/
Автор: Власова З.А.
Теги: биологические науки в целом биологические науки биология справочник биология человека зоология ботаника
ISBN: 5-88818-009-2
Год: 1996
Текст
Справочник школьника
Филологическое общество «СЛОВО» Компания «Ключ-С» ТКО ACT Центр гуманитарных наук при факультете журналистики МГУ им. М.В. Ломоносова
Москва 1996
ББК 28я2
Б63 УДК 57(035)
Научная разработка и составление
З.А. Власовой
Научные редакторы
доктор биологических наук З.А. Зорина (МГУ им. М.В. Ломоносова)
кандидат биологических наук М.А. Валовая (МГУ им. М.В. Ломоносова)
Издание подготовлено по заказу Центра гуманитарных наук при факультете журналистики МГУ им. М.В. Ломоносова
Научная разработка серии «Справочник школьника» выполнена «Филологическим обществом «СЛОВО»
© Филологическое общество «СЛОВО», 1995
Все права на книгу находятся под охраной издателей. Ни одна часть данного издания, включая название и художественное оформление, не может перерабатываться, переиздаваться, ксерокопироваться, репродуцироваться или множиться каким-либо иным способом
Б 5700000000
ISBN 5-88818-009-2 (Биология)
ISBN 5-88818-001-7 (Справочник школьника)
справочник школьника
3
А
АБИОТИЧЕСКАЯ СРЕДА — совокупность неорганических условий (факторов) обитания организмов. Среда в понимании эколога — все, что окружает организм (популяцию, сообщество) и воздействует на нее. У каждого из видов, даже населяющих одно и то же сообщество, — своя среда обитания. Для дерева среда — почва, рядом растущие другие растения. Для лося или волка — несколько территорий, где он питается, в десятки километров.
Абиотические факторы можно разделить на химические (состав воздуха, воды, почвы) и физические (температура воздуха, воды, господствующие ветры, радиационный фон). Часто в природе бывает так, что одни экологические факторы находятся в изобилии (вода и свет), а другие (например, азот) — в недостатке.
Факторы, снижающие жизнеспособность организма, называют ограничивающими Например, рыба форель живет в богато насыщенной кислородом воде. Если кислорода мало, форель гибнет Кислород — ограничивающий фактор для форели.
Ограничением может быть не только недостаток какого-то фактора, но и его избыток. Например, при температуре 23—27° тепла растения нормально растут, но при 40° тепла у них могут быть ожоги.
Большинство абиотических факторов воздействуют постоянно, например, ветер или течение. Другие абиотические факторы действуют время от времени. Например, наводнения, пожары, оползни, подмывание берегов реками, сильные штормы.
В процессе жизнедеятельности организмы могут изменить состав абиотической среды (образование почвы,
4
биология
очистка воды живыми фильтратами от взвесей, изменение микрофлоры в верхнем слое почвы).
АВСТРАЛОПИТЕКИ — вымершие человекообразные обезьяны (в переводе с лат — «южные обезьяны»), обитавшие в степях Африки, сделавшие еще несколько шагов от животного к человеку Первым «достижением» стало прямохождение, о чем свидетельствует строение тазовых костей Хождение на двух ногах снизило скорость передвижения и освободило передние конечности. Теперь в них можно было держать камни, орудия Австралопитеки жили группами, в которых существовало распределение обязанностей, охота, забота о потомстве. Изготовление орудий труда австралопитеками привело к возникновению ранней культуры каменного века. Возраст «олдовайской галечной культуры», как ее назвали ученые, — около 2.5 миллионов лет
Человек делал открытия и создавал орудия труда, а эти орудия изменяли самого человека. Например, использование огня позволило коренным образом «облегчить» череп человека, уменьшить его вес. Приготовленная на огне пища в отличие от сырой не требовала таких мощных мышц для ее пережевывания, а более слабым для закрепления на черепе уже не требовался теменной гребень.
Австралопитеки вымерли один миллион лет назад. Но еще раньше — от африканского австралопитека или же непосредственно от более ранних форм — отделилась ветвь, первого представителя которой уже можно считать входящим в род Ното — человек умелый.
АГРОБИОЦЕНОЗ — совокупность организмов, обитающих на землях сельскохозяйственного пользования. Поля, огороды, сады, лесные насаждения, пастбища — созданные человеком экосистемы. Их называют агроценозами. ©ти экосистемы контролирует и создает человек. Пример агроценоза — поле пшеницы. Его растительный покров состоит из растений пшеницы с примесью сорняков. Животных меньше, чем в естественной среде, но они есть (личинки мух, дождевые черви и др). В агроценозе, как и в любой природной экосистеме, существуют те же самые группы
справочник школьника 5 организмов — продуценты, консументы и редуценты. В агроценозе пшеничного поля продуцентами являются растения пшеницы и сорняков.
Насекомые, птицы, полевки, лисы поедают растения или животных, то есть принадлежат к консументам. Грибы и бактерии минерализуют органические вещества, выполняя работу редуцентов. В агроценозе складываются пищевые цепи, как и в природной экосистеме. Обязательным звеном этой пищевой цепи является человек, возделывающий поля. Если агроценоз не поддерживать, то он быстро разрушится и. исчезнет. Культурные растения не выдержат конкуренции с дикими видами и будут вытеснены.
АДРЕНАЛИН — гормон, который вырабатывается в мозговом слое надпочечников. Адреналин называют «гормоном тревоги», страха. Надпочечниками вырабатывается еще один гормон — норадреналин, или «гормон агрессии» От гнева человек краснеет (норадреналин расширяет кровеносные сосуды), а от страха — бледнеет (адреналин сужает сосуды). Юлий Цезарь ничего не знал о гормонах, но, как опытный полководец, в лучших воинских частях оставлял только тех солдат, которые при виде врага краснели, а не бледнели. Если перед схваткой на ринге, дракой или боем противники затевают словесную перепалку, они бессознательно стремятся таким образом усилить у себя выделение «агрессивного гормона» (норадреналина) и подавить тем самым чувство страха, неуверенности.
А как определяют своего вожака звери? Оказывается, что потенциального вожака можно, как правило, определить среди зверей по количеству адреналина и норадреналина, выбрасываемых в кровь при нагрузках, опасностях. Адреналин регулирует потребление кислорода и концентрацию глюкозы в крови, кровоток в печени.
АИСТЫ строят гнезда на возвышенности и уединенно. Основанием для гнезда может быть столб, крыша дома и т.д. Из года в год с каждым летом гнездо растет в объеме и весе. Приглашая самку к гнезду, самец принимает характерную позу: стоит в гнезде и, запрокинув голову так, что затылок касается спины, издает громкий треск, постукивая
6
биология
верхней половинкой клюва о нижнюю. В свадебных церемониях, когда приле-тит самка, есть и ритуал дуэтного кла-цания: бок о бок стоят он и она, вытянув 1 }1
вверх шеи и головы, и громко трещат J клювами. Чуть больше месяца аисты насиживают от двух до пяти яиц. Самка по ночам, самец — в дневное время.
Птенцов родители кормят дождевыми червями. В жаркий день родители поят птенцов водой, принесенной в желудке, и даже устраивают освежающий душ, поливая их водой из клюва.
В конце августа молодые аисты улетают зимовать в Африку Обычно молодые улетают без взрослых. Инстинкт указывает верный путь; взрослые аисты улетают позже. Аист считается в народе птицей, приносящей счастье. Это
помогло сохранить его на многих территориях.
По старинному поверью, разрушить гнездо аиста — значит принести несчастье дому, на котором он свил гнездо. Второй российский аист, черный, — редкая птица. В отличие от белого аиста людей он сторонится и гнездится в старых лесных массивах от Эстонии до Белоруссии. К размножению черные аисты приступают в трехлетием возрасте, гнездо строят на высоте до двух метров над землей и на ветвях, а не на стволе дерева. Гнезда располагают около шести километров одно от другого. На Кавказе наблюдали гнезда даже в нише скал и по высоким обрывам. Одно и то же гнездо используется парой птиц несколько лет. В Беловежском заповеднике известно гнездо, в кото
ром черные аисты выводили птенцов четырнадцать лет подряд. В кладке бывает до шести яиц. Насиживают яйца оба родителя. В гнезде птенцы находятся долго, до двух месяцев. Питаются черные аисты мелкими животными (лягушками, рыбой, водными беспозвоночными). Добычу ловят на болотистых лугах. Численность черных аистов постоянно сокращается.
АКСОЛОТЛЬ — личинка тигровой амбистомы, способная к размножению. На языке ацтеков это слово означает «играющие в воде».
справочник школьника
7
Аксолотли ведут водный образ жизни и никогда не теряют наружных жабр. Но иногда, при недостатке воды, они могут превращаться в амбистом, утрачивают жабры и выходят на сушу.
Превращение аксолотля, которое ученые впервые наблюдали в 1865 году, произвело некоторую сенсацию в научном мире. Позднее стало известно, что превращение зависит от действия гормона щитовидной железы, и, подкармливая аксолотлей кусочками этих желез, можно его ускорить. Более того, можно вызвать его у тех аксолотлей, у которых оно в природе не наблюдается.
АКТИНИИ — морские анемоны. Их тело напоминает цветок на толстой ножке, иногда до метра высотой и до полуметра в диаметре. Основание ножки — подошва, изгибая которую актиния может медленно ползать с места на место. «Лепестки» — щупальца окружают рот, постоянно готовый проглотить мелкую рыбешку или рачка.
Актиния и рак-отшельник.
Щупальца актиний усеяны стрекательными клетками
с довольно сильным ядом. Человек испытывает боль, если
случайно заденет рукой актинию, а мелких рыбок этот яд парализует почти мгновенно. Но пестрые рыбки-клоуны
прячутся от своих врагов среди жгучих щупалец актинии. Рыбки покрыты слоем слизи, который защищает их от этого грозного оружия. Они стараются не отходить далеко от «своих» актиний. А какая польза актинии от такого сожительства? Своей яркой окраской рыбки-клоуны приманивают хищных рыб в смертоносные объятия щупалец актинии. Актиния и рыбки-клоуны честно делятся друг с другом своей добычей. С актиниями связан еще один яркий пример взаимопомощи (симбиоза) среди животных. Рак-отшельник прячет свое мягкое тело в пустых раковинах моллюсков, выставляя наружу только клешни. Но ему кажется, что такой защиты мало, и он сажает на свою раковину одну или две актинии, чтобы они защищали его своими жгучими щупальцами. Актинии получают за это
8
биология
кусочки пищи, которую добывает рак. Иногда актинии достраивают раковину рака, чтобы не переселяться.
АКУЛЫ — надотряд пластиножаберных рыб. Известны со среднего девона. Через сотни миллионов лет потомки древних акул, преодолев тернистые пути эволюции, продолжают бороздить моря и океаны.
У акул нет костей — их скелет полностью состоит из хряща. Жаберные щели акул не прикрыты жаберными крышками. И самое главное — у акул, как и у всех хрящевых рыб, нет плавательного пузыря. Чтобы не опуститься на дно, акула проводит жизнь в постоянном движении. Спать ей тоже не приходится — только прибрежные и рифовые акулы позволяют себе отдохнуть на дне подводных пещер. Жабры у акул не столь совершенны, как у костных рыб, и извлекают из воды лишь половину кислорода. Поэтому жабры должны омываться свежей водой. Не случайно акулы в неволе становятся «сонными» от недостатка кислорода.
Акулы прекрасные пловцы. Тело имеет идеальную обтекаемую форму. Треугольные зубы расположены в пять и более рядов. Задние зубы заменяют передние по мере снашивания, как патроны в револьвере. Сила сжатия челюстей достигает восемнадцати тонн, так что акула средних размеров без труда перекусит морскую черепаху или дельфина.
мако-акула морская лисица
справочник школьника
9
Грубая (плакоидная) чешуя акулы — те же зубы, только меньших размеров — напоминает наждачную бумагу Акулы очень живучи. Нередки случаи, когда пойманная, выпотрошенная и выброшенная обратно в море акула снова попадалась на крючок.
Большинство акул живородящие. У акул тонкое обоняние и хорошо развитая боковая линия тела, которая наделяет ее «шестым чувством», позволяющим ей улавливать мельчайшие колебания воды. Благодаря такому свойству акула может почувствовать движение большой рыбы на расстоянии до трехсот метров. На голове у акулы есть еще один орган — клетки Лоренцини, с помощью которых она ощущает изменения давления, температуры. Акулы — хищницы, объектом их внимания могут быть птицы, крокодилы и др. Акулы обитают во всех океанах, особенно разнообразны в тропиках.
Тигровая акуца — обитательница тропических вод. При длине девять метров и привычке плавать на мелководье она представляет серьезную опасность для пловцов.
Морская лисица — единственная акула, пользующаяся своим хвостом для добывания пищи. Согнав рыбу в кучу и оглушив ударами хвоста, морская лисица затем без суеты их заглатывает. Хвост акулы похож на огромную косу.
Акула-молот — пользуется дурной славой хищника и людоеда.
Катран — водится в Черном море. Ядовитые шипы спинного плавника использует для обороны и нападения. Раны, нанесенные шипом, очень болезненны. Колючие акулы невелики, 60—90 сантиметров в длину, но собравшись в стаи, они наносят непоправимый урон улову рыбаков, разрывая сети и уничтожая рыбу.
Китовая акула — это самая большая рыба в мире, длиной до двенадцати метров, и самая мирная из акул. Питается планктоном, который процеживает через жабры. Проглотить крупную рыбу она не может, так как у нее крошечные зубы и узкая глотка. Китовая акула позволяет ныряльщикам забираться на спину и даже заглядывать в пасть.
Пресноводная акула обитает в озере Никарагуа. Озеро связывает с Карибским морем мелкая речка. У данной акулы и других пресноводных отвратительный характер, они могут нападать на людей.
10
биология
Можно ли есть акул? Можно. «Рыбий жир», богатый витамином А, до недавнего времени получали из печени акул. Акулье мясо входит в меню многих народов мира. Употребляют в пищу и очень богатые желтком акульи «яйца». Суп из акульих плавников — традиционное блюдо китайской кухни. Из дубленой кожи делают дорогую обувь, сумки.
АЛЛЕЛЬ — аллельные гены, одно из возможных структурных состояний гена. Парные гены, определяющие альтернативное развитие одного и того же признака и расположенные в идентичных участках гомологичных хромосом, называются аллельными. Любой диплоидный организм, будь то растение, животное или человек, содержит в каждой клетке два аллеля любого гена. Исключение составляют половые клетки — гаметы. Гаметы имеют по одному аллельному гену. Гомозиготные аллели можно записать АА и аа, гетерозиготные — Аа. Далеко не всегда гетерозиготные организмы по фенотипу точно соответствуют родителю, гомозиготному по доминантному признаку (гену). Возможно и промежуточное или неполное доминирование, которое широко распространено в природе. Причины, приводящие к доминированию одного аллеля над другим, до сих пор не совсем ясны.
АЛЛЕРГИЯ — форма иммунологического ответа, проявляющаяся в повышенной чувствительности организма к разнообразным веществам, называемым аллергенами (пыльца растений, домашняя пыль, состав пищи, лекарства и т.д.). Аллергия может проявляться в виде чихания и отечности кожи, слезотечений. Аллергию рассматривают как патологическое нарушение иммунитета. Биологическое значение аллергии не известно.
АЛЛИГАТОРЫ — название этих пресмыкающихся происходит от испанского «альлагарто» (ящер). Морда у аллигаторов короткая и широкая. Почти все представители этого семейства — обитатели Нового Света.
справочник школьника
11
Китайский аллигатор — редчайший из крокодилов. В Китае с древних времен аллигатор пользовался всеобщим почтением как живое воплощение дракона — символа императорской власти. Встретить аллига-
тора — значит быть удаче.
Миссисипский аллигатор — этому виду принадлежит рекорд долгожительства, до 66 лет. Холодное время года
аллигаторы проводят в спячке в вырытых ими норах глубиной до шести метров. Очень интересна «мелиоративная деятельность» этого аллигатора. Поселяясь в болотах, ал
лигаторы задними лапами и хвостом выкапывают ямы для жилища и постоянно углубляют их, очищая от избытка растительности, грязи, выбрасывая ее на берег. В итоге болото превращается в систему чистых прудов, разгороженных «дамбами», обычно поросшими новым лесом.
Самки стерегут отложенные яйца два месяца, а затем еще два месяца охраняют детенышей, устраивая что-то вроде «яслей»
К числу аллигаторов принадлежат и разнообразные кайманы, обитающие в Южной Америке (см. также Крокодилы).
АЛЬБИНИЗМ — (от лат alius — белый) врожденное отсутствие пигментации покровов, радужной оболочки глаз у животных и человека; у высших растений — зеленой окраски всего растения или его отдельных частей. Особь, лишенную окраски, называют альбиносом. Альбинизм — наследственный признак, зависящий от наличия рецессивного гена, блокирующего в гомозиготном состоянии синтез пигментов (меланина, хлорофилла). Иногда альбинизм возникает как проявление гена пятнистости — вся поверхность тела оказывается как бы белым пятном (в этом случае у альбиносов сохраняется окраска радужки).
Проращивание побегов в темноте ведет к функциональному альбинизму, которое исчезает на свету.
12
биология
АЛЬБАТРОСЫ — птицы отряда трубконосых. Совершают удиви-тельно дальние перелеты. В 1989 году французские исследователи укрепили на теле альбатроса радио-маяк, сигналы которого принима-ли спутники. За тридцать три дня птица налетала 15200 километров.
Максимальная скорость достигала 81 км/час.
Океан, корабль, альбатрос — это единство веками утверждалось в нашем сознании. Но альбатросов не сам шторм радует, а его дары, выкинутые в сумятице волн. В штиль альбатрос мало летает, без ветра ему трудно подняться с воды. Спит он на воде, но часть ночи охотится за рыбами и кальмарами. Утром стартует с воды и может часами парить над поверхностью воды.
Самцы и самки альбатросов хранят верность друг другу годами. К постоянному гнездовью прилетает самец и ожидает самку. Брачные игры очень разнообразны. Насиживают единственное яйцо оба: сначала самец, потом самка — до 75 дней. Восемь-девять месяцев дитя сиднем сидит в гнезде, пока научится летать. Нет в мире другой птицы с таким затянувшимся детством.
Странствующий альбатрос превосходит всех иных птиц по величине крыльев: размах его белоснежных, узких, как доски, крыльев в среднем — 3.2 метра (максимально до 4.5 метров).
АМЕБЫ — класс наиболее просто организованных простейших (см. также Саркодовые). Лишены внутреннего скелета. Форма тела непостоянна. Передвигаются дмебы, «перетекая» с одного места на другое. Питаются бактериями, одноклеточными водорослями. Размножение бесполое. При неблагоприятных условиях амебы образуют цисты. Образование цисты способствует не только
Строение амебы
Деление амебы
справочник школьника
13
выживанию в неблагоприятных условиях, но и распространению простейших.
Многие амебы безобидны и составляют звено в цепи питания животных.
Дизентерийная амеба «ввинчивается» в стенки кишечника, пожирая их ткани и красные кровяные клетки У человека в этом случае возникает тяжелое заболевание — амебная дизентерия. До' сих пор не выяснена причина, почему постоянно живущая в кишечнике человека амеба может превратиться в пожирателя клеток.
В прудах, в пресных водоемах в больших количествах живет другой вид амеб — раковинные амебы, или корненожки. Во всем они похожи на обыкновенных амеб, но отличаются наличием раковины. Строятся эти раковины из проглоченных амебой песчинок или особого органического материала. Через устьице наружу высовываются ложноножки. Раковинные корненожки уже не могут делиться простой перетяжкой пополам. Сначала через устье высовывается одна половина тела амебы. Вокруг этой части тела образуется новая раковинка, вскоре «мостик», связывающий с родительской особью, исчезает. Обе корненожки начинают самостоятельную жизнь. В морской воде живут другие раковинные амебы — фораминиферы. Они имеют очень красивые ажурные раковины.
г
АМИНОКИСЛОТЫ — органические (карбоновые) кислоты, содержащие одну или две аминогруппы (—NH2) и карбоксильную группу (—СООН). Участки молекулы, лежащие вне амино- и карбоксильной групп, которыми отличаются аминокислоты, называют радикалами (R). В клетке находятся свободные аминокислоты, составляющие фонд, за счет которого происходит синтез новых белков. Этот фонд пополняется аминокислотами, постоянно поступающими в клетку вследствие расщепления белков пищи пищеварительными ферментами или собственных запасных белков.
