Ασκήσεις στις τροφικές αλυσίδες και στα τροφικά...

Ασκήσεις στις τροφικές αλυσίδες και στα τροφικά πλέγματα

Ο μέγιστος αριθμός τροφικών αλυσίδων που μπορούν θεωρητικά να αναπτυχθούν μεταξύ των οργανισμών ενός οικοσυστήματος είναι ίσος με το γινόμενο του αριθμού των ειδών του κάθε τροφικού επιπέδου.

Max τρ. αλυσίδες = N παραγωγών × Ν καταναλωτών 1ης τάξης × Ν καταναλωτών 2ης τάξης × …

όπου Ν ο αριθμός διαφορετικών ειδών ενός τροφικού επιπέδου.

ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Για τον υπολογισμό του μέγιστου αριθμού τροφικών αλυσίδων, θεωρούμε ότι κάθε οργανισμός ανήκει σε ένα μόνο τροφικό επίπεδο.

Ο ελάχιστος αριθμός τροφικών αλυσίδων που μπορούν θεωρητικά να αναπτυχθούν μεταξύ των οργανισμών ενός οικοσυστήματος είναι ίσος με τον αριθμό των ειδών του τροφικού επιπέδου που έχει τα περισσότερα είδη.

Ασκήσεις

1. Να βρεθεί ο μέγιστος και ο ελάχιστος αριθμός τροφικών αλυσίδων που μπορούν θεωρητικά να αναπτυχθούν μεταξύ των οργανισμών ενός οικοσυστήματος, στο οποίο υπάρχουν 5 είδη παραγωγών, 3 είδη καταναλωτών πρώτης τάξης, 3 είδη καταναλωτών δεύτερης τάξης και 2 είδη καταναλωτών τρίτης τάξης.

2. Σε ένα οικοσύστημα με 4 τροφικά επίπεδα ο μέγιστος αριθμός τροφικών αλυσίδων που μπορούν θεωρητικά να αναπτυχθούν μεταξύ των οργανισμών του είναι 420 και ο ελάχιστος 7. Να βρεθεί ο αριθμός των ειδών των καταναλωτών δεύτερης τάξης, αν γνωρίζουμε ότι υπάρχουν 5 είδη καταναλωτών πρώτης τάξης, 3 είδη καταναλωτών τρίτης τάξης και ότι το τροφικό επίπεδο με τα περισσότερα είδη είναι αυτό των παραγωγών.

3. Έστω x η βιομάζα ενός καταναλωτή που τρέφεται κατά 20% ως καταναλωτής πρώτης τάξης και κατά 80% ως καταναλωτής δεύτερης τάξης. Να βρεθεί η βιομάζα των παραγωγών που είναι απαραίτητη για τη συντήρηση του καταναλωτή.

[απ.: 82x]

4. Σε ένα υδάτινο οικοσύστημα ζουν υδρόβιοι φωτοσυνθετικοί οργανισμοί (φυτοπλαγκτόν), μεγάλα ψάρια, ζωοπλαγκτόν και μικρά ψάρια.

α. Να σχηματιστεί η τροφική αλυσίδα των οργανισμών του οικοσυστήματος.β. Αν η βιομάζα των φωτοσυνθετικών οργανισμών είναι 5ּ108 kg να υπολογιστεί η βιομάζα των

υπόλοιπων τροφικών επιπέδων.γ. Αν η ενέργεια που περικλείεται στα μεγάλα ψάρια είναι 1,05ּ1010 kJ να υπολογισθεί η ενέργεια που

περικλείεται στα υπόλοιπα τροφικά επίπεδα.δ. Πόση ενέργεια (σε kJ) περικλείεται σε 1 kg βιομάζας;

[απ.: (δ) 21.000 kJ/kg βιομάζας]

5. Θεωρούμε ότι η ελάχιστη βιομάζα που πρέπει να προσλαμβάνεται από τους οργανισμούς ενός τροφικού επιπέδου προκειμένου αυτοί να συντηρηθούν είναι 5ּ105 kg. Πόση πρέπει να είναι η ελάχιστη διαθέσιμη βιομάζα των παραγωγών προκειμένου να συντηρηθεί ένα οικοσύστημα με 5 τροφικά επίπεδα;

[απ.: 5ּ108 kg]

ΙΩΑΝΝΗΣ ΓΕΝΝΑΔΙΟΣ ΕΠΑΝΑΛΗΨΗ

1

6. Στο παρακάτω διάγραμμα απεικονίζεται η ροή ενέργειας σε ένα οικοσύστημα.

Θεωρώντας ότι οι οργανισμοί Α, Β και Γ είναι διαφορετικά είδη καταναλωτών Α΄ τάξης, να βρεθεί:α. Η αύξηση του ενεργειακού περιεχομένου, καθώς και το ποσό της ενέργειας που επιστρέφει στο περι-

βάλλον ο καταναλωτής Α.β. Η προσλαμβανόμενη ενέργεια και η ενέργεια που επιστρέφει στο περιβάλλον ο καταναλωτής Β.γ. Η αύξηση του ενεργειακού περιεχομένου και η προσλαμβανόμενη ενέργεια του καταναλωτή Γ.

[απ.: (α) 2,7ּ107 kJ επιστροφή, (β) 1,62ּ108 kJ επιστροφή, (γ) αύξηση ενεργ. περιεχομένου.: 6ּ104 kJ]

7. Σε ένα οικοσύστημα με τρία τροφικά επίπεδα καταναλωτών, η βιομάζα των κορυφαίων καταναλωτών είναι 1.000 kg. Αν παρατηρηθεί μείωση της διαθέσιμης βιομάζας των παραγωγών κατά 30%, πόσα τροφικά επίπεδα θα μπορούν να συντηρηθούν; (Να θεωρηθεί ότι η ελάχιστη βιομάζα που πρέπει να προσλαμβάνεται από τους οργανισμούς ενός τροφικού επιπέδου για να συντηρηθούν είναι 8.000 kg.)

