Zadanie 7
Matura z biologii, maj 2023, poziom rozszerzony
Wymaganie: XI. Funkcjonowanie zwierząt. 2. […] 3) Wymiana gazowa i krążenie. Zdający: d) porównuje […] budowę płuc gromad kręgowców, f) wyjaśnia mechanizm wentylacji płuc u płazów […] i ssaków. 4) Wydalanie i osmoregulacja. Zdający: a) wykazuje konieczność regulacji osmotycznej u zwierząt żyjących w różnych środowiskach.
Treść zadania
Skóra płazów uczestniczy w wymianie gazowej zarówno w dobrze natlenionej wodzie, jak i w wilgotnym powietrzu. Oddychanie skórne płazów odgrywa istotną rolę w wymianie gazowej tych zwierząt ze względu na niską efektywność wymiany gazowej w płucach.
Stężenie mocznika we krwi płazów jest dużo większe niż we krwi ssaków. Płazy nie piją wody, ale wchłaniają ją przez skórę.
Na podstawie: H. Szarski, Historia zwierząt kręgowych, Warszawa 1998.
Zadanie 7.1. (0–2)
Wyjaśnij, dlaczego wymiana gazowa w płucach płazów jest mniej efektywna niż w płucach ssaków. W odpowiedzi uwzględnij dwie różnice między wymienionymi gromadami: jedną w budowie płuc i jedną w mechanizmie ich wentylacji.
Zadanie 7.2. (0–1)
Określ, jakie znaczenie w pobieraniu wody przez płazy ma gromadzenie mocznika w ich płynach ustrojowych.
Źródło: arkusz CKE MBIP-R0-100-2305. Otwórz oryginalny PDF
Rozwiązanie
7.1.
Różnica 1 — budowa płuc:
- Płaza: płuca to proste, workowate uchyłki z niewielkimi pofałdowaniami wewnętrznymi → mała powierzchnia wymiany gazowej.
- Ssaka: płuca pęcherzykowe — u człowieka setki milionów pęcherzyków płucnych → bardzo duża powierzchnia wymiany gazowej.
Skutek: powierzchnia wymiany gazowej w stosunku do objętości płuc jest u ssaka znacznie większa → więcej O₂ może przechodzić do krwi.
Różnica 2 — mechanizm wentylacji:
- Płaza: wentylacja dotłaczająca (positive pressure) — płaz wtłacza powietrze do płuc ruchami dna jamy gębowo-gardzielowej (jama gębowa „pompuje” powietrze do płuc).
- Ssaka: wentylacja zasysająca (negative pressure) — przepona + mięśnie międzyżebrowe rozszerzają klatkę piersiową → podciśnienie w opłucnej → powietrze zasysane przez nos/usta.
Skutek: zmiany objętości klatki piersiowej zapewniają ssakom wydajniejszą wentylację niż ruchy dna jamy gębowo-gardzielowej u płazów (płazy nie mają klatki piersiowej).
Punktacja: 2 pkt — obie różnice, 1 pkt — jedna. Zasady oceniania nie uznają argumentu o mieszaniu się powietrza wdychanego i wydychanego.
7.2. Gromadzenie mocznika w płynach ustrojowych płaza:
- Mocznik to substancja osmotycznie czynna (zwiększa stężenie osmotyczne płynów ciała).
- Skóra płaza jest półprzepuszczalna — przepuszcza wodę zgodnie z gradientem osmotycznym.
- Wysoki mocznik w tkankach płaza → wysokie stężenie osmotyczne wewnątrz → gradient osmotyczny z otoczeniem (woda słodka, wilgotne podłoże).
- Woda płynie z otoczenia do tkanek płaza zgodnie z osmozą (z miejsca niższego do wyższego stężenia).
Im wyższe stężenie mocznika, tym większa różnica stężeń osmotycznych między płynami ustrojowymi a otoczeniem i tym wydajniejszy osmotyczny napływ wody.
Wniosek: gromadzenie mocznika zapewnia hiperosmotyczność płynów ustrojowych względem środowiska i ułatwia bierne wchłanianie wody przez skórę. Płaz nie musi pić — woda sama "płynie" do niego przez skórę dzięki gradientowi osmotycznemu.
Pułapka 7.1 — opisanie tylko jednej różnicy. Klucz: dwie różnice (budowa + wentylacja). Za jedną różnicę — 1 pkt zamiast 2.
Pułapka 7.1 — pomylenie kierunku wentylacji. Płazy mają wentylację pozytywną (ciśnieniowa, tłoczona). Ssaki mają wentylację negatywną (zasysająca, podciśnieniowa). Łatwo pomylić te kierunki.
Pułapka 7.2 — odpowiedź "mocznik to produkt uboczny". Tak, ale dodatkowa funkcja u płazów = osmoregulacja. To ewolucyjna adaptacja — mocznik wykorzystywany "po drugie" jako narzędzie do pobierania wody.
