Для обсуждения на Турнире юных биологов используется заранее опубликованный список заданий. Это задания открытого типа: не имеющие окончательного и однозначного ответа, допускающие использование разнообразных подходов для их решения. Условия заданий сформулированы максимально кратко и не содержат всех необходимых для решения данных, поэтому часто необходимо самостоятельно сделать определенные допущения, выбрать модель для построения ответа. Задания выполняются коллективно. Решение задач предполагает проведение самостоятельных теоретических исследований с использованием различных информационных источников. Разрешается помощь при подготовке решений со стороны наставников команд, а также различные консультации со специалистами.

1. "Три поросенка" Многие животные обустраивают свои местообитания для удовлетворения различных потребностей. Какое свободноживущее животное строит лучший дом? Предложите критерии оценки и определите победителей по трем номинациям: долговечность, защищенность и лучший дизайн.

2. "Подкидыш" Гнездовой паразитизм характерен не только для кукушки, но встречается у других птиц, а также у насекомых и рыб. Какие особенности птиц делают для них возможной такую экологическую стратегию? Какие особенности млекопитающих препятствуют развитию у них гнездового паразитизма, в каких случаях эти препятствия могут быть преодолены? Предложите модель млекопитающего - гнездового паразита.

3. "T-1000" Некоторые низшие животные (трихоплакс, губки) могут практически неограниченно изменять свою форму и собираться вновь после разделения на части. Предложите модель строения животного, обладающего основными системами органов, с такими же свойствами. Чем могут быть обусловлены пластичность его формы и способность к самосборке? Какую экологическую нишу мог бы занять такой организм?

4. "Рой" Известно, что кроме эусоциальных насекомых, таких как муравьи или термиты, существуют и эусоциальные млекопитающие - например, голые землекопы. Какие преимущества и недостатки связаны с эусоциальностью? В каком типе, классе или отряде животных, в котором неизвестны эусоциальные виды, такой вид мог бы легче всего возникнуть? Предложите модель строения и функционирования колонии этих животных.

5. "Большая рыба" Самые крупные известные нам животные - синие киты. С какими причинами связан гигантизм у усатых и зубатых китов? Почему рыбы уступают им по этому параметру? С чем связаны существующие различия по размеру среди различных видов китов? Какие анатомические, физиологические и экологические причины ограничивают дальнейшее увеличение размера водных позвоночных?

6. "Анатомия без вскрытия" Представьте себе, что во всех человеческих обществах с момента их возникновения вскрытие человека и животных, а также хирургическое вмешательство считались абсолютно недопустимыми, и все люди соблюдали это табу. Какими методами на протяжении человеческой истории с древнейших времен до середины XIX века можно было бы получать знание о внутреннем строении человеческого тела? Оцените точность сведений, получаемых с помощью этих методов. Насколько такие сведения были бы применимы в медицине?

7. "Экологический лифт" В ходе эволюции животных их место в пищевых цепях может меняться, причем возможен как подъем в консументы следующего порядка, так и спуск. Какие эволюционные процессы могут играть роль "экологических лифтов", поднимающих или опускающих положение организма в пищевых цепях? В каких средах обитания "экологические лифты" наиболее распространены? Приведите примеры животных, которые в недавнем прошлом поднялись/опустились на "экологическом лифте", и укажите причины, по которым это произошло.

8. "Гондвана 2.0" Представьте, что в наше время в результате движения земной коры Южная Америка и Африка воссоединились по границе старого разлома, что привело к взаимной миграции видов между этими континентами. Какие позвоночные на этих континентах вступили бы в конкуренцию друг с другом? Как изменился бы состав позвоночной фауны Южной Америки и Африки в результате этой конкуренции, если не учитывать вмешательство человека?

9. "Полезные жгутики" Высшие растения достаточно редко используют реснички и жгутики, а если используют, то исключительно для обеспечения подвижности мужских гамет. По каким причинам в эволюции высших растений прослеживается тенденция к потере жгутиков? Предположите, для каких еще целей, помимо подвижности гамет, и в каких структурах высшие растения могли бы использовать жгутики или реснички. Какие проблемы возникли бы у растений при их использовании?

10. "Мягкая сила" В межвидовой конкуренции можно выделить эксплуатационную и интерференционную. В первом случае один вид успешнее потребляет общий с другим видом ресурс окружающей среды, обрекая конкурента на исчезновение из-за недостатка ресурса, во втором - особи одного вида побеждают особей другого в прямых столкновениях. Приведите альтернативные способы вытеснения одних видов другими видами - реально существующие или гипотетические. Для каких экологических групп могут быть характерны такие виды конкуренции? Предложите модель вида с наибольшим числом способов конкуренции с другими видами.