8. Σε ένα οικοσύστημα η βιομάζα των καταναλωτών Α΄ τάξης μετρήθηκε και βρέθηκε 107 kg, των καταναλωτών Β΄ τάξης 2,5ּ106 kg και των καταναλωτών Γ΄ τάξης 4ּ105 kg.

α. Να βρεθεί η βιομάζα των παραγωγών που έχει καταναλωθεί συνολικά από τους καταναλωτές όλων των τάξεων, προκειμένου να αποκτήσουν τη βιομάζα τους.

β. Πόση θα ήταν η βιομάζα των καταναλωτών Α΄ τάξης αν η διαθέσιμη βιομάζα των παραγωγών προσλαμβάνονταν αποκλειστικά από τους καταναλωτές Α΄ τάξης;

γ. Αν όλη η διαθέσιμη βιομάζα των παραγωγών χρησιμοποιηθεί αποκλειστικά για την αύξηση της βιομάζας των καταναλωτών Γ΄ τάξης, ποια θα είναι η βιομάζα των καταναλωτών Γ΄ τάξης;

[απ.: (α) 7,5ּ108 kg, (β) 7,5ּ107 kg, (γ) 7,5ּ105 kg]

9. Σε ένα νησί ζουν 20.000 άνθρωποι οι οποίοι κατά το 60% τρέφονται ως καταναλωτές Α΄ τάξης και κατά 40% ως καταναλωτές Β΄ τάξης. Αν θεωρηθεί ότι το μέγεθος του πληθυσμού τους είναι ανάλογο του ποσού της ενέργειας που φθάνει σε αυτό, ποιο θα ήταν το μέγεθος αυτό αν τρεφόντουσαν:

α. Μόνο ως καταναλωτές Α΄ τάξης;β. Μόνο ως καταναλωτές Β΄ τάξης;

[απ.: (α) 92.000, (β) 9.200]

10. Μια τροφική αλυσίδα περιλαμβάνει 5 τροφικά επίπεδα. Να βρεθεί το ενεργειακό περιεχόμενο κάθε τροφικού επιπέδου αν γνωρίζουμε ότι το συνολικό ενεργειακό επίπεδο και των 5 τροφικών επιπέδων είναι 11.111 ΜJ.

[απ.: 10.000 MJ οι παραγωγοί]


2

11. Στην τροφική αλυσίδα: ποώδη φυτά → έντομα → βάτραχοι → φίδια, βρέθηκε ότι η ενέργεια που χάνεται από τα έντομα προς τους βατράχους είναι 9ּ105 KJ. Να βρεθούν:

α. το ενεργειακό περιεχόμενο των παραγωγών,β. οι απώλειες ενέργειας από τους παραγωγούς προς τους καταναλωτές Α΄ τάξης.

[απ.: (α) 107 kJ, (β) 9ּ106 kJ]

12. Μια τροφική αλυσίδα περιλαμβάνει 4 τροφικά επίπεδα καταναλωτών. Αν το ποσό της ενέργειας που χάνεται συνολικά κατά τη μεταφορά στα ανώτερα τροφικά επίπεδα είναι 9.999 MJ, να βρεθεί η ενέργεια που χάνεται κατά τη μεταφορά από κάθε τροφικό επίπεδο στο επόμενο.

13. Δίνεται το παρακάτω τροφικό πλέγμα:Η βιομάζα των παραγωγών που

καταναλώθηκε ισόποσα από τους κατανα-λωτές Α΄ τάξης σε διάστημα ενός έτους ήταν 15.000 kg. Nα υπολογιστεί πόσο αυξήθηκε στο διάστημα αυτό η βιομάζα των κορυφαίων καταναλωτών αν θεωρήσουμε πως στις ενδιάμεσες μεταφορές βιομάζας, η βιομάζα μεταφέρεται ισόποσα σε όλους τους κατανα-λωτές που τρέφονται από αυτόν.

[απ.: 37,5 kg]

14. Μια αγροτική οικογένεια διαθέτει 2 ποσότητες σιτηρών με ενεργειακό περιεχόμενο Α = 5 ּ107 kg και B = 108 kg. Τα σιτηρά αυτά θα τα χρησιμοποιήσει για την εκτροφή φυτοφάγων ζώων – τα οποία έχουν συνολικό ενεργειακό περιεχόμενο 106 kJ – αλλά και για τη δική της διατροφή. Να υπολογιστεί το ποσό της ενέργειας που θα προσλάβουν τα μέλη της αγροτικής οικογένειας μέσω της διατροφής τους, καθώς και το ποσό της ενέργειας που θα αξιοποιηθεί από αυτά για την αύξηση της βιομάζας τους, σε καθεμία από τις παρακάτω περιπτώσεις.

α. Αν χρησιμοποιήσουν τη συνολική ποσότητα των σιτηρών για την εκτροφή των φυτοφάγων ζώων, τα οποία στη συνέχεια θα καταναλώσουν.

β. Αν καταναλώσουν τα φυτοφάγα ζώα άμεσα και στη συνέχεια καταναλώσουν τη συνολική ποσότητα των σιτηρών.

γ. Αν χρησιμοποιήσουν την ποσότητα Α των σιτηρών για την εκτροφή των φυτοφάγων ζώων, τα οποία στη συνέχεια θα καταναλώσουν μαζί με την ποσότητα των σιτηρών Β.

[απ.: (α) θα προσλάβουν 1,6ּ107 (β) θα προσλάβουν 1,51ּ107 kJ, (γ) θα προσλάβουν 1,06ּ108 kJ]

15. Σε ένα θαλάσσιο οικοσύστημα μελετήθηκαν οι οργανισμοί που αποτελούν μια τροφική αλυσίδα και προέκυψαν τα παρακάτω αποτελέσματα για το μέσο βάρος και τον αριθμό των ατόμων του κάθε είδους.