Соединение аминокислот происходит через общие для них группировки: аминогруппа одной аминокислоты соединяется с карбоксильной группой другой аминокислоты, при соединении их выделяется молекула воды. Между соединившимися аминокислотами возникает связь
14
биология
I J, , называемая пептидной, а образовавшееся со-—N~С—
единение нескольких аминокислот называется пептидом Соединение из большого числа аминокислот называют полипептидом.
Растения синтезируют все необходимые им аминокислоты из более простых веществ. Животные не могут синтезировать все аминокислоты, в которых они нуждаются, часть из них они должны получать в готовом виде, то есть с пищей. Такие аминокислоты называют незаменимыми.
Аминокислоты участвуют в обмене азотистых веществ: входят в состав белков, пептидов, в биосинтезе пуринов, витаминов и т.д. При распаде аминокислот в организме азот в виде аммонийных солей, мочевины выводится из организма. У растений связанный азот используется более полно и азотистые отходы практически отсутствуют. В микробиологической промышленности используют способность некоторых микроорганизмов продуцировать аминокислоты, необходимые как добавки к кормам, в производстве лекарств, красителей.
АМФИДИПЛОИД — организм, возникший на основе межвидовой гибридизации и имеющий два диплоидных набора хромосом (по одному диплоидному набору от каждого вида) Впервые межродовой плодовитый аллотетрап-лоид получен Г. Д. Карпеченко от скрещивания редьки и капусты. Затем были выведены амфидиплоиды между рожью и пшеницей — тритикале, пшеницей и пыреем — пшенично-пырейные гибриды, которые сочетают морфологические признаки исходных видов. Тритикале по урожайности, питательной ценности превосходит обоих родителей По устойчивости к неблагоприятным условиям и наиболее опасным болезням она превосходит пшеницу, не уступая ржи.
Б. А. Астаурову удалось получить амфидиплоид у животных скрещиванием гибридов двух видов шелкопрядов. Данные гибриды плодовиты, поскольку у них каждая хромосома имеет гомологичную себе.
В селекции метод межвидовой гибридизации используют для преодоления стерильности межвидовых гибридов.
справочник школьника
15
Амфидиплоиды имеют важное значение в видообразовании, используются в воссоздании старых видов. Например, экспериментально в результате скрещивания терна с алычой получена культурная слива, что служит доказательством ее происхождения путем межвидовой гибридизации.
АНАБИОЗ — (от греч. «оживление», «возвращение к жизни») — состояние организма, при котором жизненные процессы (обмен веществ и др.) настолько замедленны, что отсутствуют все видимые проявления жизни. Анабиоз наблюдается при резком ухудшении условий существования (низкая температура, отсутствие влаги и др.) При наступлении благоприятных условий происходит восстановление нормального уровня жизненных процессов. Наиболее стойки к высушиванию, охлаждению, нагреванию спорообразующие бактерии, грибы, простейшие (образующие цисту).
У многоклеточных организмов угнетение жизнедеятельности и ее почти полная остановка вошли в нормальный цикл развития (семена, споры).
Животные, впадающие в стадию анабиоза, могут терять 1/2 и даже 3/4 заключенной в их тканях воды. Анабиоз по сравнению с оцепенением и спячкой, сопровождается более глубоким подавлением жизнедеятельности.
Явлением анабиоза при высушивании и охлаждении пользуются для изготовления сухих живых вакцин, длительного сохранения клеточных культур, консервирования тканей и органов.
АНАБОЛИЗМ — или ассимиляция. Совокупность химических процессов в живом организме, направленных на образование и обновление структурных частей клеток и тканей. Анаболизм противоположен катаболизму (диссоциации). При анаболизме происходит синтез сложных веществ из более простых с накоплением энергии Необходимая для биосинтеза энергия (АТФ) поставляется катаболитическими реакциями биологического окисления. Очень интенсивно анаболизм происходит в периоды роста у всех организмов. Наиболее важный процесс анаболизма, имеющий планетарное значение, — фотосинтез.
16
биология
АНАЛИЗАТОРЫ — системы чувствительных нервных образований, воспринимающих и анализирующих различные внешние и внутренние раздражения. Рецепторы являются периферическим звеном анализатора. Центральные нейроны и проводящие пути от рецептора до коры больших полушарий составляют проводниковый отдел анализатора. Участки коры больших полушарий мозга, воспринимающие и анализирующие информацию от соответствующих рецепторов, составляют центральную часть анализатора.
Благодаря анализаторам одновременно с детальным анализом предметов и явлений внешнего мира происходит непрерывный синтез различных ощущений. Благодаря этому и осуществляется целостное восприятие окружающего нас мира.
Система анализаторов.
АНАЛИЗИРУЮЩЕЕ СКРЕЩИВАНИЕ - при полной доминантности среди особей с доминантными признаками невозможно отличить гомозиготы от гетерозигот, а в этом часто возникает необходимость (например, чтобы определить, чистородна или гибридна данная особь). С этой целью проводят анализирующее скрещивание, при
справочник школьника 17
котором исследуемая особь с доминантными признаками скрещивается с рецессивной гомозиготой. Если потомство от такого скрещивания окажется однородным, значит, особь гомозиготна (ее генотип АА). Если же в потомстве будет 50% особей с доминантными признаками, а 50% с рецессивными, значит, особь гетерозиготна.
АНАЭРОБНЫЕ ОРГАНИЗМЫ способны жить и развиваться при отсутствии в среде свободного кислорода. Главным образом это низшие организмы {прокариоты). Среди эукариот — некоторые простейшие, обитатели кишечника и рубца жвачных. Анаэробные организмы при обмене веществ используют иные окислители, чем кислород. Многие организмы осуществляют различные типы брожений, при которых образуются восстановленные соединения — спирты, жирные кислоты. Поэтому данные анаэробные организмы используются в технической микробиологии для производства спирта, органических кислот, очистки сточных вод. Некоторые анаэробные организмы патогенны и вызывают тяжелые инфекции (столбняк, газовую гангрену).
Широко известны в практике человека маслянокислые и молочнокислые бактерии. Квашение капусты, силосование кормов происходят с помощью молочнокислых бактерий.
В природных условиях маслянокислое брожение осуществляется в громадных размерах на дне болот, в заболоченных почвах, в илах, где ограничен доступ кислорода. Побочным продуктом при таком брожении выделяется ацетон и др. газы.
АНТИБИОТИКИ — с 30-х годов нашего столетия многие исследователи начали заниматься выделением из бактерий и грибов природных веществ, обладающих антибиотическими свойствами, то есть способных либо подавлять рост, либо совсем убивать других микробов. Эти исследования продолжаются по сей день. Антибиотики находят применение в медицине, ветеринарии, сельском хозяйстве. Богатый источник антибиотиков — организмы, живущие в почве. В почвенных микроэкосистемах чрезвычайно раз
18
биология
вита конкуренция между отдельными обитателями, а антибиотики входят в тот природный «арсенал», который нужен для захвата экологической ниши. Образцы почв из всех районов мира постоянно анализируют в поисках новых антибиотиков. В 1929 году был открыт пенициллин. Этот антибиотик оказался чрезвычайно эффективным. С 40-х годов и до настоящего времени пенициллин остается важным антибиотиком, а в лечебную практику постоянно вводят все новые и новые эффективные синтетические производные, исходным сырьем для которых по-прежнему остается природный пенициллин
Антибиотики разделяются на:
1 Антибактериальные, способные подавлять развитие бактерий или убивать их.
2 Противоопухолевые (оливомицин), которые задерживают рост злокачественной опухоли.
3 Противогрибковые (нистанин), подавляющие рост грибков.
Антибиотики используются также в биологических исследованиях при изучении тонких механизмов работы клеток и организма.
АНТИЛОПЫ — сборная группа млекопитающих семейства полорогих, отряда парнокопытных.
Наибольшее число антилоп обитает в Африке. Антилопы канны подолгу обходятся без воды и неприхотливы в выборе корма. Хорошо переносят неволю, не подвержены многим опасным болезням копытных. Разведение канн на мясо значительно рентабельнее разведения коров.
В саваннах обитают антилопы гну. Недостаток корма заставляет их мигрировать на далекие расстояния. Идущие цепочкой по степным просторам, они могут стать объектом нападения львов и гиен
АРОМОРФОЗ — возникновение в ходе эволюции признаков, которые существенно повышают уровень организации живых организмов. Ароморфозы дают большие преимущества в борьбе за существование, открывают возможности освоения новой, прежде недоступной среды обитания.
справочник школьника
19
В эволюции млекопитающих можно выделить несколько крупных ароморфозов: возникновение шерстного покрова, живорождение, вскармливание детенышей молоком, приобретение постоянной температуры тела, прогрессивное развитие легких, кровеносной системы и головного мозга. Высокий общий уровень организации млекопитающих, достигнутый благодаря перечисленным ароморфоз-ным изменениям, позволил им освоить все возможные среды обитания и привел в итоге к появлению высших организмов.
Формирование ароморфоза — длительный процесс, происходящий на основе наследственной изменчивости и естественного отбора.
АРХЕОПТЕРИКС (археорнис, первоптица) — древнейший вымерший род птиц, выделяемый в подкласс ящерохвостых птиц. Первый скелет был найден в Баварии в 1861 году. В строении археоптерикса сочетаются признаки пресмыкающихся (небольшой мозг рептильного типа, имеются брюшные ребра, длинный хвост состоит из многих позвонков, отсутствует роговой чехол клюва и др.) и птиц (тело покрыто перьями, маховые перья крыльев крупные, асимметричного строения, кости конечностей частично пневматизированы). Многие исследователи считают, что археоптерикс — прямой предок птиц, происшедший от древних динозавров. Вероятно, данная «птица» не была способна к полету, а могла только перепархивать с дерева на дерево, при передвижении по деревьям, возможно, использовала и пальцы. Согласно другой точке зрения, археоптерикс в основном бегал по земле, а при надобности мог перелетать на короткие дистанции.
АСКАРИДЫ — семейство нематод (круглых червей). Паразиты кишечника позвоночных. Известны аскариды человеческие, лошадиные и свиные. Аскариды — крупные черви от 25 см до 40 см. Яйца с пищей или водой попадают в кишечник хозяина, где из них выходят личинки, которые проникают в кровеносное русло и с током крови переносятся в легкие, затем в глотку, проглатываются и вновь попадают в кишечник, где достигают половозрелости.
20
биология
Через два месяца самки начинают откладывать яйца, которые выводятся наружу с испражнениями хозяина. Невероятна плодовитость аскарид — одна самка в течение суток выделяет до' двухсот тысяч яиц.
АСКОРБИНОВАЯ КИСЛОТА — витамин С, водорастворима, была выделена и исследуется с 1933 года. Синтезируется растениями (особенно богаты свежие овощи и фрукты). Основной источник синтеза аскорбиновой кислоты у растений — галактоза, у животных — глюкоза. Недостаток витамина С в организме является главной причиной заболевания цингой, приводит к нарушению эластичности и проницаемости сосудов, к появлению кровоточивости и легко возникающих кровоизлияний. Потребность человека в витамине С зависит от возраста, состояния здоровья, от величины физической и умственной нагрузки.
Витамин С повышает сопротивляемость организма к неблагоприятным воздействиям внешней среды, стимулирует образование для заживления ран белка — коллагена.
АТАВИЗМ — проявление у отдельных организмов данного вида признаков, которые существовали у отдаленных предков, но были утрачены в процессе эволюции. Примеры атавизма: трехпалость у современных лошадей, развитие дополнительных пар млечных желез у животных, хвоста и волосяного покрова на всем теле у человека. Возникновение атавизма объясняется тем, что гены, ответственные за данный признак, сохраняются в процессе эволюции данного вида, но их действие при нормальном развитии блокируется другими генами. По каким-то причинам эта блокировка может быть снята, и признак проявляется вновь. Иногда атавизм возникает при регенерации утраченных особью органов.
АТЕРОСКЛЕРОЗ — заболевание артерий. Их внутренняя поверхность гладкая, но если человек неправильно питается, курит, то избыток холестерина осаждается на стенках артерий в форме бляшек. Разрастаясь, они могут
справочник школьника 21
сузить просвет сосудов в несколько раз. Атеросклероз — самая частая причина смерти у людей. Внешние проявления болезни: постоянные боли в ногах и сердце, головокружение, забывчивость. От атеросклероза страдали еще египетские фараоны, как показало исследование их мумий. Но если в Египте разве что цари и высшие сановники могли позволить себе роскошь переедания, то сегодня пища включает много вредных компонентов, влияющих на ускорение нарушения обмена веществ.
АФАЛИНА — морское млекопитающее (до 4 м), подсемейство дельфинов. Распространена в теплых и умеренных водах Мирового океана. Живет оседло или кочует небольшими стайками. Хорошо переносит жизнь в дельфинари-умах. Легко поддается дрессировке, обладает миролюбивым характером. Наиболее перспективное для одомашнивания китообразное. В Гавайском океанариуме в 1971 году получен межродовой гибрид между самцом афалины и самкой гребнезубого дельфина.
Спят афалины, распластавшись недалеко от поверхности воды. Время от времени, не просыпаясь, ударом хвоста поднимаются к поверхности и дышат. У афалины детеныш лежит возле хвоста или спинного плавника матери, и дышать они поднимаются вместе.
Ученые обнаружили у афалин способность воспроизводить звуки человеческой речи. Есть надежда войти в контакт с этими смышлеными обитателями водного пространства.
Черноморская афалина занесена в Красную книгу, промысел запрещен в 1966 году (см. Дельфины).
АЭРОБНЫЕ ОРГАНИЗМЫ — организмы, способные жить и развиваться только при наличии в среде свободного кислорода, который они используют в качестве окислителя. К аэробным организмам принадлежат все растения, многоклеточные животные, почти все грибы.
Аэробные организмы осуществляют биологическое окисление главным образом посредством системы клеточного дыхания. В связи с образованием при окислении токсичных продуктов неполного восстановления кислородом
22 биология
аэробные организмы обладают рядом ферментов (каталаза и др.), обеспечивающих их размножение
Особое место среди аэробных организмов занимают фотосинтезирующие организмы (цианобактерии, водоросли, сосудистые растения). Выделяемый этими организмами кислород обеспечивает развитие всех остальных представителей биосферы.
справочник школьника
23
Б
БАБОЧКИ — (их более 140 семейств) принадлежат к отряду чешуекрылых: их крылья покрыты чешуйками. От них зависит вся великолепная окраска бабочек: в чешуйках находятся красящие вещества. Но особенно яркие, с металлическим блеском, цвета придают бабочкам чешуйки особого рода — оптические. В них нет пигментов, но они преломляют солнечные лучи, разлагая их на различные цвета спектра, — вот и сияет бабочка, словно многоцветная радуга!
Корм бабочек — нектар цветов. Почти все бабочки — создания мирные. Только гусеницы молей, совок, капустниц и др. нападают на других насекомых и растения, наносят вред урожаю и развивающимся насекомым.
Бабочки — одни из самых молодых насекомых на планете. Появились они около ста миллионов лет назад, когда на нашей планете пышно зацвели цветы, а до этого им, собственно, и кормиться было нечем. Многие бабочки хорошо известны.
Бабочка-лимонница. Весной появляется раньше почти всех бабочек. Еще травы не зазеленели, только первые цветы распустились, а уже летают желтые бабочки. Это самцы. А самочки — блеклые, почти белые. Редкая бабочка живет так долго, как лимонница, — десять месяцев. Летом откладывает яички и умирает.
Бабочка-адмирал — странник-одиночка. Летят адмиралы на юг низко над землей. Бабочка черно-бурая, почти черная, а на крыльях — красные полосы, как лампасы на адмиральском мундире.
Б.-капустница. Это вредитель: ее зеленые гусеницы объедают капустные листья и другие огородные растения.
24
биология
Особенно велик вред от них, если с юга, когда там лето сухое, прилетает много капустниц.
Махаон — самая большая и самая красивая из бабочек, обитающих на территории России. Законы, охраняющие природу, запрещают ловить этих бабочек.
Аполлон — бабочка еще более редкая, живет в основном в горах на юге бывшей территории СССР.
Б.-голубянка. Бабочка маленькая, на вид простенькая, но у ее гусениц интересная жизнь! Они «дружат» с муравьями: живут в муравейниках, едят здесь тлей и даже муравьиные яйца. А муравьи «доят» этих гусениц: щекочут усиками и получают сладкую капельку из особой железы на их спинах.
Б.-перламутровка. Ее гусеницы живут на фиалках. Бабочки словно понимают, что фиалки к осени завянут и весной уже другие будут расти, потому откладывают яички не на цветы, а рядом — на камень или древесную палочку. Яички перезимуют, весной из них выведутся гусеницы и тут же поползут на свежие фиалки.
Б.-бражник «мертвая голова». Редкая в средней полосе России бабочка. Но иногда залетает с юга. По ночам грабит пчел: крепким хоботком проткнет соты и пьет мед. При этом жужжит, как пчела. Но обман не всегда удается — бывает, набросятся пчелы на грабителя и зажалят насмерть.
БАКЛАНЫ — птицы семейства пеликановых. Тело удлиненное до одного метра, приспособленное к плаванию и нырянию на большую глубину. Известны, в частности, своей ненасытной прожорливостью.
Стайные птицы, гнездятся колониями. Полет довольно быстрый, но не маневренный. В умеренных широтах перелетные. В кладке 2-4 яйца. В отличие от других водных птиц, пуховые птенцы бакланов не способны плавать. Огромные колонии бакланов издавна находятся на побережьях Чили, Перу, создавая залежи гуано. На страницы Красной книги занесен хохлатый баклан.
БАКТЕРИИ — мельчайшие, просто устроенные организмы, видимые только при больших увеличениях. По форме различают бактерии: шаровидные — кокки, палочковид
справочник школьника
25
ные — бациллы, палочковидные согнутые — вибрионы. Многие бактерии образуют споры, служащие, скорее всего, для сохранения вида. Бактерии способны жить в струях гейзеров с температурой 105°С, в сверхсоленых озерах, на морском дне, в мерзлоте Арктики. Выдерживают большую дозу радиации. Организм бактерий состоит из единственной клетки, в которой нет обособленного ядра, митохондрий и пластид. ДНК у бактерий располагается в центре клетки, свернутая в хромосому. В цитоплазме бактериальных клеток имеются включения, содержащие питательные вещества — крахмал, гликоген, жиры.
Большинство бактерий гетеротрофы, то есть используют для питания готовые органические вещества или соединения (сахара, аминокислоты, витамины). Другие гетеротрофные бактерии живут за счет питательных веществ других организмов, в теле которых они обитают. Их называют паразитами. Паразитизм распространен у бактерий очень широко. К числу паразитических бактерий, вызывающих заболевание у человека (их называют патогенными), относятся возбудители чумы, холеры, туберкулеза, дизентерии, менингита и др.
Гетеротрофные бактерии получают энергию для биосинтеза путем окисления органических соединений (углеводов и др.). Этот процесс может происходить при участии кислорода (дыхание) или анаэробно (брожение). В зависимости от конечного продукта различают несколько видов брожения. Так, спиртовое брожение заключается в расщеплении сахаров до этилового спирта и углекислого газа. Молочнокислые бактерии превращают сахар в молочную кислоту. Эти бактерии широко используют для квашения молока и овощей.
Маслянокислые бактерии сбраживают углеводы до масляной кислоты. В природных условиях это брожение идет на дне болот, в заболоченных почвах. Промежуточный продукт маслянокислого брожения — уксусная кислота, которая и включается в биологический круговорот веществ.
В природных условиях большое значение имеют метанообразующие бактерии, которые сбраживают спирты и органические кислоты в метан и углекислый газ. Метанообразующие бактерии замыкают любой цикл брожения.
Азотфиксирующие бактерии играют большую роль в почвообразовании. Они способны усваивать азот атмосфе
26 биология
ры. К ним относится азотобактер, распространенный в почве, и клубеньковые бактерии, живущие в корнях бобовых растений.
Значительная часть бактерий синтезирует органические вещества своего тела путем усвоения углекислоты. Такие организмы называются автотрофами. Эту группу бактерий делят на фототрофы, для которых источником энергии служит солнечный свет, и хемотрофы, использующие для синтеза органических веществ собственного тела энергию химических реакций.