11. "Железный дровосек" Матрикс костной ткани позвоночных обычно состоит из белков коллагенового типа и неорганических соединений кальция. Какие альтернативные биополимеры или минералы могли бы быть использованы для построения скелета позвоночных животных? Какие преимущества и недостатки характерны для существующего типа костной ткани, а какие - для предложенного Вами?

12. "Мир горизонтального переноса" Считается, что у прокариот часть эволюционных функций полового размножения по обеспечению генетического разнообразия выполняет горизонтальный перенос генов. Как могла бы быть организована биосфера без полового размножения, но с горизонтальным переносом генов? Какие особенности видообразования и видового разнообразия будут характерны для такого мира? Какие особенности были бы характерны для многоклеточных организмов из такой биосферы?

13. "Жизнь без мембран" Ряд гипотез о происхождении жизни предполагает довольно позднее возникновение липидных мембран в ходе эволюции. Рассмотрите возможность существования "клеток" без липидных мембран. Предположите, как могла бы быть устроена такая "клетка"? Как была бы устроена ее граница и организован метаболизм такой "клетки"?

14. "Страшная месть" Существуют прокариоты - паразиты других прокариот, однако нам неизвестны эукариоты, являющиеся в отношении прокариот не хищниками, а паразитами. Почему такая экологическая стратегия не распространена? Рассмотрите возможные способы паразитирования эукариот на прокариотах. Какой из них легче реализовать? Какие эукариоты могли бы перейти к такому образу жизни?

15. "Буратино" Обычно растения используют для коммуникации химические сигналы, что соответствует человеческим чувствам обоняния и вкуса. Рассмотрите возможности коммуникации растений между собой или между растениями и животными с использованием других модальностей: акустической, визуальной, тактильной и т.д. Какая из них связана с наибольшими преимуществами? Какие морфологические, физиологические и экологические особенности будут характерны для растений, осуществляющих коммуникацию выбранным Вами способом?


Авторы задач: А.А. Агапов, И.А. Акутин, В.С. Вьюшков, А.И. Костюк, И.А. Кузин, Н.А. Ломов, Д.М. Никитин, Г.А. Носов, Д.В. Пупов, Е.М. Пуховая, В.В. Суслов, О.Н. Черных, Е.С. Шилов.

1. «Диффузионный мозг» Известно, что в ходе эволюции позвоночных прослеживается тенденция к цефализации. Однако именно эта особенность делает повреждение головного мозга очень опасным. Предложите модель позвоночного с более диффузной нервной системой, лишенного этого недостатка. В чем были бы преимущества и недостатки такой организации нервной системы позвоночного? 

2. «Зима близко» Представьте себе планету, максимально напоминающую Землю, но с резкой и непредсказуемой сменой времен года. Предположите, какие экологические, физиологические и анатомические особенности были бы характерны для организмов, населяющих такую планету. 

3. «Смак» Некоторые растения используют "вкусные" плоды для привлечения животных. Могут ли аналогичную стратегию использовать сами животные? Приведите реальные или гипотетические примеры животных, высокие вкусовые качества какой-либо части тела которых имеет адаптивное значение. Предложите классификацию этих примеров. 

4. «Систематика “Звездных войн”» Представьте себе, что герои "Звездных войн" – магистр Йода, Джабба Хатт, Джа-Джа Бинкс – являются на самом деле потомками представителей фауны Земли. Предположите их систематическое положение, исходя из внешнего вида и поведения. С какими экологическими причинами, физиологическими и анатомическими изменениями могло быть связано появление разума у их предков? 

5. «Разветвленная ДНК» Предложите модель строения, репликации и транскрипции разветвленной ДНК. В чем преимущества и недостатки разветвленной ДНК по сравнению с неразветвленной? 

6. «Декаданс» Считается, что эукариоты произошли от прокариот. Предложите, наоборот, возможный механизм происхождения прокариот от эукариот. В каких условиях он мог бы реализоваться? С какими проблемами столкнулись бы первые прокариоты в мире эукариот? 

7. «Мембраны “с нуля”» В современных организмах все мембраны происходят из других мембран. С какими трудностями связан синтез мембран de novo? Предложите гипотетический механизм сборки мембран "с нуля". 

8. «Отсроченный платеж» Многие признаки организма представляют собой эволюционные компромиссы между противоречащими друг другу требованиями. В некоторых случаях даже один и тот же ген оказывается полезным для одних стадий жизни или для одних членов популяции, но вредным для других. Приведите классификацию таких случаев и реальные или гипотетические примеры. 
 
Авторы задач: Агапов А.А., Бакулева М.А., Бизяев Н.С., Воронцов Т.Т., Вьюшков В.С., Костюк А.И., Кузин И.А., Ломов Н.А., Пупов Д.В., Шилова О.Н.