Είδος Αριθμός ατόμων Μέσο βάρος ατόμων

Κριλ 3ּ108 0,1 g

Σκουμπριά 2ּ103 100 g

Διάτομα 1013 10-5 g

Δίθυρα 2ּ105 15 g


3

α. Να σχεδιάσετε τις πυραμίδες βιομάζας και πληθυσμού.β. Να σχεδιάσετε την τροφική αλυσίδα. Υπάρχουν παρασιτικές τροφικές σχέσεις; γ. Να υπολογίσετε το ποσοστό της βιομάζας που περνά από κάθε τροφικό επίπεδο στο επόμενο.δ. Να υπολογίσετε το ποσοστό της βιομάζας των παραγωγών που περνά στους κορυφαίους καταναλωτές.

[απ.: (δ) 0,2%]

Ασκήσεις στη βιοσυσσώρευση

1. Σε ένα δέντρο, που θεωρείται αυτοτελές οικοσύστημα, ζουν 20 πτηνά που τρέφονται με τις κάμπιες του. Κάθε πτηνό έχει, κατά μέσο όρο, βιομάζα 250 g και κάθε κάμπια 5 g.α. Να σχεδιάσετε την τροφική αλυσίδα.β. Ποια είναι η βιομάζα του κάθε τροφικού επιπέδου;γ. Ποιος είναι ο αριθμός από τις κάμπιες;δ. Πόση ενέργεια σε kJ αντιστοιχεί σε κάθε τροφικό επίπεδο, αν 1 kg βιομάζας αντιστοιχεί σε 21.000 kJ;ε. Να σχεδιάσετε τις πυραμίδες ενέργειας, βιομάζας και πληθυσμού.

2. Στην τροφική αλυσίδα: φυτοπλαγκτόν → ζωοπλαγκτόν → δίθυρα → ψάρια, βρέθηκε ότι η ενέργεια που χάνεται κατά τη μεταφορά ενέργειας από τους καταναλωτές Β΄ τάξης προς τους καταναλωτές Γ΄ τάξης είναι 1,08ּ105 kJ. Να βρεθούν:α. Η ενέργεια που αντιπροσωπεύουν οι παραγωγοί.β. Οι απώλειες ενέργειας μεταξύ των παραγωγών και των καταναλωτών Α΄ τάξης.γ. Η συνολική ενέργεια που χάνεται κατά μήκος όλης της τροφικής αλυσίδας.

[απ.: (α) 1,2ּ107 kJ, (β) 1,08ּ107 kJ, (γ) 11.988.000]

3. Σε ένα πεύκο, που θεωρείται αυτοτελές οικοσύστημα, ζουν 500 πτηνά που το καθένα έχει, κατά μέσο όρο, βιομάζα 100 g. Τα πτηνά αυτά τρέφονται από παράσιτα του δένδρου που το καθένα ζυγίζει κατά μέσο όρο 2 g.Αν για κάθε cm του ύψους της βελανιδιάς απαιτείται βιομάζα 10 kg, να βρεθούν:α. Η βιομάζα του πεύκου.β. Η βιομάζα των καταναλωτών Α΄ τάξης.γ. Ο αριθμός των παρασίτων του πεύκου.δ. Το ύψος του πεύκου.ε. Να σχεδιαστούν οι πυραμίδες βιομάζας, ενέργειας και πληθυσμού. [απ.: (γ)

250.000]

4. Δίνεται η ακόλουθη τροφική αλυσίδα: φυτοπλαγκτόν → ζωοπλαγκτόν → μικρά ψάρια → υδρόβια πτηνά. Αν η βιομάζα των παραγωγών είναι 3ּ104 tn, να υπολογιστεί:α. Ο αριθμός των υδρόβιων πτηνών που μπορούν να εξασφαλίσουν τροφή μέσω αυτής της τροφικής

αλυσίδας, αν το μέσο βάρος ενός πτηνού είναι 1 kg.β. Το ενεργειακό περιεχόμενο της βιομάζας των παραγωγών που είναι καθημερινά διαθέσιμη για τους

καταναλωτές Α΄ τάξης, αν κάθε πτηνό χρειάζεται καθημερινά προσλαμβανόμενη τροφή με ενεργειακό περιεχόμενο 50 kJ/kg βιομάζας για να τραφεί επαρκώς.

[απ.: (α) 30.000 πτηνά, (β) 1,5ּ106 kJ]


4

5. Θεωρούμε ότι κατά τη μεταφορά ενέργειας σε ένα οικοσύστημα με 4 τροφικά επίπεδα χάνεται συνολικά ενέργεια που ισοδυναμεί με x kJ. Να βρεθεί το ενεργειακό περιεχόμενο των οργανισμών του τρίτου τροφικού επιπέδου.

[απ.: 10x/999kJ]

6. Σε ένα υδάτινο οικοσύστημα υπάρχουν οι ακόλουθοι οργανισμοί: Φυτοπλαγκτόν. Κωπήποδα (ζωοπλαγκτονικοί οργανισμοί) που τρέφονται με φυτοπλαγκτόν. Θαλάσσια σκουλήκια που τρέφονται με φυτοπλαγκτόν. Σαρδέλες που τρέφονται με φυτοπλαγκτόν και θαλάσσια σκουλήκια. Χέλια που τρέφονται με σαρδέλες και κωπήποδα. Σκουμπριά που τρέφονται με σαρδέλες και χέλια. Ρέγκες που τρέφονται με χέλια. Φώκιες που τρέφονται με σκουμπριά και ρέγκες.