Фототрофные бактерии — обитатели пресных и морских вод. Фотосинтез у них протекает в анаэробных условиях и не сопровождается выделением кислорода.
Мы живем в мире, плотно заселенном бактериями. На каждую клетку человеческого организма приходится около десяти клеток бактерий, живущих в том же организме. Конечно, если бы все эти бактерии были вредны для человека, вряд ли люди смогли бы выжить в таком окружении. Многие бактерии в кишечнике синтезируют органические вещества. Гнилостные бактерии можно назвать «природными санитарами». Разлагая белки и аминокислоты, они поддерживают круговорот веществ в природе.
Различные бактерии помогают человеку изготавливать шелк, обрабатывать кофе, табак.
Новая отрасль биологической науки — генная инженерия — использует бактерии для получения инсулина и других веществ, необходимых для лечения многих болезней.
Одна из групп бактерий — светящиеся микроорганизмы (см. Биолюминесценция) — вызывали суеверные представления о «чудесах», когда люди наблюдали свечение моря, рыб.
В мире микробов известен не только «живой свет», но и «живые краски». Однажды в санитарную инспекцию поступила партия соленой рыбы. Вся рыба была покрыта розовым налетом. Хотя всякий знает, что добрая горсть соли предохраняет продукты от порчи. И вдруг оказалось, что вся суть происшествия с покрасневшим продуктом заключалась именно в поваренной соли. Микробиологи обнаружили в буртах соли с Баскунчакского озера красный микрококк — бактерию, способную выжить в таком соленом растворе.
справочник школьника
27
Еще одна группа бактерий — поджигатели. При обильном питании микробы выделяют в окружающую среду много тепла. Если тепло накапливается в закрытом пространстве (в стоге сена), то полусухая трава разогревается, обугливается и может стать непригодной для кормления скота, так как ее кормовые качества теряются.
Самонагревание используется для парников, выделки кожи. Необходимое условие самонагревания — влажность.
БАКТЕРИОФАГИ — вирусы бактерий. В 1917 году французский ученый Феликс Д’Эррель обратил внимание, что какое-то существо, невидимое в обычный микроскоп, разрушает выращенные им культуры бактерий. Зараженные бактерии набухали и лопались. Ученый исследовал нападающего на бактерии «невидимку» и назвал его бактериофагом (то есть «пожирателем бактерий»), или просто фагом. Толстая клеточная стенка не позволяет фагам целиком внедряться внутрь клетки бактерии. Поэтому бактериофаги идут на «хитрость».
Бактериофаг можно сравнить с автоматическим одноразовым шприцем. Зацепившись особыми нитями за поверхность бактерии, он «проедает» особым белком ее оболочку и впрыскивает внутрь бактерии свою генетическую программу, записанную на нити РНК (или ДНК). Опустевшая оболочка фага остается снаружи, а пораженная им бактерия начинает производить своих врагов — фагов. Примерно через полчаса ее клеточная стенка лопается, и на свободу выходят сотни новорожденных вирусов.
Бактериофаги — объект изучения молекулярной биологии. Изучение фагов привело к пониманию тонкой структуры гена, молекулярного механизма мутаций, к расшифровке генетического кода.
БАМБУК — растение семейства злаковых. Одревесневающие стебли (соломины) высотой до 35 метров, обычно сближенные, в верхней части сильно разветвленные. Листья ланцетные, с очень короткими черешками. Группа растений в течение многих лет не цветет, затем одновременно зацветает и после плодоношения, как правило, погибает.
28
биология
Растет бамбук невероятно быстро — до 90 сантиметров в сутки. Его растущие побеги могут проломить асфальт. А корневища в почве под дном широкой реки порой «переходят» на другой берег. Бамбуковые леса — удивительное зрелище. Как будто кто-то поставил множество колонн — целый лес, да так плотно, что между ними не протиснуться человеку.
Из стеблей бамбука можно построить дом, обставить его мебелью из бамбука, сделать посуду, корзины и многое другое. А на вооружении японской армии еще в начале XX века были орудия со стволами из бамбука. Молодые побеги бамбука, кроме того, съедобны.
БАРС — житель гор Алтая, Памира, Тибета, Гималаев. Млекопитающее семейства кошачьих. Снежный барс имеет и другое общепринятое название — ирбис, или
снежная кошка. Снежная потому, что зверь обитает на высоте до пяти тысяч метров над уровнем моря, где снег и холод. К этим условиям снежный барс хорошо приспособлен: одет в теплую шубу, мышцы лап очень сильные — с легкостью, одним махом перепрыгивает барс ущелья шириной до десяти метров. Одним прыжком ловко может преодолеть высоту в 2.5—3 метра, как будто перелетая с одного уступа на другой. Он без страха ходит по узким скальным карнизам над пропастью, может с большой высоты прыгнуть и со снайперской точностью напасть на свою добычу. Излюбленные места обитания ирбиса — скальные участки гор, нагромождения камней, где можно укрыться рт врагов и найти место для засады. Барс часами караулит где-нибудь на скале или под скалой косуль, козлов, баранов. Но вообще охотник он «универсальный»: хватает всех — от мышей до яков. Вес взрослого барса не превышает 40 кг, а его жертвы бывают порой более 50 кг.
справочник школьника
29
Барс — очень маневренный зверь. Тактика рассчитана на внезапность.
Новорожденные барсята беспомощные, слепые, слуховые проходы у них закрыты; весят они около 500 граммов, длина туловища до 25 сантиметров, но уже в пушистой серо-буроватой шубке со множеством пятнышек и полосочек. Самка кормит барсят молоком до четырехмесячного возраста, но уже с двух месяцев начинает приучать их к мясной пище: приносит куски мяса к логову, малыши сначала облизывают их, а потом начинают есть.
На домашних животных барс нападает в исключительных случаях, а нападение на людей — явление чрезвычайно редкое.
Снежный барс — капризный в неволе зверь. Он с величайшим трудом поддается дрессировке, поэтому выступление барсов на арене цирков — явление крайне редкое. Врагов у барса нет, лишь в зимнее время могут быть серьезные стычки с голодными волками, но он всегда может постоять за себя.
Барсы любят играть и валяться в снегу. Разрезвившись, съезжают с утеса на спине, а внизу быстро переворачиваются на лапы. После игр или утренней охоты устраиваются где-нибудь поудобнее и часами греются на солнце. Из-за красивого густого меха всюду охотятся на барсов. Всего в СНГ живет не более двух тысяч барсов. Охота на них запрещена с 1971 года. Барс охраняется в заповедниках Киргизии, Узбекистана, Казахстана.
БАРСУК — млекопитающее семейства куньих. Барсук в совер-шенстве приспособлен к рытью f
нор и к жизни в подземельях. / j
Основной инструмент бар- Ым,, сука для земляных работ — когти. Они большие, крепкие, слабо изогнутые, прочно сидящие на толстых пальцах. Очень своеобразно этот зверь рыхлит землю, отбрасывая ее назад попеременно всеми четырьмя лапами, а затем по мере накопления выталкивает «задним ходом» наверх. И все его движения настолько проворны и четки и так быстро растут
30
биология
горки вырытой земли, что невольно вспоминается экскаватор.
Семейные норы у барсуков — животных чистоплотных и трудолюбивых — благоустроены и чисты, как ни у кого из зверей. В них уютные гнездовые камеры — спальни, расположенные иногда в два-три этажа, на глубине от одного до трех метров, утепленные толстым слоем сухой подстилки, несколько длинных входов-выходов в виде извилистых основных и запасных галерей, отнорки-тупики для кладовых и других назначений. Кроме семейной, у каждого барсука на охотничьем участке есть несколько временных нор, более просто устроенных. Барсук постоянно расширяет, благоустраивает, ремонтирует свою квартиру, просушивает «постель». Особенно он старается привести свое жилье в порядок перед спячкой. Весной работы прибавляется с весенними паводками.
Барсуки выбирают место для нор на южном склоне гор или оврага.
Границы участка помечены. Пришельцы-бродяги изгоняются, но с соседями ссор барсуки не затевают. В момент опасности барсук может постоять за себя. У него крепкие зубы, сильные челюсти, и если цапнет за ногу собаку или волка, то нога будет долго болеть. Окончательное спасение — это нора с ее секретными ходами. Места обитания барсука самые разнообразные: хвойные, лиственные леса, поля, овраги и т.д. Обязательное условие — разнообразный корм, удобное место для нор и близость воды.
Барсук очень похож на медведя. Он такой же толстый, неуклюжий увалень. И следы похожи на медвежьи, только поменьше, и ходит вперевалочку, косолапя. На зиму оба запасают много жира и засыпают на несколько месяцев.
Барсук бодрствует в сумерки и ночью, и чем темнее ночь, тем он активнее. Прежде чем выйти из норы, барсук долго прислушивается, наверх выходит, лишь убедившись в полной безопасности.
У барсука характерная манера поиска пищи: он почти все время роется в лесной подстилке и земле. А это полезно лесу: взрыхляется почва и одновременно уничтожается много вредителей. Барсук всеяден, питается как самыми разнообразными растениями, так и мелкими животными. Интересно, что яд змей на барсука не действует.
справочник школьника 31
Весной появляется потомство, которое прозревает лишь через месяц. Мамаша очень заботлива, она даже малышей выносит на солнышко — закаливание по всем правилам. Кормит молоком, затем корм приносит в нору, а позже учит добывать его, искать. К осени молодежь достигает в весе 10 кг и начинает самостоятельные походы в лес
Большинство молодых барсуков-первогодков на зиму залегают в спячку в материнской норе
БЕГЕМОТЫ — семейство нежвачных парнокопытных. Бегемот по-другому называется гиппопотам, что означает «речная лошадь», как назвали это существо древние греки. Его чудовищное тело, которое вполне подошло бы какой-нибудь исполинской свинье, опирается на короткие ноги-тумбы. В длину тело бегемота
достигает четырех метров. Некогда бегемоты были широко распространены почти по всей Африке. Сейчас они сохранились лишь в Южной и Центральной Африке, главным образом в национальных парках.
Бегемоты живут стадами по 10—40 голов. Вся жизнь проходит в воде. Здесь они рождаются, здесь находят свою смерть и покидают водоемы лишь для того, чтобы погреться на солнце. Кожа бегемотов покрывается особой слизью, предохраняющей от воздействия ультрафиолетовых лучей
Быстрых и глубоких рек бегемоты избегают. Им необходимо, чтобы ноги стояли на дне, а голова доставала до поверхности. На поверхность воды они выставляют глаза, уши и ноздри При погружении в воду специальные кла
паны закрывают ноздри, а уши прижимаются к голове Настоящих врагов, кроме человека, у бегемотов нет
Бегемоты растительноядны, в поисках пищи не удаля
ются далеко от воды
БЕЗЗУБКИ — род пресноводных двустворчатых моллюсков. Раковина до двадцати сантиметров, обычно тонкостей-
32
биология
ная, внутри с перламутром. Замковых зубов нет. Раздельнополы, из оплодотворенных яиц, которые самки вынашивают в жабрах, выходят тысячи личинок. Выброшенные из материнского организма, они долгое время парят в воде, а затем прикрепляются к покровам и жабрам рыб, где до превращения во взрослую особь ведут паразитический образ жизни.
Беззубки малоподвижны. Нога у двустворчатых моллюсков весьма неуклюжа и напоминает по форме топор или клин. Чаще всего двустворчатые моллюски неподвижно лежат, но при движении видны волнообразные сокращения мышц, пробегающие по подошве ноги.
Беззубки питаются пассивно — органическими частицами и микроорганизмами, которые поступают с током воды в мантийную полость. Эти моллюски входят в цепи питания различных биоценозов. Они являются хорошими фильтраторами воды, очищая ее от взвешенных частиц. Иногда беззубки идут на корм скоту.
БЕЗУСЛОВНЫЕ РЕФЛЕКСЫ - видовые рефлексы, относительно постоянные, стереотипные, генетически закрепленные реакции организма на внутренние и внешние раздражители, осуществляемые при посредстве ЦНС (центральной нервной системы). Термин «безусловные рефлексы» введен И.П.Павловым для обозначения рефлексов, безусловно возникающих при действии раздражителей на рецепторы (отдергивание руки при уколе пальца и др.). Возбуждение от рецептора передается эффектору по пути, который называется рефлекторной дугой. Безусловные рефлексы обеспечивают приспособление животного к постоянным, привычным для него условиям среды.
Рефлексы изменяются в ходе фило- и онтогенеза, зависят от влияния на них других рефлексов, состояния ЦНС, эндокринной системы и других факторов. Безусловный рефлекс в «чистом виде» — сосательный рефлекс у новорожденных, который с возрастом утрачивается. По мере созревания организма появляются новые рефлексы
У взрослых животных безусловные рефлексы «обрастают» условными рефлексами. Чтобы выработался условный рефлекс, условный раздражитель надо подкреплять безусловными раздражителями.
справочник школьника 33
Например, звон ножей и вилок в столовой вызовет отделение слюны у человека лишь в том случае, если этот звон один или несколько раз подкреплялся едой. Звон ножей и вилок в нашем случае является условным раздражителем, а раздражителем, вызывающим слюноотделительный безусловный рефлекс, является пища.
БЕЛКИ (протеины) — высокомолекулярные органические соединения, построенные из остатков аминокислот. Бесконечное разнообразие белковых молекул, обусловленное различной последовательностью аминокислотных остатков, определяет различия их пространственной структуры, химических и физических свойств.
Первый белок, с которым мы знакомимся в своей жизни, — это белок куриного яйца, альбумин. Он хорошо растворим в воде, а при нагревании
Схема строения белковой молекулы.
1 — первичная; 2 — вторичная, 3 — третичная, 4 — четвертичная структура белка.
сворачивается.
Волосы, ногти, шерсть, перья, кожа состоят из другого белка — кератина. А белок пепсин, содержащийся в желудочном соке, сам способен разрушать другие белки (при пищеварении). Белок интерферон применяется при лечении насморка и гриппа, так как убивает вирусы, вызывающие эти болезни. Чем сложнее организм, тем больше белков он содержит. Выделяют простые белки (протеины), котбрые состоят только из аминокислот, и сложные (протеиды), в состав которых кроме аминокислот входят углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты.
Биологическая активность белков обусловлена их необыкновенно гибкой, пластичной структурой. Различают следующие уровни структуры белков:
2 Биология
34
биология
а) первичная структура (последовательность аминокислотных остатков в полипептидной цепи);
б) вторичная (укладка полипептидной цепи в спиральные участки);
в) третичная (трехмерная пространственная упаковка полипептидной цепи);
г) четвертичная (связь нескольких полипептидных цепей в единую структуру).
Наиболее устойчива первичная структура, остальные легко разрушаются при изменении нормальных условий.
В зависимости от выполняемой функции белки могут быть:
а) структурные — коллаген, компонент соединительной ткани, костей, сухожилий, хряща. Белок склеротин входит в наружный скелет насекомых. Белки мукопротеины — в состав синовиальной жидкости, которая выделяется в суставные сумки.
б) ферменты — в каждой живой клетке происходят сотни биохимических реакций. Ферменты ускоряют реакции. Почти все они являются белками. Фермент трипсин катализирует расщепление белков, поступивших с пищей. Жиры расщепляются специальными ферментами до простых веществ в желудке и кишечнике. Каждая молекула фермента способна осуществлять до нескольких тысяч операций расщепления веществ в минуту. В ходе этих реакций ферментный белок не расходуется. Ферменты хорошо работают при нормальных условиях и концентрации ионов водорода.
в) регуляторные белки. Часть гормонов животных и человека являются белками. Гормон поджелудочной железы — инсулин — регулирует обмен глюкозы.
Известна большая группа белковых факторов роста, которые активируют ферменты синтеза ДНК в клетках и, таким образом, усиливают деление клеток.
Избыточный синтез факторов роста может приводить к интенсивному делению клеток — к их злокачественному росту. Это происходит из-за изменений в структуре генов, ответственных за факторы роста, под действием изменения среды.
г) Белки — средства защиты При попадании бактерий и вирусов в кровь организмов происходит выработка специальных защитных белков — антител. На каждый
справочник школьника
35
чужеродный белок организм вырабатывает специальные «антибелки» — антитела. Антитела «узнают» только чужеродный белок и реагируют на него. Такой механизм сопротивления возбудителям заболеваний называют иммунитетом.
Защитный белок тромбин участвует в процессе свертывания крови
БЕНТОС — совокупность организмов, обитающих на грунте и в грунте морских водоемов. Бентос делят на растительный и животный (зообентос). Зообентос составляют прикрепляющиеся к субстрату животные — губки, гидроиды, актинии и др., а также плавающие вблизи дна креветки, голотурии, придонные рыбы.
Основу мелководного бентоса составляют водоросли, простейшие организмы. Биомасса бентоса убывает с глубиной. В пресных водоемах бентос качественно и количественно беднее, чем в морских. Из животных в него входят простейшие, губки, пиявки, моллюски, ракообразные Дополняет его и фитобентос — цветковые водные растения (кувшинки, рогоз, тростник и др.). Бентос служит пищей для рыб и животных.
БЕРКУТ — птица рода орлов. Беркут стал героем бесчисленных сказаний, мифов, легенд, поэм, вошел в государ- Ад
ственные гербы как символ могущества /И и власти. Длина птицы достигает 1 м, a (WraO размах крыльев 2 м. Весит беркут до 6 кг. Обитает на всей территории России, но повсюду этих птиц становится мало из-за малой плодовитости, хозяйствен-ной деятельности человека и прямого истребления птиц.
Беркуты имеют необычайно острое зрение, зайца видят на расстоянии свыше 4 км. Охотятся беркуты парами Половозрелым беркут становится в возрасте 3—4 лет самец и самка неразлучны годами. Строят большие гнезда на которые идет около центнера веток. Гнезд у пары
36
биология
беркутов несколько, видимо, это необходимо для избавления от насекомых, которых много в гнездах.
Беркут хорошо приручается для охоты. Он может брать крупную дичь — молодых волков, лис.
В Киргизии находится питомник редких хищных птиц. Здесь проводят и обучение птиц для охоты.
БЕСПОЛОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ — деление, самый простой и самый распространенный способ бесполого размножения. Так размножаются все одноклеточные организмы. При этом новорожденные особи являются точными копиями своего родителя.
Всем известно, что из половинок разрубленного дождевого червя вырастают два новых червя. Так могут размножаться многие примитивные животные: морские звезды, кишечнополостные, черви. Из каждого луча рассеченной морской звезды вырастает новая особь. У позвоночных животных бесполое размножение не встречается. Бесполое- размножение редко бывает единственной формой размножения особей данного вида и, как правило, осуществляется наряду с половым размножением.
Растения могут размножаться побегами, частями стебля, корня или листа. Очень часто встречается размножение с помощью «усов» (у земляники). В этих случаях также признаки передаются от одной родительской особи. Бесполое размножение у растений генетики используют для сохранения определенных признаков.
БИЗОН — млекопитающее рода зубров. В начале XVIII века, когда европейцы интенсивно заселяли Северную Америку, на ее просторах обитало около 60 млн. бизонов — больше, чем людей.
Но часто безобидных бизонов убивали лишь затем, чтобы вырезать из туши быка небольшой кусок мяса для жаркого на завтрак. К началу XIX века в США не осталось ни одного вольного бизона. Инициатива спасения бизонов принадлежит индейцам, которых веками эти животные не только кормили и одевали, но и доставляли им почти все необходимое в их скромном обиходе: сухожилия для луков, "I куры и т д
справочник школьника
37
В 1873 году индеец по имени Койот поймал двух разнополых бизонов, через 23 года в стаде Койота было уже 300 бизонов. В начале XX века стадо было куплено правительством США, животных переселили в Йеллоустонский национальный парк. Больше бизонам вымирание не грозит.
Живут бизоны небольшими стадами, самки — отдельно от самцов. Они быстры и подвижны, способны нестись со скоростью 50 км/ч (см. Зубр).
БИОГЕОЦЕНОЗ — совокупность организмов разных видов и различной сложности организации с факторами среды их обитания. В процессе совместного исторического развития организмов разных систематических групп образуются динамичные, устойчивые сообщества.
Совокупность всех живых организмов биогеоценоза — биоценоз — включает продуцентов (земные растения), образующих органическое вещество, а также консументов (животные) и редуцентов (микроорганизмы), живущих за счет готовых органических веществ и осуществляющих их разложение до простых веществ, которые снова используются, усваиваются растениями.
