ για τη σωστή αιτιολόγηση του 10% της βιομάζας.) Έτσι σύμφωνα με τα παραπάνω: Παρατηρούμε ότι στο εν λόγω οικοσύστημα ο πληθυσμός των νερόφιδων εξασφαλίζει την ενέργεια του καταναλώνοντας μόνο μικρά τρωκτικά. Έτσι η βιομάζα τους θα αποτελεί το 10% της βιομάζας των μικρών τρωκτικών: Β νερόφιδων = 10% * Β μικρών τρωκτικών =10% *2000 kg = 200 kg. Όμως νερόφιδα μαζί με κυπρίνους συναποτελούν το 3 ο τροφικό επίπεδο, διότι αποτελούν τους μοναδικούς οργανισμούς του οικοσύστηματος που τρεφόμενοι απέχουν τρία βήματα από τον ήλιο. Άρα η συνολική βιομάζα που εμπεριέχεται στο 3 ο τροφικό επίπεδο είναι το άθροισμα της βιομάζας του πληθυσμού των νερόφιδων με αυτή του πληθυσμού των κυπρίνων: Β 3ου τροφικου επιπέδου = Β νερόφιδων + Β κυπρίνων = 200 kg + 800 kg = 1000 kg Στο 4 ο τροφικό επίπεδο ανήκουν μόνο τα ψαροπούλια, τα οποία καταναλώνουν αποκλειστικά οργανισμούς του 3 ο τροφικού επιπέδου προκειμένου να εξασφαλίσουν την απαραίτητη για αυτά ενέργεια. Έτσι η συνολική βιομάζα του 4 ου τροφικού επιπέδου των ψαροπουλιών θα είναι το 10% της βιομάζας του 3 ου τροφικού επιπέδου: Β 4ου τροφικού επιπέδου =10% *Β 3ου τροφικου επιπέδου = 10%*1000 Kg = 100 Kg. (Ο εξεταζόμενος βαθμολογείται με 4 ΜΟΝΑΔΕΣ για τους σωστούς υπολογισμούς.) iii. Εάν η μέση βιομάζα ενός νερόφιδου είναι 1 κιλό, να υπολογίσετε πόσα νερόφιδα μπορούν να εξασφαλίσουν την τροφή τους στο εν λόγω οικοσύστημα. ΤΕΛΟΣ 8ΗΣ ΑΠΟ 10 ΣΕΛΙΔΕΣ
ΑΡΧΗ 9ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Η συνολική βιομάζα των νερόφιδων είναι 200 Kg και με δεδομένο ότι κάθε νερόφιδο κατά μέσο όρο ζυγίζει 1 Kg ο αριθμός των νερόφιδων θα είναι: Αριθμός νερόφιδων = Βιομάζα όλων των νερόφιδων = 200 νερόφιδα Μέση βιομάζα νερόφιδου (Ο εξεταζόμενος βαθμολογείται με 3 ΜΟΝΑΔΕΣ για τη σωστή απάντηση.) iv. Κάποια χρονική στιγμή ανιχνεύτηκε ποσότητα μη βιοδιασπώμενου εντομοκτόνου DDT ίση με 10mg στις καλαμιές. Να προσδιορίσετε την ποσότητα και τη συγκέντρωση εντομοκτόνου που αναμένεται να βρεθεί στα νερόφιδα. Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. Το DDT, ως μη βιοδιασπώμενο εντομοκτόνο, συγκαταλέγεται στους πιο τοξικούς ρυπαντές της βιόσφαιρας. Το κοινό στοιχείο της επίδρασης αυτών των μη βιοδιασπώμενων ουσιών στο περιβάλλον είναι ότι, ενώ εισέρχονται στις τροφικές αλυσίδες των οικοσύστηματων, δε διασπώνται, δε μεταβολίζονται και δεν μπορούν να αποβληθούν με τις απεκκρίσεις των οργανισμών. Έτσι ακόμα και αν βρίσκονται στο οικοσύστημα σε χαμηλές συγκεντρώσεις, συσσωρεύονται στους κορυφαίους καταναλωτές, καθώς περνούν από τον έναν κρίκο της τροφικής αλυσίδας στον επόμενο, προκαλώντας το