α. Σχηματίστε το τροφικό πλέγμα των οργανισμών του συγκεκριμένου οικοσυστήματος. Σε ποιο τροφικό επίπεδο ανήκει ο καθένας από τους παραπάνω οργανισμούς; Να θεωρηθεί ότι ένας καταναλωτής κατατάσσεται σε ένα τροφικό επίπεδο με βάση το ανώτερο τροφικό επίπεδο από το οποίο προσλαμβάνει την τροφή του.

β. Κατά τη διάρκεια τριών μηνών η βιομάζα των φυτοπλαγκτόν οργανισμών που καταναλώθηκε ισόποσα ως τροφή από τα κωπήποδα, τα θαλάσσια σκουλήκια και τις σαρδέλες ήταν 6 ּ105 tn. Να υπολογιστεί πόσο αύξησαν τη βιομάζα τους οι φώκιες στο χρονικό αυτό διάστημα. Να θεωρηθεί ότι στις ενδιάμεσες μεταφορές μάζας, η βιομάζα οποιουδήποτε οργανισμού μεταφέρεται ισόποσα σε όλους τους καταναλωτές που τρέφονται με αυτόν.

[απ.: 141 t]

7. Σε μια λίμνη καταλήγουν μέσω ενός ποταμού τα λύματα εργοστασίου παραγωγής χημικών προϊόντων. Οι κάτοικοι παρατήρησαν μετά από καιρό τη μείωση του αριθμού των ψαριών και των πτηνών και διαμαρτυρήθηκαν στις αρχές. Έγινε έλεγχος των υδάτων στη λίμνη και διαπιστώθηκε η ύπαρξη 0,3 μονάδων της χημικής ένωσης ανά μονάδα μάζας.

Η χημική βιομηχανία ισχυρίσθηκε ότι η τιμή αυτή είναι πολύ μικρή για να αποτελέσει κίνδυνο για το οικοσύστημα της λίμνης.

Οι κάτοικοι δεν πείστηκαν και ζήτησαν να γίνουν μετρήσεις από το πανεπιστήμιο, οι οποίες έδωσαν τα εξής αποτελέσματα:

ΟργανισμοίΠοσότητα χημικής ένωσης ανά

μονάδα μάζας

Μικρά ψάρια 10 μονάδες

Ζωοπλαγκτόν 5 μονάδες

Φυτοπλαγκτόν 1 μονάδα

Μεγάλα ψάρια 100 μονάδες

Νερό της λίμνης 0,3 μονάδες

Ψαροπούλια 1.600 μονάδες

α. Να σχεδιάσετε την τροφική αλυσίδα της λίμνης, λαμβάνοντας υπόψη τα στοιχεία του πίνακα.β. Γιατί στα ψαροπούλια βρέθηκε μεγαλύτερη συγκέντρωση της χημικής αυτής ένωσης;

8. Σε μια λίμνη διαπιστώθηκε η ύπαρξη μη βιοδιασπώμενου εντομοκτόνου σε συγκέντρωση 1 μg/kg βιομάζας φυτοπλαγκτόν. Η τροφική αλυσίδα της λίμνης αποτελείται από φυτοπλαγκτόν, ζωοπλαγκτόν,


5

ψάρια και ψαροπούλια, τα οποία τρέφονται αποκλειστικά από τα ψάρια της λίμνης. Αν η μάζα του φυτοπλαγκτού είναι 100.000 τόνοι, να βρεθούν:α. η συγκέντρωση του εντομοκτόνου στα ψαροπούλια,β. η ποσότητα του εντομοκτόνου σε 1 kg ζωοπλαγκτόν καιγ. η βιομάζα των ψαριών.

[απ.: (β) 10 μg/kg, (γ) 106 kg]

Ασκήσεις με διαγράμματα

1. Μέρος των τροφικών αλληλεξαρτήσεων που συνδέουν τους οργανισμούς ενός οικοσυστήματος

φαίνεται στο παρακάτω τροφικό πλέγμα:

Για ένα τέτοιο οικοσύστημα είναι γνωστό ότι 500 ερωδιοί επιβιώνουν σε αυτό, κάθε ένας από τους

οποίους έχει μέσο βάρος 3 κιλών και το βάρος των βατράχων αντιστοιχεί στο 30% της βιομάζας των

καταναλωτών της τάξης που ανήκουν.

α. Να απεικονίσετε την πυραμίδα μεταβολής της βιομάζας των τροφικών επιπέδων του

οικοσυστήματος.

β. Να υπολογίσετε τον πληθυσμό των ενηλίκων βατράχων, αν κάθε ένας από αυτούς ζυγίζει περίπου

50 g.

γ. Με βάση την τροφική πυραμίδα να εξηγήσετε για ποιο λόγο κάθε μείωση της βιομάζας των

παραγωγών του οικοσυστήματος θέτει σε κίνδυνο εξαφάνισης πρωτίστως τον πληθυσμό των ερωδιών.

2. Οι αριθμοί 1 έως 11 αντιστοιχούν σε 11 διαφορετικά είδη οργανισμών ενός οικοσυστήματος, οι

τροφικές αλληλεξαρτήσεις των οποίων φαίνονται στο παρακάτω πλέγμα:

α. Να σημειώσετε το τροφικό επίπεδο στο οποίο ανήκει κάθε οργανισμός.


6

β. Να γράψετε τις τροφικές αλυσίδες του οικοσυστήματος.

γ. Σε πόσες διαφορετικές τροφικές αλυσίδες ανήκουν οι οργανισμοί του είδους 9;

δ. Στην υποτιθέμενη περίπτωση που ο αριθμός των ειδών που αποτελούν καταναλωτές πρώτης τάξης

μειωθεί στα τρία είδη γιατί εξαφανίστηκε το είδος 6 το οικοσύστημα θα αποδεικνυόταν σταθερότερο ή όχι

και γιατί;

3. Τα γραφήματα που ακολουθούν παρουσιάζουν την επίδραση των αζωτούχων λιπασμάτων σε δύο

περιοχές. Η περιοχή Α δε λιπάνθηκε σε αντίθεση με την περιοχή Β που λιπάνθηκε εντατικά από τις αρχές του

20ου αιώνα. Ο κατακόρυφος άξονας παρουσιάζει την εκατοστιαία σύσταση των πληθυσμών των δύο περιοχών

σε ψυχανθή και γρασίδι.