В биогеоценоз входят также: приземный слой атмосферы с ее газовыми и тепловыми ресурсами, почва, вода и др химические компоненты, участвующие в биотическом круговороте. Постоянный приток солнечной энергии — необходимое условие существования биогеоценоза. Каждый биоценоз характеризуется определенной однородностью абиотической среды и составом почвы.
В биогеоценозе осуществляется биогенный круговорот веществ. Он является незамкнутой и динамичной экосистемой (то есть постепенным накоплением массы живого вещества и усложнением структуры). Рациональное использование и охрана природных биогеоценозов невозможны без знания их структуры и функционирования.
БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА вод — метод очистки бытовых и промышленных сточных вод, основанный на способности организмов (бактерий и др.) к разрушению загрязнений органического происхождения
38
биология
Аэробная (с участием кислорода) минерализация протекает на полях орошения, каналах, биофильтрах и т.д.
Бактерии осуществляют разложение растворенных веществ, а простейшие удаляют тонкие взвеси и поедают патогенных бактерий. При анаэробной (бескислородной) минерализации используют железобетонные емкости для сбраживания органических загрязнений при помощи метанообразующих бактерий.
При полной биологической очистке достигается удаление окисляемых веществ, увеличивается прозрачность воды, снижается ее зараженность патогенными бактериями. Для разложения «негниющих» синтетических веществ, находящихся в промышленных стоках, используют специальные микроорганизмы, полученные путем мутагенеза.
Для очистки промышленных вод используют организмы, накапливающие те или иные вещества, например железобактерии — железо и марганец. Моллюски очищают от взвесей загрязненные водоемы, водоросли диатомеи накапливают кремний.
Инфузория туфелька, а также дафнии и циклопы — самые большие помощники в очистке воды. Чем они только не питаются! Быстро гонят воду своими ножками и фильтруют ее. Ведь ножки у них покрыты щетинками, а эти щетинки и есть самый лучший фильтр. Попались бактерии — съедают их, попались водоросли и простейшие — тоже неплохо. Съедая бесчисленное множество мельчайших животных и растений, используя органические молекулы для построения своего тела, дафнии и циклопы быстро очищают воду и минерализуют до 60% органических веществ.
Фильтруют воду также двустворчатые моллюски беззубки и перловицы.
БИОЛОГИЧЕСКИЕ РИТМЫ — периодически повторяющиеся изменения интенсивности биологических процессов и явлений. Они присущи всем живым организмам и отмечаются на всех уровнях организации жизни. Ритмы у растений могут быть суточные (движения листьев) и сезонные (опадение и распускание листвы и т.д.). Ритмы животного — суточные (бодрствование, сон), сезонные
справочник школьника 39
(линька, миграции, брачный период и т.д.). Ритмический характер могут носить колебания численности популяций.
Биологические ритмы наследственно закреплены и являются важнейшими факторами естественного отбора и адаптации организмов.
Ритмы, задаваемые внутренними «часами», называются эндогенными — в отличие от экзогенных, которые регулируются внешними факторами. Но большинство биологических ритмов смешанные. Главным внешним фактором, регулирующим ритмическую активность, является длина светового дня. Конкретная природа «часов» неизвестна, но нет сомнений, что здесь действует какой-то физиологический механизм, который может включать как нервные, так и эндокринные компоненты.
Влияние фотопериода широко исследовалось в связи с поведением млекопитающих, птиц и насекомых. Хотя он, несомненно, играет важную роль в контроле таких видов активности, как подготовка к зимней спячке у млекопитающих, перелеты у птиц и диапауза у насекомых.
У некоторых животных существуют лунные и приливные ритмы.
Поведение многих насекомых, ведущих полностью наземный образ жизни контролируется, по-видимому, эндогенными ритмами, связанными с чередованием света и темноты.
Биологические ритмы с периодом около 24 часов называют циркадианными или околосуточными ритмами. Суточные ритмы контролируются каким-то эндогенным механизмом — «биологическими часами», ход которых настраивается внешними факторами.
Суточные ритмы имеют разнообразное адаптивное значение, специфическое для каждого вида и, в частности, связанное с ориентацией. Такие существа, как рыбы, птицы, насекомые, мигрирующие на большие расстояния, используют в качестве компаса солнце и звезды Другие животные, пчелы, муравьи ориентируются по солнцу при поисках пищи и возвращении домой
Примером ситуации, когда присущий человеку физиологический суточный ритм отклоняется от естественного чередования дня и ночи, может служить «сдвиг фаз», с которым все чаще приходится сталкиваться пассажирам дальних авиалиний.
40
биология
БИОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ — видимое свечение живых организмов, связанное с процессами их жизнедеятельности и обусловленное у значительного числа видов ферментативным окислением особых веществ — люциферинов. Данное свойство известно у бактерий, грибов, представителей разных типов животных. Особенно многочисленны светящиеся формы среди ракообразных, рыб.
Продолжительность свечения варьируется от длительного до коротких вспышек. Свечение — это хемилюминесценция: в ходе химической реакции выделяется энергия, которая не теряется в виде тепла и синтеза веществ, а превращается в энергию электронного возбуждения молекул, способных выделять ее в виде фотонов.
Кроме люциферина и фермента люциферазы, для осуществления свечения насекомым необходим кислород, АТФ и ионы магния. Энергия, освобождающаяся при гидролизе АТФ, видимо, активирует люциферин, происходит окисление с испусканием света. В некоторых случаях свечение не связано с люциферазной реакцией. Например, свечение медузы возникает при взаимодействии белка (эк-варина) с ионами кальция, при отсутствии кислорода.
Биолюминесценция используется для освещения и приманки добычи (у глубоководных рыб), для предостережения, отпугивания, отвлечения хищников, а также в качестве сигнала в брачный период.
Один из примеров биолюминесценции — свечение моря. Оказалось, что оно объясняется результатом жизнедеятельности особых микробов. Свечение у них — это особая форма освобождения энергии при окислительных процессах.
Ч.Дарвин во время путешествия на корабле «Бигль» описывал:
«Дул свежий ветер, и каждая волна с пенистым гребнем наверху светилась бледным фосфорическим светом. Перед носом корабля, рассекающего волны, вздымались две струи как бы из жидкого фосфора, а сзади тянулся светлый след, напоминая Млечный путь Насколько было видно вокруг, всюду светились гребни волн »
Такое же свечение микроорганизмов — фотобактерий наблюдают и на Севере Великий путешественник Ф. На
справочник школьника
41
нсен во время полярной экспедиции видел в лунках, пробитых во льду Ледовитого океана, свечение воды.
Светящиеся микробы чаще всего обитают в морской «оде. Когда вода смывает светящихся микробов с поверхности рыб или животных, наблюдается исключительная по своей эффектности картина светящегося моря.
Полагают, что свечение впервые возникло на стадии перехода от анаэробных форм жизни к аэробным.
БИОМАССА — суммарная масса особей вида, группы видов или сообщества организмов, выраженная в единицах массы сухого или сырого вещества, отнесенных к единицам площади или объема местообитания. Она зависит от размеров организмов и необходимой для жизни площади. Плотность жизни создает борьбу организмов за площадь, пищу, воздух, воду.
На суше Земли от полюсов к экватору биомасса постепенно увеличивается. Цепи питания, переплетаясь, образуют сложную сеть передачи химических элементов и энергии.
Все обитатели почвы производят почвообразовательную работу, участвуют в создании ее плодородия.
На долю растений океана приходится около 1/3 фотосинтеза на всей планете. Физиологические свойства и химический состав вод океанов весьма постоянны и создают среду, благоприятную для жизни. Взвешенные в воде одноклеточные водоросли и мельчайшие животные образуют планктон. Обитателей дна называют бентосом.
В Мировом океане живой биомассы в 1000 раз меньше, чем на суше. Во всех частях Мирового океана имеются микроорганизмы, разлагающие органические вещества до минеральных.
БИОСФЕРА как носитель жизни возникла с появлением живых существ в результате эволюционного развития планеты.
Учение о биосфере создано В.И.Вернадским, который является основоположником метода определения возраста Земли по периоду полураспада радиоактивных элементов Он впервые раскрыл огромную роль пястей,*” <
42
биология
и микроорганизмов в перемещении химических элементов земной коры.
Биосфера имеет определенные границы. Верхняя граница биосферы находится на высоте 15—20 км от поверхности Земли. Она проходит в стратосфере. Основная масса живых организмов находится в нижней воздушной оболочке — тропосфере. Наиболее населена самая нижняя часть тропосферы, до 70 м.
Нижняя граница жизни проходит по литосфере на глубине до 3 км. Жизнь сосредоточена в основном в верхней части литосферы — в почве и на ее поверхности. Водная оболочка планеты (гидросфера) занимает до 71% ее поверхности.
В разных частях биосферы плотность жизни не одинакова. Наибольшее количество организмов у поверхности литосферы и гидросферы. Содержание биомассы изменяется по зонам. Максимальную плотность имеют тропические леса, незначительную — льды Арктики и высокогорные области Растительные и животные организмы, находясь во взаимосвязи с неорганической средой, включаются в непрерывно происходящий круговорот веществ и энергии.
При разложении растений и животных азот выделяется в виде аммиака. Нитрифицирующие бактерии превращают аммиак в соли азотистой и азотной кислот, которые усваиваются растениями. Некоторые азотфиксирующие бактерии способны усваивать атмосферный азот
Круговорот воды в природе
справочник школьника
43
При разрушении горных пород освобождаются фосфаты, которые также вовлекаются в круговорот веществ. Вместе с остатками отмерших организмов фосфаты погружаются на дно. Одна часть из них используется, а другая теряется в глубинных отложениях.
Углерод включается в круговорот благодаря деятельности бактерий, разрушающих мертвые остатки растений и животных. В результате круговорота веществ в биосфере происходит непрерывная биогенная миграция элементов.
Большим разнообразием органических соединений характеризуется состав самих организмов. Благодаря живому веществу на планете образовались почвы и органоминеральное топливо.
Человек — часть биомассы, потому влияние антропогенного фактора в биосфере — огромное. Антропогенные воздействия ставят под угрозу поддержание равновесия в биосфере всех веществ.
БИОТЕХНОЛОГИЯ — использование живых организмов и биологических процессов в производстве. Термин «биотехнология» получил широкое распространение с середины 70-х годов XX века, хотя такие отрасли биотехнологии, как хлебопечение, виноделие, пивоварение, сыроварение, основанные на применении микроорганизмов, известны с незапамятных времен. Современная биотехнология характеризуется использованием биологических методов для борьбы с загрязнением окружающей среды (очистки вод), для защиты растений от вредителей и болезней, производства антибиотиков, гормональных препаратов.
Развитие генетики позволяет получать ранее недоступные препараты (инсулин, гормон роста, интерферон и др.). К достижениям биотехнологии можно отнести применение иммобилизованных ферментов, получение синтетических вакцин, использование клеточной технологии в племенном деле.
БОБОВЫЕ — семейство, включающее деревья, кустарники, травы. Цветки бобовых похожи на парусные лодочки или мотыльки: два боковых лепестка называют крыльями
44
биология
или веслами, третий, самый крупный, — j парусом, а два нижних, сросшихся вмес-те, — лодочкой. Плод — боб. луК
Люди издавна заметили, что почва, на /[я которой растут бобовые, становится пло-дороднее. Засевать поле люцерной — все дг|| 1Ц» равно что вносить навоз. На корнях рас- /ыЭ ЖНа
тений бобовых есть клубеньки — «кварти- /Жд W|l
ры для микробов», усваивающих азот из 'И|
воздуха. Благодаря союзу с бактериями 'ШкАм Цу бобовые богаты белками.
Травоядные животные зачастую специально выискивают на пастбище участки, поросшие клевером и люцерной, обходя другие травы. Много белков и в люпине, горохе, фасоле, арахисе. В семенах арахиса до 60% масла и до 37% белка.
Иностранец, угощающийся в китайском ресторане творогом и сыром, часто не подозревает, что все эти и другие блюда делаются из сои. В них рекордно много белка — до 45% и до 20% жира.
Это семейство включает и лекарственные травы: солодка, термопсис. Ядовитые растения — калабарские бобы.
Соя известна людям давно. В Китае ее выращивали 6 тысяч лет назад, потом она попала в Японию и Корею. Но в Европе она появилась лишь в XVIII веке. А вот широкую
известность и популярность она получила во всем мире лишь в нашем XX веке, так как белка в сое до 50%. Все бобовые растения — ценный корм для животных, которые перерабатывают их в животный белок. Вырастить сою не так-то просто. Ее вегетационный период от 75 до 200 дней. Она очень любит тепло и влагу. Нельзя выращивать ее несколько лет подряд, так как развивается бурая гниль стеблей. Соя боится гербицидов.
Из соевой муки кулинары пекут хлеб, печенье, добавляют ее к мясу, в колбасу, соусы.
Поджаренная мука сои заменяет кофе и идет на приготовление шоколада, печенья, сухарей. Из соевых семян получают и молоко, даже сливки! Все растение используется целиком в хозяйстве
Мышиный горошек относится к семейству бобовых или мотыльковых. Цветок горошка похож на мотылька или, скорее ча кораблик, поэтому эти пять лепестков так и
справочник школьника
45
названы: парус, весла*и лодочка. В глубине цветка есть сладкий нектар, привлекающий насекомых — опылителей. Много нектара выделяется и у горошка посевного. Считается, что горошки выделяют внецветковый нектар для подкормки муравьев, защищающих растения от других насекомых, которые могут причинить растению вред. Маленький мышиный горошек кажется уменьшенной копией крупного «юсевного гороха. И если крупный горох люди выращивают для себя, то мелкий, конечно, растет на лугах для мышей и воробьев — так кажется, когда смотришь на «кукольный» горошек. Видимо, и в давние времена он производил такое же впечатление растения для животных, потому и стали его называть не горохом, а горошком, да* еще мышиным, гусиным, -воробьиным. Тонкий стебель может достигать в длину до полуметра. Множество побегов отходит от главного стебля, и все они несут густые кисти фиолетово-голубых мелких цветков. Корневище горошка с длинными подземными ветвями усажено мелкими клубеньками. В них поселяются бактерии, способные усваивать азот из воздуха. Горошек — хорошая луговая трава. Он богат белками.
БОБРЫ — род грызунов. Длина тела до 1 метра, вес до 30 кг. Внушительный зверь с ценным мехом. Для непромокаемости шкура смазана маслянокислым веществом. После каждого купания бобр тщательно ее чистит и напомаживает. Хвост голый, лопатообразный.
Разводят бобров повсеместно в водных бассейнах рек, прудов. Активны бобры ночью и в сумерках, зимой активность понижена,
водоемов или строят «хатки» из веток, обрубков деревьев и земли, а также плотины на мелководье.
Хатку или нору каждая семья строит для себя самостоятельно. А вот плотину бобры строят коллективно, усилиями всех живущих в акватории семей. Трудятся с исключительным энтузиазмом По окончании работ один из наиболее опытных зверей обходит весь ' ” Гсток работ,
Роют норы в берегах
46
биология
обнюхивая каждый ком глины, каждую вновь уложенную палку.
Раз в год бобры рождают 3—5 детенышей, зрячих, покрытых шерстью. Питаются корой, ветками мягких лиственных пород.
БОРЬБА ЗА СУЩЕСТВОВАНИЕ — одно из основных понятий в теории эволюции Ч.Дарвина, которое он употреблял для обозначения всей совокупности отношений между особями и различными факторами внешней среды. Эти отношения определяют успех или неудачу данной особи в выживании и оставлении потомства и включают внутривидовую и межвидовую конкуренцию, а также отношения хищник — жертва, взаимодействие организмов с факторами внешней среды и др.
Важнейшей формой борьбы за существование Дарвин считал внутривидовую конкуренцию, поскольку особи одного вида обладают сходными жизненными потребностями. Результатом борьбы за существование на основе наследственной изменчивости организмов является естественный отбор.
Термин «борьба за существование» нельзя использовать для оправдания противоречий и конфликтов в человеческом обществе, так как он полностью игнорирует имеющиеся в нем закономерности социального развития.
БРУСНИКА — растение семейства вересковых, не более 20—25 сантиметров, стебелек тоненький, но как же плотно сидят на нем листья, цветки, плоды! На одном стебельке — кустике нанизано около 20 кожистых упругих листочков и до 20 и более крупных, по 4—6 миллиметров, цветков.
Брусника широким кольцом опоясывает северное полушарие от Арктики до степей. Растет по равнинам, поднимается в горы, подступает к берегам океанов.
Ягоды брусники — хранилище полезных веществ и элементов. В них есть сахар, кислоты, витамины, пектиновые, дубильные, красящие и другие вещества. Ягоды брусники могут лежать долго и не теряют своего вкуса, не портятся В плодах содержится бензойная кислота, которая
справочник школьника
47
предохраняет ягоды от гниения, но только зрелые, а недозрелые быстро портятся.
Есть в ягодах яблочная, лимонная, муравьиная и щавелевая кислоты. Зрелые свежие ягоды брусники обладают бактерицидным свойством.
Целебны и листья брусники. Настои из листьев употребляют в народе при заболеваниях почек, ревматизме, подагре, туберкулезе, от кашля, как вяжущее при заболевании желудка.
БРОНТОЗАВР — вымерший динозавр, по-гречески «громовой ящер» Когда он шел по земле, то она будто бы дрожала и гремела
За четыре миллиарда лет существования жизни Земля не знала других столь же крупных созданий, как брахиозавр и бронтозавр. Правда, у них была проблема с передвиже.-нием. Четыре кривые колонны-ноги гнулись под тяжестью громадного тела. Потому они и на сушу-то почти не выходили Дни и ночи бронтозавр проводил в озерах и болотах. И все ел и ел разные водяные растения.
Длина «громового» чудовища — 20 м, а вес, наверное, 40 т
Хвост и шея у бронтозавра непомерно длинные, голова очень маленькая. Вес мозга — всего граммов четыреста Особым умом бронтозавр, по-видимому, не отличался Зато жил долго Полагают, что он жил до двухсот лет
БРЮХОНОГИЕ МОЛЛЮСКИ - улитки, самый многочисленный и разнообразный класс раковинных моллюсков Тело асимметричное, разделяется на туловище (нога и внутренностный мешок) и хорошо развитую голову которую втягивают в раковину Нога имеет ползательную подошву; плавное скольжение облегчается слизью, выделяемой специальной железой. Внутренностный мешок завит в спираль, покрыт мантией и раковиной. На голове ротовое отверстие и пара щупалец. Раковины разнообразной формы. Органы дыхания водных брюхоногих — одна перистая жабра; у наземных моллюсков — легкое. Нервная система диффузно-узлового типа. Есть орган равновесия (статоцисты), органы химического чувства — осфрадии.
48
биология
Наиболее богаты видами прибрежные зоны тропических морей и умеренных широт.
Многие моллюски — промежуточные хозяева гельминтов (паразитов человека). Ряд сухопутных форм повреждает сельскохозяйственные культуры. Некоторые брюхоногие являются объектом промысла, раковины идут на различные украшения.
При наступлении холодов или засухи улитка втягивает свое тело в глубь раковины, затягивает слизью отверстие, замедляются жизненные процессы.
БУЙВОЛЫ — род семейства полорогих.
Индийский буйвол относится к числу самых крупных быков. Его огромные рога, длиной порой более 2 метров каждый (самые длинные рога в мире), направлены назад. Животные привязаны к воде и водятся лишь вблизи рек и болот, охотно питаются водными растениями и всю светлую часть дня проводят в воде, погрузившись в жидкую грязь. Индийский буйвол с незапамятных времен одомашнен и широко используется в странах с жарким климатом. На буйволах ездят, пашут, возделывают рисовые плантации. Большим спросом пользуется молоко буйволиц. Оно содержит в 2—3 раза больше жира, чем коровье.
БУРЕВЕСТНИКОВЫЕ - се- у
мейство морских птиц.
В гнездах буревестников почти всегда только одно белое, очень большое яйцо — втрое круп-нее куриного. Птенец подвижный р . и злобный, готовый защищать « себя. Выброшенная из клюва во- * нючая струя — остатки полупере-варенной пищи — останавливает нападающего.
Днем взрослые буревестники охотятся над морем, ночью прилетают и кормят птенцов. Кочевки к берегам Японии и Камчатки взрослые и молодые буревестники совершают раздельно.
справочник школьника
49
Проходят годы скитания, но когда всесильный инстинкт продления рода заговорит в них, молодые птицы летят на острова, где сами появились на свет.