Pułapka 7.2 — niewspomnienie gradientu osmotycznego. Klucz: woda płynie z niższego stężenia (otoczenie) do wyższego (tkanki z mocznikiem). Bez tego = niepełna odpowiedź.
Strona arkusza CKE z trescia zadania
Klucz pojęciowy — porównanie płuc
| Cecha | Płazy | Gady | Ptaki | Ssaki |
|---|---|---|---|---|
| Budowa płuc | Proste worki | Workowate z przegrodami | Płuca + worki powietrzne (jednokierunkowy przepływ) | Pęcherzyki (alveole) — silnie pofałdowane |
| Powierzchnia | Mała | Większa niż u płazów | Bardzo duża | Bardzo duża |
| Wentylacja | Tłocząca (dno jamy gębowej pompuje) | Zasysająca (ruchy żeber) | Jednokierunkowy przepływ przez płuca (worki powietrzne) | Zasysająca (przepona + mięśnie międzyżebrowe) |
| Dodatkowe drogi | Skóra (oddychanie skórne) | — | — | — |
Mechanizm: wentylacja płaza (positive pressure)
Płaz otwiera nozdrza + opuszcza dno jamy gębowej → powietrze wpływa do jamy gębowej (przez podciśnienie).
Zamknięcie nozdrzy + uniesienie dna jamy gębowej → powietrze tłoczone do płuc przez tchawicę (positive pressure).
Płuca napełnione → wymiana gazowa.
Wydychanie: powietrze jest usuwane z płuc dzięki ich sprężystości i skurczom mięśni ściany ciała (płazy nie mają przepony ani klatki piersiowej) → przez nozdrza.
Mechanizm: wentylacja ssaka (negative pressure)
Wdech: przepona kurczy się (opada) + mięśnie międzyżebrowe zewnętrzne unoszą żebra → klatka piersiowa rozszerza się.
Powstaje podciśnienie w opłucnej (ciśnienie w klatce niższe niż atmosferyczne) → powietrze zasysane przez nos/usta → tchawicę → oskrzela → pęcherzyki.
Wymiana gazowa w pęcherzykach płucnych (u człowieka jest ich setki milionów).
Wydech: przepona rozluźnia się (unosi do góry), żebra opadają → ciśnienie w klatce wzrasta → powietrze wypychane na zewnątrz.
Skutek: zmiany objętości klatki piersiowej zapewniają wydajniejszą wentylację niż ruchy dna jamy gębowo-gardzielowej.
Mechanizm: mocznik jako narzędzie osmoregulacji
Płazy żyją w środowisku słodkowodnym lub wilgotnym lądzie — stężenie osmotyczne wody słodkiej jest NIŻSZE niż płynów ustrojowych zwierząt.
Naturalna osmoza: woda płynęłaby do tkanek płaza, ale wolno (mały gradient).
Gromadzenie mocznika w krwi/limfie → podwyższenie stężenia osmotycznego wewnątrz tkanek.
Gradient osmotyczny zwiększa się → woda płynie szybciej z otoczenia do tkanek przez skórę.
Płaz wchłania wodę pasywnie przez skórę → nie musi pić (większość gatunków).
Mocznik = “podwójna funkcja”:
- Produkt katabolizmu białek (substancja odpadowa).
- Osmolit zwiększający stężenie osmotyczne płynów ustrojowych, co ułatwia wchłanianie wody (adaptacja u płazów).
Punktacja CKE
- 7.1. 2 pkt — obie różnice: w budowie płuc (workowate / słabo pofałdowane, bez pęcherzyków → mniejsza powierzchnia) i w wentylacji (u ssaków zmiany objętości klatki piersiowej, u płazów ruchy dna jamy gębowo-gardzielowej); 1 pkt — jedna z nich.
- 7.2. 1 pkt — hiperosmotyczność płynów ustrojowych względem środowiska LUB wydajny (osmotyczny) napływ wody.
- Suma: 3 pkt.
Po co to umieć
Skóra płazów jest przepuszczalna dla wody i gazów — to umożliwia oddychanie skórne i wchłanianie wody, ale czyni płazy wrażliwymi na zanieczyszczenia i wysychanie.
Wymiana gazowa bez płuc: salamandry z rodziny Plethodontidae nie mają płuc — wymiana gazowa zachodzi u nich przez skórę i błonę śluzową jamy gębowo-gardzielowej.
Rozumiesz, jak to rozwiązać?
Przećwicz podobne typy zadań w aplikacji
matury-online.pl ma tysiące zadań pogrupowanych po dziedzinach. Sprawdź, czy temat „anatomia, fizjologia, płazy, oddychanie, płuca, skóra, osmoregulacja, mocznik” zrobisz samodzielnie.
Otwórz matury-online.pl