α. Να συγκρίνετε την εκατοστιαία σύσταση των δύο περιοχών στις δύο κατηγορίες φυτών.

β. Που κατά τη γνώμη σας οφείλονται οι διαφορές που παρατηρείτε;

4. Το διάγραμμα δείχνει πώς μεταβάλλονται το ποσό του οξυγόνου, ο αριθμός των βακτηρίων και ο

αριθμός των ψαριών, καθώς μεταβάλλεται η απόσταση από μια περιοχή του ποταμού στην οποία

διοχετεύονται μη επεξεργασμένα λύματα. Να εξηγήσετε:

α. Γιατί το οξυγόνο παρουσιάζει ελάττωση στο σημείο όπου διοχετεύονται τα λύματα;

β. Γιατί στο ίδιο σημείο έχουμε αύξηση του πληθυσμού των βακτηρίων και μείωση του αριθμού των

ψαριών;

σημείο απόρριψης λυμάτωναπόσταση από το σημείο στο οποίο απορρίπτονται τα λύματα


7

5. Να παρατηρήσετε προσεκτικά το διάγραμμα που ακολουθεί. Σε αυτό παρουσιάζονται οι αλλαγές

ως προς των αριθμό των ιών της γρίπης και των αντισωμάτων που παράγονται στον οργανισμό του ανθρώπου

έναντι του ιού καθώς και οι μεταβολές τα θερμοκρασίας του οργανισμού στη διάρκεια της ασθένειας.

Να συγκρίνετε τις τρεις καμπύλες:

α. στο στάδιο της επώασης

β. κατά την εκδήλωση της ασθένειας

γ. στη φάση ανάρρωσης

και σε κάθε περίπτωση να αιτιολογήσετε την απάντησή σας.

6. Το παρακάτω διάγραμμα απεικονίζει την παραγωγή αντισωμάτων μετά από μια βακτηριακή

λοίμωξη. Αν υποθέσουμε ότι μετά από πέντε ώρες ο αριθμός των αντισωμάτων έφτασε στιγμιαία να είναι

ίσος με τον αριθμό των βακτηρίων:

α. Να βρεθεί πόσο διαρκεί η διαίρεση των βακτηρίων.

β. Ο αρχικός αριθμός των βακτηρίων που μόλυναν το συγκεκριμένο άτομο.

γ. Το βάρος των αντισωμάτων εάν το βάρος ενός μόνο αντισώματος είναι 2-10 mg.

δ. Να εξηγήσετε γιατί ο αριθμός των αντισωμάτων μειώνεται μετά την έκτη ώρα.


8

ΣΥΝΔΥΑΣΤΙΚΕΣ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑΣ

1. Να δικαιολογήσετε την άποψη ότι οι περισσότεροι μικροοργανισμοί όχι μόνο δεν είναι

βλαβεροί για τον άνθρωπο αλλά, αντίθετα, είναι ωφέλιμοι.

Ο άνθρωπος αποτελεί τον φυσικό ξενιστή για πολλά είδη μικροβίων (φυσιολογική μικροχλωρίδα) τα

οποία όχι μόνο δεν του προκαλούν βλάβη αλλά αποτελούν και μία πολύ σημαντική γραμμή άμυνάς του

επειδή λειτουργούν ανταγωνιστικά για πολλά παθογόνα μικρόβια που παραμονεύουν. Επιπλέον, ορισμένα

παράγουν χρήσιμες ουσίες τις οποίες ο άνθρωπος δεν μπορεί να συνθέσει μόνος του, π.χ. βιταμίνη Κ από την

E. coli.

Άλλα μικρόβια συμμετέχουν σε σημαντικές διεργασίες όπως είναι η αποικοδόμηση της νεκρής

οργανικής ύλης και η παραγωγή αντιβιοτικών από βακτήρια και μύκητες.

2. Τι γνωρίζετε για την Escherichia coli;

ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΗΣ ΑΠΑΝΤΗΣΗΣ:

Ζει στο έντερο, συνθέτει βιταμίνη Κ, συμβάλλει στην άμυνα, δυνητικά παθογόνος (σελ. 11), περιγραφή,

πολλαπλασιασμός βακτηρίων (σελ. 13-14).

3. Αναφέρατε πέντε πρωτόζωα τα οποία προκαλούν ασθένειες στον άνθρωπο.

ΑΠΑΝΤΗΣΗ:

Πλασμώδιο, τρυπανόσωμα, ιστολυτική αμοιβάδα, τοξόπλασμα και τριχομονάδα!

4. Αναφέρετε τις πρωτεΐνες ή ομάδες πρωτεϊνών που γνωρίζετε να συμμετέχουν στους μηχα-

νισμούς άμυνας και αναπτύξτε τον ρόλο τους.


Λυσοζύμη (ιδρώτας, σάλιο, δάκρυα), ινώδες, ιντερφερόνες, συμπλήρωμα, προπερδίνη, αντισώματα, αντιγόνα

ιστοσυμβατότητας.

5. Να αναφέρετε ασθένειες του ανθρώπου και τις κατηγορίες των μικροοργανισμών που τις

προκαλούν.


9

6. Από πού προέρχονται όλα τα κύτταρα του οργανισμού που συμμετέχουν στους μηχανισμούς

άμυνας και πώς λέγεται η διαδικασία δημιουργίας τους;

Προέρχονται από τα πρωτογενή λεμφικά όργανα, δηλαδή το μυελό των οστών και το θύμο αδένα.