Умение находить дорогу над лишенными ориентиров океанами у буревестников поразительное. Одну птицу увезли за 5 тыс. км, из Англии в Америку, и там выпустили; через 12 дней птица вернулась в свое гнездо на маленьком острове у берегов Уэльса.
БУРЫЕ ВОДОРОСЛИ
В бурых водорослях преобладают желтые и бурые пигменты. К числу этих водорослей принадлежат самые крупные водоросли в мире (макроцистис), до 60 м в длину; каждый день они вырастают на 0.5 метра. Чарльз Дарвин сравнивал их заросли с наземными тропическими лесами.
Промышленная заготовка бурой водоросли ламинарии иногда приводит к сокращению поголовья промысловых рыб: они лишились своих мест питания и нереста...
Чаще всего бурые водоросли растут на глубине 6—15 метров, но встречаются и глубже. Наиболее знаменито скопление бурых водорослей саргассумов посреди Атлантического океана. Это место так и называется — Саргассово море. Саргассумы плавают, образуя у поверхности воды сплошные заросли, которые тянутся на километры. На плаву они удерживаются благодаря особым воздушным пузырькам.
Многие бурые водоросли имеют большое значение для человека. Более 300 лет люди добывают морскую капусту (ламинарию). Бурые водоросли являются единственным сырьем получения йода. Из бурых водорослей получают альгинаты (питательная среда) для микробиологических опытов.
50
биология
в
ВАКУОЛИ — полости в цитоплазме животных и растительных клеток, ограниченные мембраной и заполненные жидкостью В цитоплазме простейших находятся содержащие ферменты пищеварительные вакуоли и выполняющие функции осморегуляции и выделения сократительные вакуоли.
У растений вакуоли — производные эндоплазматической сети — окружены полупроницаемой мембраной — тонопластом.
Вся система вакуолей растительной клетки называется вакуомом, который в молодой клетке представлен системой канальцев и пузырьков, по мере роста и дифференцировки клетки они увеличиваются и сливаются в одну большую центральную вакуоль. Клеточный сок вакуоли — водянистая жидкость, содержащая органические и неорганические вещества. Функции вакуоли, регуляция водно-солевого обмена, поддержание тургорного давления в клетке, накопление запасных веществ и выведение из обмена токсичных веществ
ВАРАНОВЫЕ — семейство крупных ящериц. Ископаемые остатки гигантских (до 10 м) предковых форм известны из плейстоцена.
Длина современного варана, живущего на о. Комодо, достигает 3 метров. Охота на них запрещена.
Эти исполинские ящерицы — истинные крокодилы, если судить по тому, кого и как они едят. Из засады нападают на оленей, кабанов, обезьян и др. животных. Опасны для людей. Но в неволе гигантские вараны послуш-
справочник Школьника 51
ны и ведут себя мирно даже среди толпы посетителей зоопарков.
Комодские вараны роют норы единой до 5 метров, в них отсиживаются прохладными вечерами и ночами. Там же самки откладывают яйца — до 25 штук и весом каждое до 200 граммов.
Плавают вараны хорошо и не раз добирались по морю до ближайших островов. Полосатый варан полчаса может оставаться под водой, а нильский — целый час.
Вараны, живущие в тропических лесах, хорошо лазают и даже прыгают с высоты 10—12 метров. Всего варанов около 30 видов, и все они обитают в Старом Свете. Из-за добычи вараны жестоко грызутся и царапаются. Но драки за самок не такие интенсивные.
Самый маленький варан — австралийский короткохвостый: длина его тела — четверть метра.
ВЕГЕТАТИВНАЯ НЕРВНАЯ СИСТЕМА - периферическая нервная система, регулирующая деятельность ор-ганов кровообращения, дыхания, пищеварения, выделения, обмена веществ и роста. Играет ведущую роль в поддержании постоянства внутренней среды организма и в приспособительных реакциях всех позвоночных.
Анатомически и функционально вегетативная нервная система подразделяется на симпатическую, парасимпатическую и метасимпатическую. Симпатические и парасимпатические центры находятся под контролем коры больших полушарий и гипоталамических центров.
В симпатическом и парасимпатическом отделах имеются центральная и периферическая части. Центральную часть образуют тела нейронов, лежащих в спинном и головном мозге. Эти скопления нервных клеток получили название вегетативных ядер. Отходящие от ядер волокна, вегетативные ганглии, лежащие за пределами центральной нервной системы, и нервные сплетения в стенках внутренних органов образуют периферическую часть вегетативной нервной системы.
Симпатические ядра расположены в спинном мозге. Отходящие от него нервные волокна заканчиваются за пределами спинного мозга в симпатических узлах, от ко
52
биология
торых берут начало нервные волокна. Эти волокна подходят ко всем органам.
Парасимпатические ядра лежат в среднем и продолговатом мозге и в крестцовой части спинного мозга. Нервные волокна от ядер продолговатого мозга входят в состав блуждающих нервов. От ядер крестцовой части нервные волокна идут к кишечнику, органам выделения.
Деятельность вегетативной нервной системы не зависит от воли человека.
Симпатическая нервная система усиливает обмен веществ, повышает возбуждаемость большинства тканей, мобилизует силы организма на активную деятельность. Парасимпатическая система способствует восстановлению израсходованных запасов энергии, регулирует работу организма во время сна.
ВЕГЕТАТИВНОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ - это образование новой особи из части родительской, один из способов бесполого размножения, свойственный многоклеточным организмам. Различают естественное и искусственное вегетативное размножение.
Естественное:
а) Корневищами размножаются пырей, ландыш, ирисы, купена и др. Старый отрезок ветвистого корневища отмирает, молодые его отрезки с придаточными корнями, почками и надземными побегами становятся самостоятельными растениями.
б) Луковицами — лилии, тюльпаны, нарциссы. У луковицы от донца развиваются молодые луковицы (детки). Из каждой луковицы-детки со временем вырастает новое взрослое растение. Маленькие луковички могут образовываться в пазухах листьев некоторых лилейных.
в) Надземными видоизмененными побегами (усами) размножаются ползучий лютик, лесная земляника.
г) Черенками — отломившаяся ветка тополя, ивы, попав в благоприятные условия, укореняется.
е) Корневыми отпрысками — осот и другие сорные растения размножаются корнями, на которых образуются придаточные почки, а из них развиваются побеги-отпрыски.
ж) Клубнем — картофель.
справочник школьника
53
з) Листьями — чаще всего комнатные растения: фиалка, бегония и др.
Искусственное
(применяют в практике сельского хозяйства).
1. Размножение делением:
а) кустов — сирени, спиреи и др.;
б) корневищ — канн, ирисов и др.;
в) клубней — картофеля. Деление клубня производится так, чтобы каждая часть имела глазок и запас питательных веществ;
г) корней — малины, хрена и т.д.
2. Размножение отводками, черенками.
3. Прививка, как и черенкование, основана на пересадке частей одного растения (привой) на другое (подвой) и сращивание их друг с другом.
ВЕРБЛЮДЫ — род парнокопытных животных. Крупные животные (до 800 кг) на спине один или два жировых горба. Они созданы для жизни в безводных пустынях и сухих степях, к которой приспособились прежде всего благодаря специальной «обуви»: стопы верблюдов защищены мозолистыми подушечками, которые предохраняют от ожогов горячим песком и камнями.
Верблюды неприхотливы в еде, обходятся малым ее количеством. Но главное — они спокойно переносят отсутствие воды при переходах. От пере
грева в жару их спасает густая шерсть. К тому же они могут изменять температуру своего тела днем до 40°С, а ночью до 34°С.
Жировые отложения верблюда — это настоящие «водные склады». Из 100 г жира можно получить 100 г воды. Упитанный верблюд имеет внушительный запас жира — до 120 кг. Он у него в горбах. Чем выше горб, тем больше запас жира, вся остальная часть тела свободна от жира, и верблюду не жарко.
Верблюдов всего 2 вида: азиатский двугорбый и одногорбый (дромадер — благодетель Сахары). Это животное
54
биология
незаменимо при освоении пустынь. Верблюд может нести груз, составляющий половину своего веса. Под седлом он проходит до 80 км в сутки при жаре.
Одногорбые верблюды в диком виде в природе не встречаются.
Двугорбые дикие живут в пустынях Монголии. Открыл их русский путешественник Н.М.Пржевальский. Каждую весну верблюда стригут, получают до 7 кг ценной шерсти, из которой выделываются сукна и мягкие пушистые одеяла.
Верблюдица дает ежедневно до 10—15 кг очень жирного молока. Жители пустыни питаются верблюжьим мясом, получая от каждого убитого верблюда до 240 кг мяса и до 120 кг сала. С прокладкой через пустыни железных и автомобильных дорог роль верблюда как караванного животного заметно снизилась. Зато он используется для сельскохозяйственных работ.
ВЕСТИБУЛЯРНЫЙ АППАРАТ — рецепторный аппарат, расположенный в полукружных каналах и мешочках внутреннего уха; воспринимает изменение положения головы и тела в пространстве и направление движения тела позвоночных.
Возбуждения, возникающие в рецепторах этого органа равновесия, поступают в нервные центры, осуществляющие перераспределение тонуса и сокращение мышц, в результате чего поддерживается равновесие и положение тела в пространстве.
Вестибулярный аппарат или орган равновесия постоянно находится во взаимодействии со зрительным и слуховым анализаторами. Это дает организму возможность своевременно ориентироваться в изменяющихся условиях среды.
ВИДООБРАЗОВАНИЕ — процесс возникновения новых видов посредством разветвления предковой исходной линии на несколько новых. Проблема видообразования принципиально решена ЧДарвином (1859 год) в его концепции дивергенции (расхождения признаков среди особей данной популяции). Исходная популяция образует группу форм, имеющих различную степень отклонений
справочник школьника
55
признака. При естественном отборе наибольшие возможности вь!жить и оставить потомство имеют особи с крайними, контрастными отклонениями. Промежуточные формы больше конкурируют и быстрее вымирают. Принцип дивергенции объясняет происхождение многообразия жизненных форм. Дарвин аналогичным способом объяснил образование родов, семейств и т.д.
Различают 2 способа видообразования: географическое и экологическое.
Экологическое видообразование связано с заселением новых мест обитания в пределах ареала своего вида. Новые условия будут способствовать выявлению и закреплению новых мутаций и изменению направления естественного отбора, что приведет к изменению генофонда, затем к образованию новых подвидов и т.д.
Географическое видообразование — биологическая изоляция популяции за счет препятствий к свободному скрещиванию (горы, реки, пустыни и т.д.). Такая изоляция приводит к изменению в генотипе.
ВИРУСЫ — неклеточные формы жизни. Вирусы в 50 раз меньше бактерий, находятся на грани живого и неживого. Но если их считать живыми, то они окажутся самой многочисленной формой жизни на Земле. Заражение вирусами иногда сравнивают с взятием пиратами на абордаж торгового корабля. Вирус-«пират» берет на абордаж чужое судно (клетку), меняет его «курс». По его «команде» клетка начинает производить новые вирусы. «Порабощенная» вирусом клетка обычно погибает, породив перед этим новые легионы «оккупантов».
Первооткрыватель вирусов Д.И.Ивановский выявил два их основных свойства: они столь малы, что проходят через фильтры, и их невозможно выращивать на питательных средах.
Вирусы отличаются от всех других организмов.
1 Они могут существовать только как внутриклеточные паразиты и не могут размножаться вне клеток тех организмов, в которых паразитируют.
2. Содержат лишь один из типов нуклеиновых кислот — либо РНК, либо ДНК.
56
биология
3. Имеют очень ограниченное число ферментов, используют обмен веществ хозяина, его ферменты, энергию, полученную при обмене веществ в клетках хозяина.
Среди вирусных заболеваний — грипп, энцефалит, корь, свинка, краснуха, гепатит, СПИД.
ВИТАМИНЫ
Сейчас трудно найти человека, не слышавшего слово «витамин», тем не менее до конца XIX века многие не знали о существовании этих органических соединений.
Основоположник учения о витаминах — русский врач Н.И.Лунин — в 1881 году на мышах исследовал влияние кормления искусственным молоком. В состав искусственного молока входили все известные вещества: белки, жиры, углеводы, соли (состав натурального молока). Мыши, получавшие искусственное молоко, переставали расти, теряли в весе, при более длительном кормлении — погибали. Из опыта стало ясно, что в природной пище содержатся какие-то необходимые вещества, создать которые сам себе организм не может.
Один из основных признаков витаминов — их растворимость. По этому признаку они делятся на водорастворимые и жирорастворимые.
1. Жирорастворимые:
Витамин А. При недостатке этого витамина развивается «куриная слепота». Человек или животное не видит в сумерках, хотя хорошо видит днем. Средства от этой болезни — печень, рыбий жир, морковь, желтые сорта помидоров, которые содержат каротин.
Витамин Д. При его недостатке развивается рахит, особенно у молодых организмов. При рахите в костях не откладывается известь, ноги и кости уродливо изгибаются. Помогает загорание и жирные продукты.
Витамин К. При недостатке витамина К резко снижается свертываемость крови. Это приводит к кровотечениям при чистке зубов, к носовым кровотечениям и т.д. Данный витамин ускоряет заживление ран
Источник витамина К — томаты, капуста печень животных
справочник школьника
57
Витамин Е. Недостаток этого витамина вызывает нарушения в белковом, углеводном и жировом обмене. Источник витамина — растительные масла и овощи.
2.Водорастворимые:
Витамин С — аскорбиновая кислота.
Цинга, эта болезнь, связанная с дефицитом витамина С, была известна первым путешественникам — кровоточивость десен, слабость, головокружение. Аскорбиновая кислота стимулирует образование белка — коллагена, необходимого при заживлении тканей. Основным источником витамина С являются растения.
Витамины группы В — В1,В2,Вб,В12 и др. Они входят в состав ферментов и гормонов. При недостатке витамина Bi поражаются нервы, появляется расстройство движений, паралич.
Витамин Bi не откладывается в организме впрок, его поступление с пищей должно быть равномерным. Содержится в семенах злаковых, бобовых, яйце, печени.
Витамин Вб участвует в превращениях аминокислот и в обмене углеводов. При недостатке его поражается кожа, могут быть судороги. Содержится в растениях, мясе и др.
Витамин В12. При его недостатке развивается анемия, нарушается образование эритроцитов, появляются рас-
Зродукты. содержащие различные витамины в значительна гх количества
58
биология
тезироваться микрофлорой кишечника, недостаток возникает, если она убита антибиотиками.
Существует и ряд других витаминов, способствующих сопротивляемости организма к неблагоприятным воздействиям внешней среды. Главным источником витаминов являются овощи, фрукты, ягоды, рыба растительные жиры.
ВКУС — ощущение, возникающее при действии растворов химических веществ на специальные органы. Органом вкуса являются вкусовые почки. Это микроскопические образования, расположенные на вкусовых сосочках языка, на мягком небе, на задней стенке глотки и на надгортаннике. В полости рта взрослого человека насчитывают около двух тысяч вкусовых почек.
Вкусовые почки содержат рецепторные вкусовые клетки, которые раздражаются растворенными в воде веществами. Для возникновения вкусового ощущения важно раздражение не только вкусовых, но и обонятельных рецепторов.
Существует четыре основных вкусовых ощущения: горькое, сладкое, кислое, соленое.
В ходе эволюции вкус формировался как механизм, определяющий выбор пищи. Недостаток тех или иных веществ повышает вкусовую чувствительность к ним и стимулирует их повышенное потребление.
Разные участки языка воспринимают вкус по-разному. Основание языка лучше ощущает горький вкус, а кончик языка — сладкий, соленый и кислый — края языка.
ВОДНО-СОЛЕВОЙ ОБМЕН — совокупность процессов потребления, всасывания, распределения и выделения воды и солей в организме животных и человека. Водно-солевой обмен обеспечивает постоянство осмотической концентрации, ионного состава, кислотно-щелочного равновесия и объема жидкостей внутренней среды организма (поддержание гомеостаза). У человека при общем содержании воды около 60% веса тела внутриклеточная вода составляет 40%, межклеточная жидкость — 16%, внутрисосудистая — 4%. Характер физико-химических процес
справочник школьника 59
сов в тканях определяют ионы натрия, калия, кальция, хлора и др., а также микроэлементы. Всасывание в кишечнике обеспечивает поступление солей в кровь. Соли входят в состав клеток. Соли кальция и фосфора необходимы для построения костей. Присутствие солей кальция — непременное условие свертывания крови, соли железа входят в состав гемоглобина и т.д.
Обмен солевой и водный осуществляется рефлекторными системами. При недостатке воды в организме повышается осмотическое давление тканевой жидкости. Это приводит к раздражению — осморецепторов. Импульсы от них передаются в головной мозг к центру водно-солевой регуляции. Оттуда возбуждение направляется к гипофизу, который выделяет гормоны, задерживающие воду в организме. Этот пример показывает взаимодействие нервных и гуморальных механизмов регуляции физиологических функций.
ВОДОРОСЛИ — сборная группа низших, обычно водных, растений. Для водорослей характерны наличие хлорофилла и способность к фотосинтезу. Разная окраска водорослей объясняется тем, что кроме хлорофилла в клетках могут быть и другие пигменты. Встречаются водоросли, живущие на сырых участках почвы и пнях.
Водоросли бывают одноклеточными (хлорофилла, хламидомонада и др) и многоклеточными, достига
ющими больших размеров (ламинария, макроцистис и др.). Тело их — слоевище (таллом) — не разделено на корни, стебли и листья, что отличает их от водных цветковых растений.
Наиболее примитивными по строению (не содержат оформленного ядра, хроматофоров, вакуолей) являются сине-зеленые водоросли. Красное море получило свое назва
60
биология
ние от массового развития в нем сине-зеленой водоросли триходесмиум, имеющей красноватую окраску тела.
Размножаются одноклеточные сине-зеленые водоросли делением клеток. Остальные водоросли (зеленые, бурые, красные и др.) имеют клетки с настоящим ядром и пластидами, которые называют хроматофорами.
Зеленые водоросли — одноклеточные — делятся вегетативно — простым делением. Простое деление чередуется со сложным половым (при неблагоприятных условиях, чаще осенью).
Бурые водоросли прикреплены ко дну морей, поэтому обитают вблизи берегов. Талломы их достигают нескольких метров. Бурые водоросли прошли длинный путь эволюции от примитивных нитчатых до огромных ламинарий (См. Бурые водоросли).
Красные, или багрянки, — прикрепляются к субстрату. Таллом их пластичный и нитчатый, разветвленный. В клетках, кроме хлорофилла, содержатся красные и синие красящие вещества (пигмент — фикоэритрин). Живут от мелководья до 200 метров глубины. В Черном море обитают филлофора, порфира.
Значение водорослей: создают биомассу водного бассейна планеты, цепи питания, синтезируют кислород, выделяемый в воду и в воздух.
Водоросли используют как удобрения, из них получают йод, агар-агар. Морские водоросли — основной поставщик микроэлементов человеку и животным.
«Цветение воды» при усиленном размножении водорослей отрицательно сказывается на биоценозе водного бассейна.
ВОЛЧЬИ — псовые, собачьи, семейство хищных. Длина тела от 40 см до 160 см.
Морда острая, уши стоячие. Конечности пальцеходящие, передние 5-палые, задние 4-палые. Окраска разнообразная.
Представители этого семейства встречаются на всех континентах, кроме Антарктиды. 12 современных родов.
справочник школьника
61
енотовидные собаки, песцы, большеухие лисицы, лисицы, гиеновые собаки и др. — всего 35 видов.
Моногамы, многие образуют пары на длительный срок. Размножаются раз в год. Активны в сумерки и ночью. Образуют стаи, в основном на зимний период. Добычу чаще всего преследуют, характеризуются тонко развитым обонянием. Объекты пушного промысла, пушного звероводства.
Собака — наш самый первый одомашненный зверь и самый верный друг. До сегодняшнего дня собаки — надежные помощники во многих отраслях человеческой жизни.
В настоящее время существует около 400 пород домашних собак.
ВРАНОВЫЕ
К семейству врановых относятся наиболее крупные из птиц отряда воробьиных: ворон, грач, ворона, а также более мелкие: галка, сорока, сойка.
Для них характерно плотное телосложение, сильные ноги, большой клюв. Крыло округлое или острое. Оперение черное или пестрой окраски, часто с металлическим блеском.