φαινόμενο της βιοσυσσώρευσης. Βιοσυσσώρευση ονομάζεται το φαινόμενο κατά το οποίο αυξάνεται η συγκέντρωση τοξικών χημικών ουσιών στους ιστούς των οργανισμών καθώς προχωρούμε κατά μήκος της τροφικής αλυσίδας. Στο συγκεκριμένο οικοσύστημα καθώς το DDT που ανιχνεύτηκε στις καλαμιές δεν μεταβολίζεται, δεν διασπάται και δεν απεκκρίνεται από τους οργανισμούς, η ποσότητα του μεταφέρεται σταθερή απο τον έναν κρίκο της τροφικής αλυσίδας καλαμιές μικρά τρωκτικά νερόφιδα στον αμέσως επόμενο. Έτσι η ποσότητα του θα περάσει αναλλοίωτη μέσω των τροφικών σχέσεων τόσο στα μικρά τρωκτικά όσο και τελικά στα νερόφιδα, όπου θα είναι 10 mg. (Ο εξεταζόμενος βαθμολογείται με 5 ΜΟΝΑΔΕΣ για τη σωστή αιτιολόγηση.) Όμως εξαιτίας της πτωτικής τάσης που ακολουθεί η βιομάζα στα οικοσύστηματα, η βιομάζα θα μειώνεται κατά 90% σε κάθε βήμα της παραπάνω τροφικής αλυσίδας, εφόσον τα μικρά τρωκτικά καταναλώνουν μόνο καλαμιές και καταναλώνονται αποκλειστικά και μόνο από τα νερόφιδα. Δηλαδή: Β μικρών τρωκτικών = 2000 Kg Β νερόφιδων = 10% Β μικρών τρωκτικών =10% 2000 kg = 200 kg Β μικρών τρωκτικών = Β καλαμιών : 10% =2000 : 10% = 20.000 kg Η συγκέντρωση του DDT στα νερόφιδα, δηλαδή η ποσότητα της μη βιοδιασπώμενης ουσίας ανά κιλό οργανισμού θα είναι: Συγκέντρωση στα νερόφιδα = Ποσότητα στα νερόφιδα = 10 mg = 0,05 mg/kg Βιομάζα νερόφιδων 200 kg (Ο εξεταζόμενος βαθμολογείται με 3 ΜΟΝΑΔΕΣ για τους σωστούς υπολογισμούς της συγκέντρωσης.) ΤΕΛΟΣ 9ΗΣ ΑΠΟ 10 ΣΕΛΙΔΕΣ
ΑΡΧΗ 10ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ v. Να εξηγήσετε για ποιο λόγο η εκτεταμένη χρήση του εντομοκτόνου DDT σε περιοχές γειτονικές του εν λόγω οικοσυστήματος έθεσε σε κίνδυνο εξαφάνισης τα ψαροπούλια. Η βιοσυσσώρευση επηρεάζει πρωτίστως τους κορυφαίους καταναλωτές σε ένα οικοσύστημα, καθώς στους ιστούς τους η συγκέντρωση της μη βιοδιασπώμενης ουσίας γίνεται μέγιστη, καθιστώντας τους τους πλέον εκτεθειμένους οργανισμούς στην τοξική της δράση. Στο συγκεκριμένο οικοσύστημα τα ψαροπούλια αποτελούν τον τελευταίο κρίκο σε όλες τις τροφικές αλυσίδες. Η συσσώρευση του στους ιστούς των ψαροπουλιών μπορεί να προκαλεί σοβαρά προβλήματα ή ακόμη και το θάνατο. (Ο εξεταζόμενος βαθμολογείται με 1,5 ΜΟΝΑΔΕΣ για τη σωστή απάντηση.) Εξάλλου έχει διαπιστωθεί ότι η συσσώρευσή του DDT στα αρπακτικά πτηνά, όπως εδώ τα ψαροπούλια, καθιστά εύθραυστα τα κελύφη των αυγών τους. Αυτό έχει σαν συνέπεια τη δραματική μείωση των ρυθμών αναπαραγωγής τους που μπορεί να τα φέρει στα πρόθυρα της εξαφάνισης. (Ο εξεταζόμενος βαθμολογείται με 1,5 ΜΟΝΑΔΕΣ για τη σωστή απάντηση.) ΜΟΝΑΔΕΣ 25 (3+8+3+8+3) ΤΕΛΟΣ 10ΗΣ ΑΠΟ 10 ΣΕΛΙΔΕΣ