Τ– στο θύμο αδένα

Από εκεί προκύπτουν τα λεμφοκύτταρα

Β– στον μυελό των οστών

7. Πώς γίνεται η είσοδος των μικροβίων στο ανθρώπινο σώμα;

Η είσοδος των μικροβίων στο ανθρώπινο σώμα μπορεί να γίνει είτε μέσω του δέρματος (από

ασυνέχεια) είτε μέσω βλεννογόνων.

8. Η ιλαρά είναι μια μεταδοτική ασθένεια. Εάν κάποιος αναρρώσει από αυτή, συνήθως δεν

μπορεί να ξανακολλήσει από άλλο άτομο που την εκδηλώνει. Γιατί νομίζετε ότι συμβαίνει αυτό;

Ένα από τα δύο χαρακτηριστικά της ειδικής άμυνας είναι η μνήμη η οποία εκδηλώνεται με τη δράση

των Β-λεμφοκυττάρων μνήμης διαμέσου της δευτερογενούς ανοσοβιολογικής απόκρισης. Εάν κάποιος

περάσει την ιλαρά συνήθως δεν ξανακολλάει επειδή η τυχούσα δεύτερη προσβολή ενεργοποιεί γρήγορα τα

λεμφοκύτταρά του και παράγει αντισώματα τα οποία αντιμετωπίζουν άμεσα τον ίδιο μικροοργανισμό.

9. Ποιες είναι οι πρωτεΐνες της ειδικής άμυνας που παρουσιάζουν αντιμικροβιακή δράση;

Αντισώματα: πρωτεΐνες μεγάλου μοριακού βάρους που παράγονται από τα Β-λεμφοκύτταρα.

Αντιγόνα ιστοσυμβατότητας: γενετικά καθορισμένα πρωτεϊνικά μόρια της επιφάνειας διάφορων

κυττάρων (π.χ. μακροφάγων) που παίζουν σημαντικό ρόλο στην

έναρξη της ανοσοβιολογικής απόκρισης και στις μεταμοσχεύσεις.

10. Καταγράψτε τις μορφολογικές διαφορές μεταξύ μιας ιστολυτικής αμοιβάδας και ενός

σπειρυλίου που προκαλεί την σύφιλη.


Ιστολυτική αμοιβάδα Σπειρύλιο σύφιλης

Ευκαρυωτικό Προκαρυωτικό

ΟΧΙ αποικίες

σχήμα με ψευδοπόδια (και κίνηση) σχήμα ελικοειδές

πυρήνας ΟΧΙ αλλά πυρηνοειδές

DNA γραμμικό* DNA κυκλικό*

ΟΧΙ πλασμίδια

ΟΧΙ κυτταρικό τοίχωμα

μεμβρανώδη οργανίδια ΟΧΙ

πολλαπλασιασμός με διχοτόμηση πολλαπλασιασμός με δύο τρόπους

προκαλεί αμοιβαδοειδή δυσεντερία προκαλεί σύφιλη

* δεν αναφέρεται στο εγχειρίδιο


10

11. Με ποιους τρόπους επιτυγχάνεται η ανοσοποίηση;

Η ενεργητική ανοσία με φυσικό τρόπο μόλυνσης και με εμβολιασμό.

Μητέρα έμβρυο

Παθητική ανοσία Μητέρα νεογνό

Χορήγηση ορού

12. Ποιες είναι οι πρωτεΐνες της μη ειδικής άμυνας που έχουν αντιμικροβιακή δράση;

Λυσοζύμη: ένζυμο που διασπά το κυτταρικό τοίχωμα των βακτηρίων και περιέχεται στον

ιδρώτα, στο σάλιο και στα δάκρυα.

Ιντερφερόνες: αντιική δράση.

Συμπλήρωμα: 20 πρωτεΐνες.

Προπερδίνη: 3 πρωτεΐνες.

Ινώδες: πλέγμα πρωτεϊνικής φύσης που συμβάλλει στην πήξη του αίματος στην περιοχή του

τραύματος.

13. Πότε η δράση των φαγοκυττάρων γίνεται πιο αποτελεσματική;

o Σε περίπτωση φλεγμονώδους αντίδρασης κατά την οποία διαστέλλονται τα αγγεία για να

μεταφέρουν μεγαλύτερες ποσότητες αίματος.

o Επίσης σε περίπτωση φλεγμονής, τα τραυματισμένα κύτταρα ή οι μικροοργανισμοί που εισχωρούν

στον άνθρωπο, απελευθερώνουν χημικές ουσίες που προσελκύουν τα φαγοκύτταρα.

o Ο πυρετός ενισχύει τη δράση των φαγοκυττάρων.

o Τα φαγοκύτταρα (μακροφάγα) αναγνωρίζουν καλύτερα τους μικροοργανισμούς όταν επιτυγχάνεται

η σύνδεσή τους με αντισώματα (σύνδεση αντιγόνου-αντισώματος).

14. Ποια είναι τα έμορφα συστατικά του αίματος και από πού παράγονται;


11

15. Πως επιτυγχάνεται η μη ειδική και η ειδική άμυνα για τον γαστρεντερικό σωλήνα;

Η μη ειδική άμυνα με την λυσοζύμη και το HCl που εκκρίνεται από τον βλεννογόνο του στομάχου.

Η ειδική άμυνα με τα λεμφοκύτταρα του λεμφικού ιστού που βρίσκονται σε αυτόν.

16. Ποια είναι η συμβολή του αίματος στην άμυνα των οργανισμών;

Μεταφέρει πολλά λεμφοκύτταρα και φαγοκύτταρα στην περιοχή του τραύματος.

Περιέχει αντιμικροβιακές ουσίες (ιντερφερόνες, προπερδίνη, συμπλήρωμα).

Μεταφέρει αντισώματα που παράγονται κατά την ανοσολογική απόκριση.

Δημιουργεί το ινώδες πρωτεϊνικό πλέγμα.