Места обитания этих птиц весьма разнообразны. Они населяют леса, горы, саванны от Арктики до Антарктики.
В осенне-зимнее время совершают небольшие кочевки или зимуют вблизи гнезда, могут,.мигрировать в соседние области. Многие тяготеют к жилью человека в зимний период.
Гнездятся врановые отдельными парами и колониями на деревьях, в кустах. Им свойственны сложные поведенческие реакции. Некоторые способны к звукоподражанию (могут имитировать голос человека).
Большинство из них всеядны, иногда ведут себя как настоящие хищники, нападая на грызунов, мелких птиц. Они разоряют гнезда других птиц и убивают птенцов. Поэтому в городах становится меньше певчих птиц.
Врановые — умные, удивительно интересные птицы — несут в городе санитарную службу, подбирая массу съедобного мусора. Они очень любопытны ко всему новому. < Интересно наблюдать, как вороны устраивают коллектив
62
биология
ные игры, охоту. Сколько сообразительности они проявляют, размачивая сухарь в луже!
Самая красивая представительница семейства вороновых — голубая сорока. У нее нежное голубоватое оперение и черная бархатная шапочка на голове. Любопытно, что на земном шаре она встречается только в двух местах: в Юго-Восточной Азии и на Пиренейском полуострове.
Голубая сорока постоянно держится стайками, стайками и селится, образуя гнездовые колонии. Несмотря на крупные размеры гнезд, разыскать их трудно. Сорока вьет их среди густой листвы, под прикрытием наносного плавника, повисшего на ветвях деревьев, или подбирает такой гнездовой материал, чтобы он полностью сливался с окружающим фоном.
Если насиживающей птице угрожает опасность, она неслышно слетает с гнезда и скрывается. И только постепенно развивающийся инстинкт насиживания заставляет ее терять осторожность: в последние дни перед появлением птенцов сорока устремляется навстречу приближающемуся человеку и летит прямо на него, затем бросается в сторону, но не улетает далеко, а остается поблизости на ветках, распушив оперение и издавая тревожные крики: чинль-чиль-чиль. Кончив свои гнездовые дела, сороки стайками кочуют, держась среди зарослей кустарников по берегам рек, а зимой небольшие их группки встречаются даже в городах.
А вот забавный случай, который произошел более двух веков назад. В 1719 году в Переяславле-Рязанском была поймана белая ворона, альбинос. Слух об этом дошел до Москвы, и вскоре оттуда примчался гонец с царским указом:
«Артемию Фадеевичу Кивцовскому. Ведомо нам Великому Государю учинилось, что ныне есть у тебя в поимке птица белая ворона, а по нашему Великого Государяуказу велено ту птицу взять в Москву и для взятия той птицы послан к тебе с сею нашего Великого Государя грамотою нарочно лейб-гвардии Преображенского полка солдат Василий Островский, и как к тебе сия нашего Великого Государя грамота придет, ту птицу отдай тому солдату, устроив место в чем ее можно довезти в Москву в целости, и велев дать ему на ту птицу в дорогу довольно
справочник школьника 63
корма, подводу и провожатых, чтоб ей в дороге какой гибели не учинилось...»
Ворона была доставлена к Петру I. Впоследствии ее чучело находилось в знаменитой петербургской Кунсткамере среди множества различных диковинок
64
биология
г
ГАСТРИН — гормон, вырабатываемый клетками слизистой оболочки пилорической части и дна желудка; обнаружен в кишечнике и в гипофизе ряда животных. По химической природе — полипептид, состоящий из 17 аминокислотных остатков.
Гастрин участвует в регуляции функций пищеварительных органов: стимулирует секрецию соляной кислоты в желудке, усиливает секрецию желудочного сока, желче-выделение, изменяет тонус и двигательную активность желудка и кишечника.
При повышении уровня соляной кислоты в содержимом желудка (до рН<3) выделение гастрина тормозится. Осуществлен химический синтез гастрина.
ГАТТЕРИЯ — единственный представитель отряда клювоголовых рептилий, доживший до наших дней. Известна с мелового периода. Внешне напоминает ящерицу. Тело массивное, оливково-зеленое, до 76 см в длину, весом до 1 кг. Голова большая, конечности пятипалые. Вдоль спины и хвоста невысокий гребень из треугольных чешуй. Живет в норах глубиной до 1 метра. На верхней стороне головы у гаттерии позади глаз находится своеобразный орган — третий глаз, поменьше и покрытый тонкой кожей, — на темени. У этого глаза гаттерии есть и недоразвитый хрусталик, и сетчатка, но видит он плохо: отличает лишь свет от тьмы. Гаттерия появилась около 220 млн. лет назад'и с тех пор почти не изменилась.
Гаттерии гнездятся на островах Новой Зеландии. Самки зарывают яйца в землю и уходят. Зародыши в яйцах
справочник школьника 65
развиваются долго, до 15 месяцев. Так же медленно гаттерии растут, половозрелость наступает к 20 годам. Зато живут долго — до 70 лет.
ГЕЛЬМИНТЫ — паразитические черви из типов плоских и первичнополостных червей. Попадая в различные органы и ткани человека, животных и растений, вызывают заболевания — гельминтозы, например аскоридоз. Распространены широко, наносят большой ущерб, поражая сельскохозяйственных и промысловых животных, сельскохозяйственные растения. Хозяин обычно заражается гельминтами через пищу и воду (заглатывая яйца и личинки), в результате активного проникновения личинок через кожу. Необходимо мыть руки перед едой, чтобы не получить аскоридоз иликока. Большой вклад в развитие мировой гельминтологии внес русский ученый К.И.Скрябин.
ГЕМОЛИМФА — бесцветная или зеленая жидкость, циркулирующая в сосудах и межклеточных полостях многих беспозвоночных (членистоногих, моллюсков и др), имеющих незамкнутую кровеносную систему. Гемолимфа выполняет те же функции, что кровь и лимфа у животных с замкнутой кровеносной системой. В состав гемолимфы входят и клеточные элементы: экскреторные клетки, реже эритроциты. Гемолимфа ряда насекомых содержит сильнодействующие яды, вероятно, этим объясняется их несъедобность для хищников. Божьи коровки, шпанские мушки, некоторые кузнечики способны для защиты выбрызгивать или выводить гемолимфу капельками через поры на суставах конечностей.
ГЕНЕТИКА — наука о наследственности и изменчивости живых организмов и методах управления ими. В ее основу легли закономерности, обнаруженные Г.Менделем при скрещивании различных сортов гороха (горох — самоопы-ляемая культура). Наблюдая за полученными гибридами, он установил ряд законов наследования, положивших начало генетике, ,и разработал метод гибридологического анализа, ставший основным ее методом.
3 Биология
66
биология
Метод гибридологического анализа предусматривает: скрещивание особей с контрастными признаками (красные и белые цветки); анализ проявления у гибридов только исследуемых признаков, без учета остальных; выращивание и анализ потомства каждой особи отдельно от других; количественный учет гибридов, различающихся по исследуемым признакам.
Учение Г.Менделя было дополнено в 1953 году Дж.Уотсоном и Ф.Криком расшифровкой строения молекулы ДНК.
Развитию генетики способствовало применение ионизирующих излучений, которые вызывают мутации всех структур клетки.
Использование индуцированного мутагенеза способствовало увеличению разрешающей способности генетического анализа и предоставило селекционерам метод расширения наследственной изменчивости исходного материала Важное значение для разработки генетических основ селекции имели работы Н.И.Вавилова. Сформулированный в 1920 году закон гомологических рядов наследственной изменчивости позволил ему в дальнейшем установить центры происхождения культурных растений, в которых сосредоточено наибольшее разнообразие наследственных форм.
В зависимости от объекта исследования выделяют генетику растений, животных, микроорганизмов, человека.
Новейшие достижения генетики связаны с развитием генной инженерии. Выяснение генетической природы отдельных наследственных заболеваний — важная задача настоящего и будущего медицины. Генетика микроорганизмов, их изучение позволяет получать новые микроорганизмы, используемые в хлебопечении, виноделии, сыроварении и других отраслях пищевой промышленности.
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ КАРТА ХРОМОСОМ — схема взаимного расположения генов, находящихся в одной группе сцепления.
Определение группы сцепления осуществляется гибридологическим методом, то есть путем изучения результатов скрещивания, а исследование хромосом — цитологическим методом, то есть с помощью микроскопа.
справочник школьника
67
Т.Морган с группой учеников установили, что гены, расположенные в гомологичных хромосомах, наследуются совместно, сцепленно. Число групп сцепления соответствует гаплоидному числу хромосом. У человека 23 пары хромосом и 23 группы сцепления и т.д.
Гомологичные хромосомы в процессе мейоза перекрещиваются и обмениваются участками. В результате этого возникают качественно новые хромосомы. Частота перекреста между двумя сцепленными генами в одних случаях может быть большой, в других менее значительной. Это зависит от расстояния между генами в хромосоме. Частота (процент) перекреста между двумя неаллельными генами, расположенными в одной хромосоме, пропорциональна расстоянию между генами. Чем ближе расположены гены, тем теснее сцепление между ними и тем реже они разделяются при перекресте. И наоборот, чем дальше гены отстоят друг от друга, тем слабее сцепление между ними и тем чаще осуществляется перекрест. Следовательно, о расстоянии между генами в хромосоме можно судить по частоте перекреста.
Итак, сцепление генов, локализованных в одной хромосоме, не бывает абсолютным. Перекрест, происходящий между гомологичными хромосомами, постоянно осуществляет «перетасовку» — рекомбинацию генов. Т.Морган и его сотрудники показали, что, изучив явление сцепления и перекреста, можно построить карты хромосом с нанесенным на них порядком расположения генов. Карты, построенные по этому принципу, созданы для многих генетически хорошо изученных организмов: кукурузы, человека, гороха, пшеницы и других.
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ НЕСОВМЕСТИМОСТЬ — невозможность слияния функционально нормальных гамет как высших растений, так и вегетативных клеток у грибов и водорослей. Физиологические механизмы, обеспечивающие реакции генетической несовместимости, по-видимому, весьма разнообразны.
Генетический контроль генетической несовместимости подразделяется на несколько типов, каждый из которых характерен для разных таксонов. В одних случаях происходит слияние клеток, несущих только различные или только
68
биология
одинаковые аллели одного гена, а в других — возможно также взаимодействие нескольких генов. Среди высших растений генетическая несовместимость распространена у видов с гермафродитным типом цветка и является обычным способом обеспечения перекрестного оплодотворения. При этом различают спорофитный и гаметофитный типы генетической несовместимости. В обоих случаях реакция осуществляется между диплоидной тканью пестика и гаплоидной пыльцой. При спорофитном типе генетической несовместимости поведение пыльцы зависит от генотипа отцовского растения — спорофита, при гаметофит-ном — только от ее собственного генотипа, то есть от генотипа гаметофита.
ГЕНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
Основной метод генетического анализа — селекционный, с помощью которого подбирают исходный материал для последующего анализа.
Систему скрещиваний в ряду поколений, дающую возможность при половом размножении анализировать наследование отдельных свойств и признаков организмов, а также обнаруживать возникновение наследственных изменений, называют гибридологическим анализом. Он включает в себя элементы математической статистики, поскольку его проводят на выборке особей или клеток. В генетический анализ входят рекомбинационный, мутационный и популяционный методы.
Процесс материальной преемственности в поколениях отдельных клеток и организмов изучают цитологическим методом с помощью микроскопии. На основе популяционного метода изучают генетическую структуру популяций различных организмов: количественно оценивают распределение особей разных генотипов в популяции, анализируют динамику генетической структуры популяций под действием различных факторов. Используют также онтогенетический, иммуногенетический и другие методы, позволяющие комплексно изучать генетический материал. Этот анализ является исходным и необходимым этапом на пути полу--чения организмов с заданными свойствами, в том числе методами генной инженерии.
справочник школьника
69
ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ГРУЗ — часть наследственной изменчивости популяции, которая определяет появление менее приспособленных особей, подвергающихся избирательной гибели в процессе естественного отбора.
Существование в популяции неблагоприятных аллелей в составе гетерозиготных генотипов может изменить скорость отбора определенного признака.
Генетический груз может представлять собой генотипический резерв эволюции благодаря поддержанию генетического разнообразия и, следовательно, эволюционной пластичности популяций. Этот резерв может служить для создания генетических систем, которые приведут к появлению новых приспособительных особенностей популяций. Изучение генетического груза в виде вредных мутаций у человека (наследственные заболевания) важно для решения практических вопросов медицинской генетики.
ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ — раздел молекулярной генетики, связанный с целенаправленным созданием новых комбинаций генетического материала, способного размножаться в клетке хозяина и синтезировать конечные продукты обмена.
Одно из достижений генной инженерии — это перенос генов, кодирующих синтез инсулина у человека, в клетки бактерий. С тех самых пор, как выяснилось, что причиной сахарного диабета является нехватка гормона инсулина, всем больным дают инсулин, который получали из поджелудочной железы животных. Инсулин — это белок, и поэтому было много споров о том, можно ли встроить гены этого белка в клетку бактерий и можно ли выращивать такие бактерии в промышленных масштабах, чтобы использовать их как намного более дешевый и более удобный источник гормона. Даже при удачном переносе генов существует одна скрытая трудность, которая связана с возможными различиями в механизмах регуляции синтеза белка у эукариот и прокариот. В настоящее время удалось успешно перенести гены человеческого инсулина, и уже началось промышленное получение этого гормона.
70
биология
Другим важнейшим для человека белком является интерферон, который обычно образуется в ответ на вирусную инфекцию. Ген интерферона удалось перенести в клетки бактерий, и, заглядывая в будущее, можно, по-видимому, сказать, что бактерии будут широко применяться как «фабрики» для производства целого ряда таких продуктов эукариотических клеток, как гормоны, антибиотики, ферменты и вещества, необходимые в сельском хозяйстве. Не исключено, что полезные гены азотфиксирующих бактерий удастся включить в растения сельскохозяйственных культур. Это позволило бы вносить меньше азотных удобрений на поля и не загрязнять реки и водоемы.
ГЕНОТИП — совокупность всех генов одного организма. Однако генотип — не механическая сумма генов. Возможность проявления гена и форма его проявления зависят от условий среды. В понятие среды входят не только внешние условия, но и другие гены. Гены взаимодействуют друг с другом и, оказавшись в одном генотипе, могут сильно влиять на проявление действия соседних генов. Поэтому генетик М.ЕЛобашев определил генотип как систему взаимодействующих генов. Особи с одинаковым генотипом в различных условиях могут отличаться друг от друга по характеру проявления признаков.
ГЕНОФОНД — совокупность генов, которые имеются у особей данной популяции, группы популяций или вида.
При изменении внешней среды меняется генофонд популяции. Возникают новые наследственные изменения — мутации, ведущие к появлению новых генотипов в популяции.
Колебания численности популяций могут быть вызваны сезонными изменениями, стихийными бедствиями (засухи, наводнения, пожары и т.д.). Эти популяционные волны меняют концентрацию отдельных генов, некоторые гены могут исчезнуть.
Географическая изоляция популяций создает преграды для свободного скрещивания и приводит к обособлению их генофондов. Охрана генофонда природных и искусст
справочник школьника
71
венных популяций растений и животных — одна из центральных задач охраны живой природы.
ГЕПАРД — млекопитающее семейства кошачьих. Самый быстрый зверь на Земле: может развивать скорость до 100 км/ч. Гепард производит странное впечатление «собаки с кошачьей головой». Стиль охоты у гепарда свой особенный. С возвышенности он высматривает жертву и подползает — стелется по земле, за 20 м кидается в погоню, сразу развивает.высокую скорость. Не догонит на первых сотнях метров — не преследует больше ускользнувшую дичь и возвращается снова на наблюдательный пункт.
У гепардов рождается от одного до пяти детенышей. Отец заботится о них, приносит корм. Даже если погибает мать, он их не бросит.
Основная причина вымирания гепардов — наступление человека на степи и саванны. Последние очаги жизненного пространства отнимают люди у гепардов.
В минувшие века гепарда приручали для охоты вместо борзой собаки.
В XI и XII веках русские князья гоняли с гепардами сайгаков по степному раздолью. На Руси в те времена охотничьих гепардов называли пардусами и очень ценили их. Царским подарком считался обученный охотиться гепард.
ГЕТЕРОЗИГОТА
Организм, у которого гомологичные хромосомы несут различные аллели (альтернативные формы) того или иного гена. Гетерозиготность, как правило, обусловливает высокую жизнеспособность организмов, хорошую приспособляемость их к изменяющимся условиям среды и поэтому широко распространена в природных популяциях.
У человека в среднем около 20% генов находятся в гетерозиготном состоянии. Определение гетерозиготности по рецессивным аллелям, вызывающим наследственные заболевания, — важная проблема медицинской генетики.
72
биология
ГЕТЕРОЗИС — превосходство гибридов по ряду признаков и свойств над родительскими формами. Как правило, гетерозис характерен для гибридов первого поколения, полученных при скрещивании неродственных форм: различных линий, пород, видов. В дальнейших поколениях его эффект ослабляется и исчезает.
Гетерозис имеет важное значение в сельскохозяйственной практике. У сельскохозяйственных животных и растений гетерозис нередко приводит к значительному повышению продуктивности и урожайности: повышение сборов зерна возможно при получении межлинейных гибридов кукурузы, пшеницы и т.д. Но гетерозис не закрепляется в поколениях, поэтому для сохранения определенного свойства организма предусматривается вегетативное размножение.
Классическим примером гетерозиса в животноводстве может быть мул — гибрид осла и лошади. Мул — сильное, выносливое животное.
ГИББЕРЕЛЛИНЫ — гормоны, регуляторы роста растений. Один из наиболее активных гиббереллинов — гибберелловая кислота, производится микробиологической промышленностью. Она используется в селекции для изменения ростовых почек. В растениях гиббереллины синтезируются в интенсивно растущих органах — формирующихся семенах, верхушечных стеблевых почках, реже в корнях.
Гиббереллины ускоряют рост организма (стебля, корня) за счет деления и растяжения клеток. Они могут прерывать период покоя у семян, клубней, луковиц, индуцируют цветение длйннодневных растений при коротком световом дне, стимулируют прорастание пыльцы, устраняют генетическую карликовость. Обработка озимых злаков гибберелловой кислотой заменяет яровизацию, то есть ускоряет прохождение отдельных стадий развития пшеницы.
Гиббереллины — единственные из фитогормонов, для которых доказано непосредственное действие на биосинтез ферментов.
справочник школьника
73
Гиббереллины применяются для повышения урожайности бессемянных сортов винограда, выхода волокна льна и конопли.
ГИББОНЫ — род семейства гиббоновых, малые человекообразные обезьяны весом до 9 кг. Живут в кронах деревьев влажного тропического леса на высоте до 34 м, явно больше тяготея к небу, чем к земле. Их родина — Юго-Восточная Азия. Держатся гиббоны семьями: папа, мама, детеныши разного возраста и иногда престарелые родители. Детеныши в семье появляются раз в 2 года. Рождаются беспомощными и голыми. Мать постоянно держит их между грудью и поднятыми коленями. Новорожденный мертвой хваткой вцепляется в материнскую шерсть, и обезьяна путешествует с ним по ветвям, делая огромные прыжки. Малыш до 2 лет полностью зависит от матери, а потом начинает привыкать к самостоятельной жизни. В шесть лет подросток начинает надолго уходить к границам занимаемого всей семьей участка, ищет себе подругу или друга. В тропическом лесу гиббоны самые быстрые верхолазы, имеющие хорошее зрение, они быстро приспосабливают глаза к резким изменениям освещенности.
Гиббоны не сооружают гнезд, тщательно охраняют свою территорию от соседей и поддерживают дружеские отношения с ними, хотя и бывают конфликты.
ГИПОТАЛАМУС — отдел про-
межуточного мозга. Наряду с гипофизом является главным центром координации и интеграции функций нервной и эндокринной систем, действующих независимо или совместно. Гипоталамус играет ведущую роль в сборе информации от других участков головного мозга и от собственных кровеносных сосудов. Эта информация передается в гипофиз,
который путем секреции специфических гормонов прямо
74
биология
или косвенно регулирует активность всех других эндокринных желез.
Гипоталамус расположен в основании переднего мозга над гипофизом. Он состоит из нескольких дискретных участков, называемых ядрами и представляющих собой скопления тел нейронов, аксоны которых оканчиваются в кровеносных сосудах.