17. Πώς ο πυρετός συμβάλλει στην άμυνα του οργανισμού μας;

a. Εμποδίζει την ανάπτυξη και τον πολλαπλασιασμό των βακτηρίων.

b. Παρεμποδίζει τη λειτουργία ενζύμων η οποία σε περιπτώσεις ιώσεων έχει ως αποτέλεσμα

την αναστολή του πολλαπλασιασμού των ιών.

c. Ενισχύει τη δράση των φαγοκυττάρων.

18. Να αναφέρετε αντιμικροβιακές ουσίες μη ειδικής άμυνας. Ποια είναι η πηγή τους και ποιος

είναι ο ρόλος τους;


12

19. Σε ποιες περιπτώσεις διαστέλλονται τα αιμοφόρα αγγεία στον οργανισμό μας;

Θερμορύθμιση.

Φλεγμονή.

Αλλεργία εξαιτίας της ισταμίνης.

20. Ποιο είναι το αποτέλεσμα της δράσης των ουσιών που απελευθερώνονται από μικρο-

οργανισμούς;

Ο πυρετός, η πτώση της πίεσης του αίματος κ.α. από τις ενδοτοξίνες.

Οι διάφορες βλάβες στα όργανα από τις εξωτοξίνες.

Ο τραυματισμός των νευρικών απολήξεων.

Η προσέλκυση φαγοκυττάρων στο σημείο της φλεγμονής.

21. Ποιοι μηχανισμοί μη ειδικής άμυνας και με ποιο τρόπο, ενεργοποιούνται μετά την είσοδο

ενός βακτηρίου στο σώμα μας;


Φαγοκυττάρωση, φλεγμονώδης αντίδραση, πυρετός (εμποδίζει ανάπτυξη και πολλαπλασιασμό βακτηρίων),

συμπλήρωμα και προπερδίνη.

22. Ένα βακτήριο κατόρθωσε να εισδύσει στον οργανισμό μας μέσω του δέρματος και να

εισέλθει στην κυκλοφορία του αίματος. Ποιοι αμυντικοί μηχανισμοί ενεργοποιούνται για την αντιμε-

τώπισή του;


Μη ειδική άμυνα: Φαγοκυττάρωση, φλεγμονώδης αντίδραση, πυρετός (εμποδίζει ανάπτυξη και πολλαπλα-

σιασμό βακτηρίων), συμπλήρωμα και προπερδίνη.

Ειδική άμυνα: Στάδιο 1ο, Στάδιο 2ο (αντισώματα και κυτταροτοξικά Τ-λεμφοκύτταρα), Στάδιο 3ο.

23. Σε τι διαφέρει η πρωτογενής από τη δευτερογενή ανοσοβιολογική απόκριση;


13

24. Γιατί με την εμφάνιση ενός αντιγόνου ενεργοποιούνται πρώτα τα μακροφάγα και όχι κάποια

άλλα κύτταρα;

Είναι τα κύτταρα που ενεργοποιούν τα βοηθητικά Τ-λεμφοκύτταρα, ουσιαστικά δηλαδή

ξεκινούν την ανοσοβιολογική απόκριση.

Αποτελούν κύτταρα της μη ειδικής άμυνας, επομένως έχουν γενικευμένη δράση εναντίον των

παθογόνων μικροοργανισμών.

Είναι τα κύτταρα που προσελκύονται από ειδικές χημικές ουσίες που απελευθερώνουν οι

μικροοργανισμοί, επόμενους τα «έλκουν» πιο γρήγορα.

25. Τι είναι τα αντιγόνα ιστοσυμβατότητας και ποιος είναι ο ρόλος τους;

Στην επιφάνεια ορισμένης κατηγορίας κυττάρων (π.χ. μακροφάγα) υπάρχουν πρωτεΐνες που

ονομάζονται αντιγόνα ιστοσυμβατότητας, ο συνδυασμός των οποίων είναι χαρακτηριστικός και μοναδικός

για κάθε άτομο.

Στα αντιγονοπαρουσιαστικά κύτταρα το τμήμα του μικροβίου που εκτίθεται συνδέεται με αντιγόνο

ιστοσυμβατότητας, με αποτέλεσμα την ενεργοποίηση των βοηθητικών Τ-λεμφοκυττάρων.

Σε ορισμένες παθολογικές καταστάσεις κρίνεται απαραίτητη η μεταμόσχευση ιστών και οργάνων για

την επιβίωση του ανθρώπου. Ωστόσο, στην περίπτωση που τα αντιγόνα ιστοσυμβατότητας των μοσχευμάτων

του δότη παρουσιάζουν σημαντικές διαφορές από αυτά του δέκτη, ενεργοποιείται το ανοσοβιολογικό

σύστημα του δέκτη και απορρίπτει το μόσχευμα.

26. Ένας ιός κατόρθωσε να εισδύσει στον οργανισμό μας. Ποιοι αμυντικοί μηχανισμοί

ενεργοποιούνται για την αντιμετώπισή του;


Μη ειδική άμυνα: Φαγοκυττάρωση (με φαγοκυττάρωση αντιμετωπίζονται ορισμένοι ιοί), φλεγμονώδης

αντίδραση, πυρετός (αναστολή ενζυμικών δράσεων στα προσβεβλημένα από ιό κύτταρα, καθυστέρηση

πολλαπλασιασμού του), ιντερφερόνη. Ειδική άμυνα: Στάδιο 1ο, Στάδιο 2ο (αντισώματα και κυτταροτοξικά Τ-

λεμφοκύτταρα), Στάδιο 3ο.

27. Ποιες οι διαφορές μεταξύ Τ-λεμφοκυττάρων και Β- λεμφοκυττάρων;


14


Τ-λεμφοκύτταρα Β-λεμφοκύτταρα

Ωρίμανση στο θύμο αδένα Ωρίμανση στο μυελό οστών

4 είδη: βοηθητικά, κυτταροτοξικά, μνήμης,

κατασταλτικά

2 είδη: πλασματοκύτταρα, μνήμης

ΟΧΙ Παράγουν αντισώματα

Κυτταρική ανοσία* Χυμική ανοσία*

*Η διαφορά στην δράση τους θα πρέπει να παρουσιαστεί με την περιγραφή και των 3 σταδίων της

ανοσιοβιολογικής απόκρισης

28. Ποιες οι διαφορές της χυμικής ανοσίας από την κυτταρική ανοσία;


Χυμική ανοσία: Δράση Β-λεμφοκυττάρων (περιγραφή), παραγωγή αντισωμάτων, απελευθέρωση αντισωμάτων

στο αίμα και λέμφο, εξουδετέρωση αντιγόνου.

Κυτταρική ανοσία: Δράση βοηθητικών και κυτταροτοξικών Τ-λεμφοκυττάρων (περιγραφή).

29. Να εξηγήσετε το ρόλο των φαγοκυττάρων στην άμυνα του ανθρώπινου οργανισμού.


Φαγοκυττάρωση (σελ. 32), φαγοκύτταρα και φλεγμονή (σελ. 33) αντισώματα και μακροφάγα (σελ. 36), μακρο-

φάγα και ενεργοποίηση, αντιγόνα ιστοσυμβατότητας (σελ. 37).

30. Ένας άνθρωπος μολύνεται από ένα παθογόνο βακτήριο. Στον άνθρωπο αυτό δεν εκδη-

λώνεται ασθένεια. Να εξηγήσετε τους πιθανούς λόγους για τους οποίους ο άνθρωπος αυτός δεν νοσεί.


Ενεργητική ανοσία (προηγούμενη προσβολή από το ίδιο βακτήριο ή εμβολιασμός). Παθητική ανοσία (μητρικό

γάλα - νεογνό- ή ορός), αντιβιοτικό (λήψη από σύμπτωση).

31. Σε ποιες περιπτώσεις τα βακτήρια παίζουν θετικό ρόλο στην άμυνα του οργανισμού;


Το βακτήριο Ε. coli συμβάλει στην άμυνα του οργανισμού (σελ. 11), παραγωγή αντιβιοτικών από βακτήρια

(σελ. 25), ανταγωνισμός παθογόνων από μη παθογόνα (σελ. 31-32).

32. Ποιους κατηγορίες της ανοσίας γνωρίζετε; Δώστε ένα ορισμό για κάθε χαρακτηρισμό.


α) Χυμική και κυτταρική, β) Ενεργητική (φυσικός τρόπος ή τεχνητός τρόπος) και παθητική (φυσιολογικά ή

τεχνητά), γ) Μόνιμη ή παροδική.

33. Ένα άτομο έχει προσβληθεί από κάποιο παθογόνο βακτήριο. Πώς μπορεί άμεσα να αντιμε-

τωπίσει ιατρικά την προσβολή;


Αντιβιοτικά, ορός.


15

34. Ποια η συμβολή του αίματος στην άμυνα του οργανισμούς μας;


Γενική αναφορά (σελ. 31), φαγοκύτταρα (είναι λευκά αιμοσφαίρια, σελ. 31), φλεγμονή (διαστολή αιμοφόρων

αγγείων, ινώδες, οίδημα, αντιμικροβιακές ουσίες, μεταφορά φαγοκυττάρων), πυρετός (το αίμα συμμετέχει στους

μηχανισμούς ρύθμισης της θερμοκρασίας σώματος με την καθοδήγηση των κέντρων ρύθμισης εγκεφάλου) (σελ.

33), συμπλήρωμα, προπερδίνη (σελ. 34) Μεταφορά και χώρος δράσης Τ και Β λεμφοκυττάρων (είναι λευκά

αιμοσφαίρια, σελ. 34), τα αντισώματα απελευθερώνονται στο αίμα (σελ. 38).

35. Να εξηγήσετε τις δυσάρεστες συνέπειες για τον ανθρώπινο οργανισμό από την ενεργοποίηση

του ανοσοποιητικού του συστήματος που δεν οφείλεται σε παθογόνους μικροοργανισμούς.


Αυτοανοσία, αλλεργία, απόρριψη μοσχευμάτων.

36. Ποιος ο ρόλος των βακτηρίων στον κύκλο του αζώτου;


Αζωτοδεσμευτικά, νιτροποιητικά, απονιτροποιητικά βακτήρια, συμμετοχή στις διάφορες αλυσίδες μεταφοράς

αζώτου (μετατροπή σε πρωτεΐνες, αποικοδόμηση κλπ).

37. Ποια το αίτια και ποια προβλήματα δημιουργούνται στον άνθρωπο από την μεταβολή της

συγκέντρωσης του όζοντος στην ατμόσφαιρα;


Φωτοχημική ρύπανση (δευτερογενής ρύπος) και εξασθένηση στοιβάδας όζοντος.

38. Πώς η βιομηχανία συμβάλλει στην ρύπανση των υδάτων;


Λύματα, τοξικές ουσίες και παραπροϊόντα χημικών κατεργασιών, θερμό νερό, βαρέα μέταλλα, οργανικά,

ραδιενεργά απόβλητα.

39. Εξηγείστε πως οι ενώσεις του αζώτου που προέρχονται από τις ανθρώπινες δραστηριότητες

συμβάλουν στην ρύπανση ή την μόλυνση.


Λιπάσματα και ευτροφισμός (σελ. 88 και 108), φωτοχημικό νέφος (οξείδια αζώτου, ΡΑΝ σελ. 107), όξινη βροχή

(οξείδια αζώτου, σελ. 105).


16

Ασκήσεις στις τροφικές αλυσίδες και στα τροφικά...

Documents

Transcript of Ασκήσεις στις τροφικές αλυσίδες και στα τροφικά...