Регуляция многих физиологических функций (голод, жажда, сон, отдача тепла) осуществляется гипоталамусом. Контроль над эндокринной секрецией со стороны гипоталамуса основан на его способности регистрировать содержание метаболитов и гормонов в крови. Информация, поступающая при этом в гипоталамус, вместе с информацией от множества других отделов мозга передается в гипофиз — либо путем выделения в кровеносное русло специальных гормонов, либо через нейроны. Передатчиками служат нейросекреторные клетки. Вещества, образующиеся в телах этих клеток, упаковываются в гранулы и с током аксоплазмы передаются по аксону и высвобождаются в нервных узлах.
ГИПОФИЗ
Размер этой железы, размещенной в мозгу, у человека не больше фасолины, весит она менее грамма. Эта сложная железа вырабатывает много разных гормонов. Различают переднюю, промежуточную и заднюю доли гипофиза.
В передней доле гипофиза вырабатывается гормон роста. Недостаток этого гормона проявляется в отставании роста.
Другой гормон передней доли — пролактин — оказывает влияние на выработку молока в молочных железах. Гормоны передней доли гипофиза регулируют работу коры надпочечников. Из гормонов промежуточной доли гипофиза наиболее изучен меланотрофный гормон, регулирующий окраску кожного покрова. Наиболее сложный гормон задней доли гипофиза — антидиуретический, который влияет на солевой состав крови и работу почек.
ГИФЫ — микроскопические ветвящиеся нити, образующие вегетативное тело гриба — таллом. Вся совокупность
справочник школьника
75
гифов грибного таллома называется мицелием, или грибницей. У большинства грибов гифы разделены поперечными перегородками на отдельные клетки, но у гриба мукора перегородок нет. Грибница представлена одной большой, разветвленной многоядерной клеткой.
В результате распадения гифов на отдельные клетки — оидйи — происходит вегетативное размножение грибов.
ГЛАЗ — орган зрения у некоторых беспозвоночных и всех позвоночных.
У позвоночных глаза парные, располагаются в глазных впадинах черепа — орбитах — и имеют единый план строения.
Глаза снабжены большим числом вспомогательных приспособлений-для защиты. Это брови, благодаря которым стекающий со лба пот не попадает в глаза. Веки и ресницы защищают глаза от пыли. Веки постоянно смыкаются и размыкаются (моргание), равномерно смачивая поверхность глаза слезной жидкостью. Слезы образуются в слезных железах, расположенных в наружной части глазницы над глазом. Излишки слезной жидкости стекают <в носовую полость через слезный проток. Движение глаза достигается сокращением шести глазных мышц. Они прикреплены одним своим концом к стенке глазницы, другим — к глазному яблоку.
Снаружи глаз покрыт белой плотной оболочкой — склерой, которая окружает всю поверхность глазного яблока. Она соединяется со слизистой оболочкой, которой изнутри покрыты веки. Спереди склера соединяется с прозрачной оболочкой — роговицей. Следующая оболочка глаза — сосудистая. Она пронизана множеством кровеносных сосудов, снабжающих глаз кровью. Спереди, напротив роговицы, сосудистая оболочка переходит в радужную оболочку, цвет которой зависит .от количества находящегося в ней пигмента. Именно эта оболочка определяет цвет глаз. В центре радужной оболочки находится круглое отверстие — зрачок. Он расширяется или сужается в зависимости от количества падающего света.
Наконец, внутренняя стенка глазного яблока выстлана очень тонкой оболочкой — сетчаткой. В ней расположены
76
биология
клетки, очень чувствительные к свету, — зрительные рецепторы. Именно в них энергия проникающих в глаз световых лучей превращается в процесс нервного возбуждения. И по волокнам зрительного нерва эти нервные импульсы попадают в мозг У людей с нормальным зрением, на сетчатке возникает четкое изображение. Близорукость развивается при увеличении продольной оси глаза, то есть если глазное яблоко имеет удлиненную форму. Лучи фокусируются впереди сетчатки, поэтому изображение получается расплывчатым.
Дальнозоркость — следствие уменьшения выпуклости хрусталика. Дальнозоркие люди не могут читать текст и видят близкие предметы расплывчатыми.
ГЛОБУЛИНЫ — глобулярные белки, растворимые в разбавленных растворах солей, кислот и щелочей. Слаборастворимы в воде, выпадают в осадок при насыщении раствора сульфатом аммония. Входят в состав растительных и животных тканей (составляют почти половину сывороточных белков крови). Большинство глобулинов — простые белки, но некоторые из них связаны с углеводами, нуклеиновыми кислотами (нейроглобулины). Определяют иммунные свойства организма (антитела), свертываемость крови (протромбин, фибриноген), участвуют в переносе железа и т.д.
ГЛУХАРИ — птицы семейства тетеревиных. Это большая, неуклюжая и пугливая птица. Походка глухаря быстрая, в поисках пищи он нередко бегает по земле. Полет тяжелый, шумный, почти прямой. Летает над верхушками деревьев. Самец крупнее самки и резко отличается от нее по окраске оперения. Издали он кажется черным. У самки общая окраска верха желтовато-рыжая, низ светло-рыжий с пестринами. Живет в хвойных широколиственных лесах умеренных широт повсеместно. Кормится на деревьях и только в период гнездования становится наземной птицей.
Весной у самцов начинается токование на «токовищах» — специальных местах, располагающихся в редкоствольном сосняке. В предрассветные часы начинается пение глухаря, во время которого он глохнет от возбуждения на
справочник школьника
77
несколько минут. Охотники пользуются этим и много глухарей убивают именно в период токования. Кончится ток — самцы линяют, прячась по глухим местам. А самки в чаще леса делают гнездо, куда откладывают до 15 яиц. Тип развития — выводковые. Водит только мать, через неделю птенцы могут летать над травой. В месячном возрасте хорошо летают
Осенью глухари собираются в небольшие стаи, кормятся семенами, почками. В сильные морозы прячутся в снегу.
ГОДИЧНЫЕ КОЛЬЦА
У растений:
Зоны прироста древесины, образо-ванные камбием в результате сезонной периодичности его активности. Наибо-лее выражены у древесных растений умеренных и холодных поясов. По числу годичных колец на спиле у основания ДИЙМ ствола можно определить возраст дере-ва. Иногда образуются ложные кольца в результате приостановки деятельности камбия при отмирании листьев из-за ~
г г _ Схема строения ство-
весенних заморозков или при объедании ла дерева их гусеницами, с последующим распус-
канием спящих почек. На основании закономерностей отложения годичных колец можно реконструировать климаты прошлого, установить возраст археологических находок.
У животных:
Годичные кольца — периодически формирующиеся и длительно сохраняющиеся образования в жестких структурах организма, позволяющие определять возраст особи. Годичные кости выявляются при рассмотрении в плоских костях черепа рыб, на чешуе, когтях, раковинах либо на спинах костных тканей
Годичные кольца сохраняются в ископаемых остатках и могут быть использованы для установления темпа роста и продолжительности жизни вымерших животных.,
78
биология
ГОДИЧНЫЕ РИТМЫ — сезонные ритмы, изменения интенсивности и характера биологических процессов и явлений, повторяющиеся с годичной периодичностью; наблюдаются у всех организмов от полярной до тропической зоны. В значительной степени определяются изменениями внешних условий, среди которых основным сигналом является длина светового дня (фотопериодизм). В низких широтах они связаны с сезонной неравномерностью выпадения осадков. Проявляются в миграциях, кочевках, зимней и летней спячке, в постройке гнезд, нор, убежищ. Сезонные изменения биохимических и физиологических функций связаны с явлениями роста, развития и размножения, терморегуляции, двигательной активности (см. также Биологические ритмы).
ГОЛОВНЕВЫЕ ГРИБЫ
Паразиты высших растений, вызывающие у них заболевание, называемое головней.
Чаще всего поражают злаковые культуры. Споры гриба с зерном попадают в почву и прорастают в нити грибницы, которая растет внутри стебля-хозяина, питаясь его соками. Ко времени цветения злаков грибница головневого гриба достигает колоса, где и происходит окончательное созревание спор.
Пузырчатая головня кукурузы поражает молодые ткани растения в течение вегетационного периода.
Мицелий вызывает местное разрастание зараженных тканей, образует опухоли размером с кулак и больше. Позже он распадается на головневые споры.
Все грибковые заболевания распространяются очень быстро, потому что ветер, осадки и насекомые легко переносят мельчайшие споры с больных растений на здоровые. Борьба с вредителями сводится в основном к протравливанию посевного материала.
ГОЛОВОНОГИЕ МОЛЛЮСКИ
Моллюски с явно обособленной головой и венцом из восьми (у осминогов) или 10 (у каракатиц) щупалец, окру
справочник школьника
79
жающих рот. Щупальца — мускулистые органы, снабженные присосками, а иногда и роговыми крючочками, которые служат для передвижения и добывания пищи, удержания добычи.
Обитают в тропических областях, редко в умеренных широтах. У головоногих моллюсков не одно, а три сердца: одно головное, а два жаберных. И кровь голубая! Зависит цвет от состава в ней меди. Ни у какого другого животного нет таких больших глаз, как у головоногих. У гигантского осьминога — до 40 см в диаметре. У каракатицы глаз меньше ее тела в 10 раз.
Движутся головоногие реактивным образом. Всасывая и с силой выталкивая воду, они скользят в волнах, точно живые ракеты. Все хищники питаются мелкими морскими животными.
В минуту опасности кальмар, осьминог выбрасывают из воронки струю черной жидкости. «Чернила» расплываются в воде, и под этим густым черным облаком моллюск благополучно удирает. Высокоразвитая нервная система и органы чувств обеспечивают сложное поведение головоногих моллюсков.
Некоторые головоногие очень крупные — кальмары достигают 18 метров. У берегов России встречаются около 30 видов кальмаров.
Головоногие — настоящие подводные хамелеоны: могут быстро менять цвет кожи. Если осьминога разозлить, он мигом сменит серый цвет на черный, а успокоившись, снова посереет.
Одна из черт поведения осьминогов — забота о потомстве. Самка бдительно охраняет отложенные яйца. Отказывается принимать корм, убирает «мусор» (остатки пищи) от ее драгоценной кладки.
Головоногих употребляют в пищу, добывают ежегодно свыше миллиона тонн. В Японии организован первый заповедник осьминогов. Из каракатиц в течение многих веков люди добывали чернила.
ГОЛОВНОЙ мозг
Головной мозг, располагающийся в полости черепа, принято делить на 3 отдела: задний, средний и передний.
80
биология
Задний мозг состоит из продолговатого мозга, моста и мозжечка. Продолговатый мозг является непосредственным продолжением спинного и напоминает его своим строением. Он выполняет целый ряд жизненно важных функций. В нем находятся нервные центры, регулирующие дыхание, пищеварение, деятельность сердечно-сосудистой системы, ряда защитных рефлексов — кашля, чихания, рвоты. От продолговатого мозга отходят нервы, управляющие деятельностью языка, глотки, гортани, щитовидной железы, крупных кровеносных сосудов, внутренних органов.
Мост является продолжением продолговатого мозга. Через него проходят нервные пути, связывающие передний и средний мозг с продолговатым и спинным. От моста отходят лицевые и слуховые нервы. По слуховым нервам в мозг передаются сигналы не только от слуховых рецепторов, но и от органов равновесия.
Мозжечок расположен в затылочной части головного мозга. Он состоит из парных полушарий. Участвует в координации движений, поддержании позы и равновесия тела. При повреждении мозжечка наблюдается падение тонуса мышц, дрожание головы и конечностей, расстройство сердечно-сосудистой системы.
Средний мозг соединяет передний мозг с задним. Здесь расположен целый ряд чувствительных и двигательных центров, в том числе центры зрения и слуха.
Передний мозг состоит из двух отделов: промежуточного мозга и больших полушарий. В состав промежуточного мозга входит множество центров, в которых частично обрабатываются нервные импульсы, направляющиеся в большие полушария. Центры промежуточного мозга управляют функциями внутренних органов, регулируют температуру тела, отвечают за чувство жажды, голода и насыщения.
Большие полушария переднего мозга являются самым крупным образованием головного мозга. Они возвышаются над всеми остальными его отделами. Сверху большие полушария покрыты серым веществом — корой больших полушарий, которая образует множество складок, борозд и извилин. Складчатое строение увеличивает поверхность коры и ее объем, а значит, и число образующих ее нейронов. У человека кора содержит примерно 14 млрд, нервных клеток. Скопления серого вещества находятся и под корой
справочник школьника
81
в глубине полушарий. Здесь расположены различные подкорковые ядра. Кора больших полушарий отвечает за восприятие всей поступающей в мозг информации (зрительной, слуховой, осязательной, вкусовой и т.д.), за управление всеми сложными мышечными движениями. Именно с функциями коры связана мыслительная и речевая деятельность и память.
Кора больших полушарий состоит из четырех долей; лобной, теменной, височной, затылочной. В затылочных долях находятся зрительные области, ответственные за восприятие зрительных сигналов. Слуховые области, ответственные за восприятие звуков, находятся в височных долях. Теменная доля — чувствительный центр, принимающий информацию от кожи, костей, суставов и мышц. В каждое полушарие эти сигналы поступают с противоположной стороны тела. Двигательные области коры мозга также руководят работой мышц противоположных сторон тела. Лобные доли мозга ответственны за составление программ поведения, управление трудовой деятельностью. Именно с развитием лобных областей коры в значительной мере связан высокий уровень психических способностей человека по сравнению с животными. В составе человеческого мозга имеются структуры, которых нет у животных, например речевые центры. Кроме того, у человека существует специализация полушарий — многие высшие функции мозга выполняются одним из них. У правшей в левом полушарии находятся слуховой и двигательный центры речи. Кроме того, левое полушарие ответственно за осуществление математических операций и процесса мышления.
Правое полушарие отвечает за узнавание людей по голосу и в лицо, за восприятие музыки и за музыкальное и художественное творчество. Иными словами, правое полушарие участвует в процессах образного мышления.
Полное удаление больших полушарий проявляется в нарушении условных рефлексов у животных, а также психических и мыслительных функций организма человека.
ГОЛОСЕМЕННЫЕ РАСТЕНИЯ - наиболее древние семенные растения. Хорошо известные сосна, ель, пихта,
82
биология
лиственница, кедр (сибирская сосна), кипарис, можжевельник относятся к хвойным или голосеменным растениям.
Сосны растут повсеместно, их неприхотливость объясняется особенностями их корневой системы. В бору у сосны сильно развиты стержневые корни, глубоко уходящие в почву, а на песчаных почвах кроме стержневого есть поверхностные. Они далеко расходятся в стороны от дерева. Сосны, растущие на болотистых почвах, имеют только поверхностные корни. Ель с пихтой образуют темнохвойную тайгу, под деревьями нет подлеска и очень мало травянистых растений. Ель растет на плодородных почвах. Игловидные листья сосны и ели называют хвоей. Листья — хвоинки сосны — длинные, развивающиеся по два на очень коротких побегах. Они держатся на дереве 2—3 года. Хвоя ели короткая, четырехгранная, не опадает до 8 лет. Среди хвойных есть и листопадные — например, лиственница.
Сосна и ель — однодомные растения. Образуются 2 вида шишек — мужские и женские. Шишки представляют собой видоизмененные побеги. С ветром пыльца попадает на женские шишки — происходит опыление. Созревание семян происходит на второй год после опыления. Следующей зимой шишки раскрываются; и семена уносятся вет-
Схема развития голосеменных растений.
справочник школьника
83
ром на большие расстояния. Размножение у ели происходит так же, как у сосны.
Хвойные леса — хранители вод, выделяют в воздух много кислорода, фитонцидов. Ели и сосны могут быть синоптиками. Перед дождем ветви елей и сосен опускаются, а чешуйки шишек плотнее прижимаются друг к другу.
Основную массу древесины заготавливают в хвойных лесах. Это не только строительный материал, но и сырье для многих производств (бумага, искусственный шелк, спирт, пластмассы). Кедровое масло, скипидар, канифоль, витамины тоже получают из семян, древесины и хвои многих представителей голосеменных растений.
Многие животные питаются кедровыми орехами.
Всем известен желтый янтарь — окаменевшая смола древних хвойных растений, в которой встречаются замурованные хвоинки.
Кедровая древесина — хороший материал для музыкальных инструментов. Древесина лиственницы твердая и тяжелая, долго не поддается гниению в почве и в воде. Из этого дерева издавна делали сваи для мостов, фундамент для построек, телеграфные столбы.
ГОМЕОСТАЗ — способность биологических систем противостоять изменениям и сохранять внутренний химический состав.
Впервые мысль о том, что постоянство внутренней среды обеспечивает условия жизни и размножения организмов, была высказана французским физиологом Клодом Бернаром. На протяжении всей научной деятельности Бернара поражала способность организмов регулировать и поддерживать в достаточно узких границах такие физиологические процессы, как температура тела или содержание в нем воды. Так, например, млекопитающие способны поддерживать температуру тела, несмотря на колебания окружающей температуры. Если становится слишком холодно, животное может переместиться в более теплое или защищенное место, а если это невозможно, вступают в действие механизмы саморегуляции, которые повышают температуру тела и препятствуют теплоотдаче. Приспособительное значение этого заключается в том, что организм как целое функционирует более эффективно, так как клет
84
биология
ки, из которых он состоит, находятся в нормальных для жизни условиях.
Повышение температуры может быть вызвано токсинами патогенных микробов. Эта температура стимулирует защитные реакции организма и способствует разрушению микробов.
Гомеостаз — это стабильность, а значит, независимость от окружающих условий, и на этом основании птиц и млекопитающих следует рассматривать как преуспевающие классы, способные поддерживать постоянный уровень активности, несмотря на колебания внешних условий.
Стабильная активность организма поддерживается на всех уровнях — от молекулярного до популяционного. Это требует использования различных биохимических, физиологических и поведенческих механизмов.
Познание закономерностей гомеостаза человека имеет большое значение для выбора эффективных и рациональных методов лечения многих заболеваний.
ГОМОЛОГИЯ — сходство, основанное на общности происхождения органов.
Строение передних конечностей позвоночных, несмотря на выполнение этими органами совершенно разных функций, в принципиальных чертах сходно. Некоторые кости в скелете конечностей могут отсутствовать, другие — срастаться, относительные размеры костей могут меняться, но они гомологичны, так как имеют сходное эмбриональное происхождение.
Однако бессмысленно говорить о гомологии органов движения кишечнополостных, членистоногих и хордовых, поскольку у этих групп животных они развиваются из различных эмбриональных элементов.
Аналогия противостоит гомологии. Аналогичны крыло бабочки и летучей мыши. Они имеют общие черты строения и функционирования, но формируются в ходе эмбрионального развития из совершенно разных клеточных элементов. Конвергентное сходство (аналогия) обычно возникает в эволюции только у отдельных органов, нахо
справочник школьника
85
дящихся под мощным давлением естественного отбора в сходном направлении.
Эволюционный смысл явлений гомологии стал понятен после создания Ч.Дарвином (1859 год) теории естественного отбора. Для доказательства гомологии органов у разных видов необходимо наличие 3 критериев: сходства морфологического, сходства их положения в организме по отношению к другим органам, сходства морфогенеза.
В XX веке термин гомология стали использовать для обозначения генетических структур. (ЛА — гомологичные гены.)
Гомологичные формы животных. Слева породы собак, а справа гомологичные им виды диких псовых
1 — афганская борзая; 2 — гривистый волк; 3 — бельгийская овчарка; 4 — красный волк, 5 — жесткошерстная такса; 6 — кустарниковая собака; 7 — папильон; 8 — фенек.
ГОРИЛЛЫ — это высокоразвитые человекообразные обезьяны, отличающиеся сложным поведением и имеющие сходство с человеком. У них широкое голое лицо, небольшие ушные раковины, вытягивающиеся губы, сильно развита мимика. Гориллы обитают в тропических лесах. Живут семейными группами. Держатся постоянно на земле. О землю опираются не всей подошвой, а только ее наружным краем; при
такой неустойчивой походке необходимую помощь животному оказывают его длинные руки, которыми обезьяна
86
биология
либо хватается за ветви деревьев, либо опирается о землю тыльной стороной согнутых пальцев, частично разгружая этим нижние конечности. Таким образом, походка выделяет эту группу обезьян из наземных животных.
На ночь обезьяны строят гнезда на деревьях. Питаются растениями, сочная зелень которых содержит достаточно влаги, поэтому водопоев они избегают, не любят дождь. Поиски пищи занимают очень много времени.
Детеныши рождаются 1 раз в четыре года. Известны случаи рождения двойни и альбиносов. Мать заботится о малыше, передвигается вместе с ним. Малыши очень эмоциональны и живы.
Несмотря на свирепый вид, гориллы — спокойные, миролюбивые животные. При опасности самцы встают на задние ноги, выпрямляются и, набрав полную грудь воздуха, издают громкий ревущий крик. Наткнувшись на что-то непонятное, они издают тревожные звуки, которые могут сменяться истошным воплем. Если существо, вызвавшее испуг обезьян, поспешно не уходит, самец хватает в зубы ветку, встает на задние ноги, а руками рвет, ломает ветку и бросает в противника, издавая угрожающие звуки. Эта сцена заканчивается погоней самца за врагом, до убийства дело не доходит. При нападении самца, несмотря на ужас, внушаемый разъяренным зверем, ни в коем случае нельзя смотреть ему в глаза (взгляд в глаза означает вызов).
Если члены собственного стада вызывают недовольство вожака, он, сжав зубы и сурово сдвинув брови, бросает пристальный взгляд, этого бывает достаточно, чтобы виновный понял. В более серьезных случаях провинившийся шлепается на землю лицом вниз и, поджав под себя все четыре лапы, своим видом выражает покорность. Этого достаточно, и вожак успокаивается. Ну а непокорным достается укус вожака. Кивок головы — это не только выражение покорности, но и обычное приветствие.
ГОРМОНЫ — специфические, физиологически активные вещества, вырабатываемые железами внутренней секреции. Они оказывают влияние на рост и развитие организма, на процессы полового созревания, участвуют в регуляции деятельности организма с момента его зарождения до глубокой старости. Гормоны биологически активны:
справочник школьника
87
например, 1 г инсулина (гормон поджелудочной железы) способен понизить уровень сахара в крови 125000 кроликов.
Размер молекул гормонов сравнительно небольшой. Это обеспечивает их проникновение через стенки капилляров из кровеносного русла в ткани. Кроме того, малые размеры молекул облегчают гормонам выход из клеток через клеточные мембраны. Гормоны быстро разрушаются тканями, поэтому для обеспечения длительного действия необходимо их постоянное выделение в кровь. Только в этом случае возможно поддержание их постоянной концентрации. Гормоны обладают относительной специфичностью, что имеет важное практическое значение, так как позволяет компенсировать их недостаток введением гормональных препаратов.
Гормоны оказывают влияние на процессы обмена веществ через ферментные системы. Гормоны могут стимулировать синтез ферментов, активизировать одни ферментные системы и блокировать другие. Гормоны имеют специфическое действие. Гормон поджелудочной железы инсулин и гормон надпочечников адреналин регулируют углеводный обмен. Гормон околощитовидной железы участвует в обмене кальция и фосфора. В ряде случаев трудно говорить о значении отдельных гормонов, так как в организме их действие тесно связано с действием ферментов и других гормонов.
Функции желез внутренней секреции интенсивно изучаются. Удалось не только выделить многие гормоны в чистом виде, но даже получить некоторые синтетическим путем, например инсулин.
Недостаточное или избыточное выделение гормонов приводит к эндокринным заболеваниям. С нарушением гормональной регуляции связаны процессы старения, развития сердечно-сосудистых, онкологических и др. заболеваний.
В организме гормональная регуляция действует совместно с нервной.
ГРИБЫ выделены в самостоятельное царство. Грибы не имеют хлорофилла, то есть не фотосинтезируют, они пи
88
биология
таются готовыми органическими веществами, как и животные.
Шляпочные грибы не являются паразитами. У растений и грибов взаимовыгодное существование называют симбиозом. Грибы «отдают» растению воду из верхнего слоя почвы, а растения «взамен» — органические вещества.
Человек привык отождествлять гриб с его плодовым телом. Но в первую очередь гриб — это грибница (мицелий) — разветвленная, похожая на паутину сеть, расползающаяся по заплесневевшему продукту, пронизывающая почву. Биологи подсчитали, что 1 куб. см почвы может содержать до 2 км нитей грибницы. В вытоптанной почве грибница задыхается и погибает.
По способу питания грибы делят на паразитов и сапрофитов (питающихся отмершими растениями — шампиньоны) или симбионтов (питающихся органическими веществами).
1. Грибы-паразиты. Большой вред лесному хозяйству, садам причиняют грибы-трутовики, разрушающие древесину деревьев. Деревья заражаются спорами этих грибов через раны в коре. Раны могут появиться при поломке веток и др. путем. Споры грибов-трутовиков попадают в рану и прорастают в грибницу. Грибница распространяется по древесине, разрушает ее, делает трухлявой. Спустя несколько лет после заражения дерева грибницей гриба-трутовика на коре появляются плодовые тела, с нижней стороны которых, в мелких трубочках создаются споры. Срок жизни зараженного дерева сокращается. А плодовое тело нарастает ежегодно. Среди трутовиков обнаружены самые большие из всех грибов мира. В США найден гриб весом 136 кг, а размер 142.94 см.
В Англии продолжает расти трутовик размером более 4 м в окружности.
Грибы-паразиты поражают листья, молодые побеги и плоды кустарниковых культур, образуя белый мучнистый налет, который потом чернеет. Если на яблоках поселяются паразитические грибы, они покрываются шелушащимися пятнами, а затем растрескиваются (заболевание паршой). Все грибковые заболевания распространяются очень быстро, потому что ветер, осадки и насекомые легко переносят мельчайшие споры с больных растений на здоровые, ежегодно нанося большой урон сельскому хозяйству.
справочник школьника 89
Фитофтора — этот гриб-паразит приносит многим людям страдания и голод. Нет среди грибов другого со столь трагической славой. Он напоминает о себе вспышками гнили картофеля и томатов.
Картофель был завезен в Европу экспедицией Колумба. Клубни, отобранные для путешествия, случайно не были заражены фитофторой, а может быть, специально отбирали молодые, здоровые. Но в 40-х годах XIX века в Европу стали привозить чилийскую селитру, а вместе с ней попало много фитофторы. Клубни американского картофеля у себя на родине в ходе отбора приобрели способность бороться против гриба-паразита. А в Европе фитофторы не было, и за триста с лишним лет селекции на улучшение вкуса и урожайности картофель утратил способность бороться с этим грибом. В 1844 году фитофтору обнаружили в Англии, Франции, Бельгии. Картофельная «чума» начала свое шествие по континенту, полностью уничтожая урожай к весне.
Сейчас селекционеры всех стран работают над сортами картофеля, повышают его устойчивость к фитофторе, другим заболеваниям.
Спорынья-гриб — поражает злаковые культуры, превращая здоровые зерна в черные, ядовитые рожки.
Зерна пшеницы, зараженные спорами гриба-спорыньи, вызывают отравление организма человека и животных. Средневековые рукописи рассказывают нам о вспышках странной болезни (эрготизм, или «антонов огонь»), уносившей порой не меньше людей, чем чума и холера. У заболевших ею начиналась гангрена, конвульсии. Во время одной из сильнейших вспышек этой болезни в конце X века во Франции погибло 40 тыс. человек. Во время азовских походов Петра I в Астрахань от недуга погибло 20 тыс. человек. Сейчас отравление зараженным хлебом встречается редко благодаря хорошей очистке зерна.
2. Грибы-сапрофиты развивают мицелий в перегнойной лесной и луговой почвах. Шляпочные грибы (рыжики, березовые и др.) называют грибами-самбионтами, так как у них наблюдается взаимовыгодное сожительство мицелия гриба с корнями растения — микориза (грибокорень). Грибница снабжает растение-хозяина соединениями азота, фосфора, минеральными солями, растворенными в воде, получая взамен углеводы. Поэтому названия мнргих грибов
90
биология
Съедобные грибы:
1 — подберезовик; 2 — маслята; 3 — подосиновик; 4 — сыроежка; 5 — белые грибы; 6 — лисички; 7 — грузди; 8 — шампиньоны; 9 — опята.
четко связаны с названием деревьев. С грибами сотрудничают более 80 наземных растений. А вот шампиньоны не образуют микоризу, они могут расти на любых перегнойных участках. Этот гриб человек давно «одомашнил» и разводит на плантациях, тогда как гриб вешенку стал разводить совсем недавно. Оказалось, что по содержанию полезных веществ вешенка приближается к белому грибу, а по невзыскательности не имеет себе равных: охотно поселяется на пнях, поврежденных деревьях, древесных чурках, мешках с соломой. С центнера древесины можно собирать до 20 кг грибов. Растет в природе до зимы.
справочник школьника
91
Несъедобные грибы: 1 — бледная поганка; 2 — мухомор красный; 3 — мухомор белый; 4 — чесночник; 5 — ложноопенок кирпично-красный; 6 — ложноопенок серо-желтый.
Человек ценит грибы, так как в них много белков, витаминов. Бульон из белых грибов в несколько раз калорийнее мясного. Съедобные грибы делят на 4 категории по ценности. К высшей категории относят белые грибы, грузди, рыжики. Белый гриб — это «царь грибов», его размеры порой удивляют. В 1961 году в Белоруссии был найден гриб, длина окружности шляпки которого превышала 1 м 80 см!
92
биология
Всего насчитывается около 40 видов съедобных грибов. Менее ценны сыроежки, свинушки, белянки и другие грибы.
Ядовитые грибы.
Бледная поганка — самый ядовитый гриб на свете.
Съевший бледную поганку человек первоначально чувствует себя вполне хорошо. Проходит час, два, иногда сутки после рокового обеда, а человек все еще ничего не замечает. Наконец появляются первые признаки отравления — головная боль, резь в животе, затем рвота и сильная слабость.
Яд бледной поганки не разрушается ни при кипячении, ни при жарении. Отличительные признаки — кольцо на ножке, чашечка в ее основании, белый цвет пластинок шляпки.
Мухомор — красивый гриб, но ядовитый. При отравлении этим грибом наступает сильное нервное возбуждение и что-то вроде опьянения, возникают галлюцинации. Выздоровление наступает через день-два, смертельные исходы редки.
Знаменитые средневековые завоеватели — викинги — нашли применение мухомору. Непобедимыми среди них считались берсеркеры — «обоерукие»: обнаженные по пояс, не чувствуя боли, в пылу схватки они разили врагов направо и налево мечами, зажатыми в обеих руках. Они пили отвар из мухоморов, а затем устремлялись в бой, наводя ужас на противников.
Если все же наступило отравление, уложить больного в постель, дать чай, для улучшения работы сердца, молоко. Желудок следует очистить, выпив много воды с содой.
Плесневые грибы малы, их можно. рассмотреть под лупой. Гриб мукор образует плесени на хлебе, овощах, на любой питательной среде, в виде пушистого белого налета, который потом становится черным (споры в головках).
На пищевых продуктах и на почве поселяются и другие плесневые грибы. Один из них — пеницилл. Грибница пеницилла состоит из ветвящихся нитей, разделенных перегородками на отдельные клетки. Этим она отличается от одноклеточной грибницы мукора. Этот гриб разводят специально для получения антибиотика пенициллина, который применяют против бактерий.
справочник школьника
93
Дрожжи — это одноклеточные микроскопически мелкие грибы, с давних пор применяемые человеком в хлебопечении.
Под микроскопом их впервые увидел А. Левенгук в 1680 году. Но только в XIX веке ученые поняли, что дрожжи — это особые грибы, не образующие грибницы и живущие в виде массы одиночных клеток. Существует много сортов дрожжей. Каждый придает пиву, винам, напиткам (квасу) неповторимый букет - тонкое сочетание аромата и вкуса. Кто первый стал применять дрожжи в хлебопечении — неизвестно, но это открытие не заменимо другими технологиями. Когда тесто «поднимается», это значит, что дрожжи работают, выделяют пузырьки углекислого газа, разлагают крахмал муки. При высокой температуре в печи дрожжи погибают, а хлеб хранит их работу — пористость, легкость.
И наконец, еще одна неожиданная встреча с дрожжами. Обыкновенный комар выращивает их в специальном отделе пищевода. Когда он вонзает хоботок в кожу человека, в ранку вместе с его слюной впрыскивается растворенный в ней углекислый газ. Попадают и сами дрожжи. Углекислый газ помогает комару сосать кровь, замедляя ее свертывание. А сами дрожжи вызывают зуд на месте укуса.
ГРЫЗУНЫ — отряд млекопитающих. Возникли в меловой период. Распространены повсеместно. В то время как другие млекопитающие отсутствовали до появления человека или совсем исчезли с лица Земли, бесчисленные полчища сусликов, хомяков и мышевидных грызунов успешно освоили массивы полевых угодий, а крысы и мыши перешли целиком на иждивение человека. Чем же объяснить такое биологическое процветание грызунов — животных слабосильных, мелких, обладающих мозгом довольно примитивного строения?
Прежде всего надо отметить значительную пластичность общей организации грызунов. По общему количеству видов группа грызунов занимает первое место среди других млекопитающих. На примере белок, сусликов, бурундуков видно, как далеко разошлись они между собой по своим приспособительным признакам: в одном случае перед нами проворные древолазы, неразрывно связанные с лесом, а в
94
биология
другом типичные степняки, ищущие укрытия в глубине нор, бурундук — житель нижнего яруса леса.
Стройные тушканчики обитают в степях и пустынях, но, в отличие от увальней-сусликов, спасаясь от преследователей, способны нестись со скоростью ветра, едва касаясь земли парой длинных и сильных задних ног. Иначе, как мы знаем, скачут по земле зайцы. А среди древолазов нашей лесной полосы есть даже вид, обладающий способностью к полету, — это небольшой грызун летяга, напоминающий белку, но имеющий широкую складку кожи, которая при прыжках вниз натягивается между передними и задними конечностями, выполняя роль парашюта. Некоторые грызуны ведут полуводный образ жизни — таковы бобры, ондатра и нутрия. А слепыши ушли от наземных опасностей в глубь почвы, утратив ненужные здесь ушные раковины и глаза. Так же надежно укрыты от жары и холодов и круглый год обеспечены кормом в виде корней растений слепушонки, которых не следует смешивать со слепышами, а также сибирские и дальневосточные цокоры; у них также утрачены ушные раковины, но еще имеются слаборазвитые глаза. Разнообразны у грызунов и способы перезимовки. Одни из них и зимой ведут деятельную жизнь, добывая себе корм (белки), у других в процессе длительного развития выработался инстинкт собирания на зиму запасов (полевки, хомяки, заготавливаюшие на зиму сено из срезанной зубами и высушенной на солнышке травы), третьи приобрели способность впадать в спячку на время зимней бескормицы.
Очень разнообразно развит у грызунов их шерстный покров: у белок он образует пушистый мех, у обитателей глубоких нор — только короткую шерстку, а у дикобразов вся спина покрыта очень крупными и острыми иглами.
Однако при всей приспособленности грызунов к условиям обитаемой ими среды именно они в огромных количествах составляют добычу наземных и пернатых хищников. Среди всех опасностей их видовая жизнь поддерживается на высоком уровне благодаря их большой плодовитости и скорости роста, быстро возмещающих нанесенные им потери.
В особенно благоприятном положении оказываются при этом мелкие грызуны-норники, до которых нелегко
справочник школьника
95
Грызуны
Сем беличьих 1 — обыкновенная белка, 2 — тонкопалый суслик, 3 — бурундук, 4 — крапчатый суслик, 5 — мексиканская луговая собачка, 6 — сурок Мензбира, Сем летяговые 7 — летяга, Сем гоферовых 8 — равнинный гофер, Сем бобровых. 9 — бобр; Сем долгоноговых 10 — долгоног; Сем хомяковых 11 — обыкновенный хомяк, 12 — джунгарский хомячок, 13 — обыкновенный иокор, 14 — обыкновенная полевка, 15 — копытный лемминг, 16 — сибирский лемминг, 17 — водяная полевка, 18 — обыкновенная слепушонка, 19 — большая песчанка, Сем слепышовых. 20 — обыкновенный слепыш; Сем мышевых 21 — мышь-малютка, 22 — пасюк; Сем соневых 23 — садовая соня, Сем селевиниевых 24 — селевиния, Сем. мышовковых 25 — лесная мышовка, Сем тушканчиковых 26 — жирнохвостый тушканчик, 27 — большой тушканчик; Сем дикобразовых. 28 — индийский дикобраз, Сем амер дикобразов 29 — цепкохвостый дикобраз; Сем. свинковых 30 — морская свинка, 31 — патагонская мара, Сем. водосвинковых. 32 — водосвинка; Сем шиншилловых. 33 — шиншилла, 34 — вискаша, Сем. нутриевых. 35 — нутрия.
96
биология
добраться не только хищникам, но и человеку, проводящему мероприятия по защите урожая.
Однако не все группы грызунов смогли ужиться рядом с человеком. Больше других пострадали бобры, добываемые ради их ценного меха и легко выдававшие свое присутствие постройкой плотин и хаток. Стал близок к вымиранию обыкновенный сурок — крупный грызун, обитающий в целинных степях и вытесняемый оттуда при их распашке под полевые культуры.
ГУСЕОБРАЗНЫЕ — отряд водоплавающих птиц, объединяющий гусей, уток, лебедей. Этот отряд называют еще пластинчатоклювыми — мелкие пластинки, или цедилки, расположены по внутреннему краю клюва. Это приспособление помогает фильтровать придонную смесь, набранную в клюв. У гусей пластинки более твердые, ими щиплют траву.
Лебеди — эту птицу воспевали в былинах и сказаниях. Со времен глубокой древности лебедь, одна из самых крупных и сильных птиц, служит символом красоты и любви, чистоты и нежности. Существует старинная легенда о лебединой песне, которую эта прекрасная птица якобы поет перед своей гибелью.
Такой песни лебедь, конечно, не поет. Он вообще не относится к певчим птицам: лебедь-шипун может неторопливо гоготать, а лебедь-кликун — издавать гулкие и торжественные трубные звуки. Их хорошо слушать по весне, когда лебеди, возвратившиеся с южной зимовки, парами величаво пролетают в поднебесье.
Гнездятся лебеди по глухим, малодоступным озерам, в густейших камышах: это исключительно чуткие и осторожные птицы. Заботы о воспитании лебедят делят между собой мать и отец.
В неволе лебеди быстро становятся ручными, белый лебедь мирно живет в зоопарках с черным лебедем — гостем из Австралии. Лебедь — редкое создание природы, охота на него запрещена.
Лебедь-шипун живет на юге нашей страны и в Прибалтике.
Домашние утки ценятся за мягкий пух и прочное перо. В домашнем состоянии утка изменилась сравнительно
справочник школьника
97
мало, и даже окраска дикой формы часто повторяется и у домашней утки. Подобно своим предкам и родичам, домашняя утка готова проводить дни на воде, разыскивая себе корм среди ила и тины. Приспособление к водной среде выражается у утки в своеобразном устройстве ее ног Пальцы на ногах у нее соединены между собой кожистой перепонкой, а сами ноги очень короткие и вдобавок далеко отодвинуты назад. При таком строении задних конечностей утка ходит по земле неуклюже — очень медленно и вперевалку (утиная походка), а если начинает торопиться, то часто теряет равновесие и падает на грудь. Но когда утка спускается на воду, ее длинное туловище ложится подобно корпусу лодки, а ноги начинают работать как весла и руль.
Важной особенностью водоплавающих птиц является смазывание перьев маслянистой жидкостью, выделяемой копчиковой железой. Перья у птиц на воде всегда сухие. Утка клювом промазывает перья. Грудь и брюшко, которые погружены постоянно в воду, одеты у утки густым пухом, который сверху прикрыт плотно сомкнутыми кроющими перьями; эти перья не дают воде проникнуть внутрь и подмочить пух. Сохранению тепла помогает подкожный слой-жира, который у водоплавающих птиц развит сильнее* чем у сухопутных птиц.
И воздух, остающийся под покровом перьев, и подкожный жир, и воздушные мешки, имеющиеся у утки, как и у прочих птиц, делают ее тело легким на воде. Поэтому туловище утки мало погружено в воду и не встречает значительного сопротивления, когда плывет.
Кряквы и другие дикие утки живут парами. Самец (селезень) окрашен более нарядно и пестро, чем самка. Это выводковый тип развития, то есть утята могут сразу следовать за мамой-уткой.
В нашей стране кряквы гнездятся почти всюду, кроме Крайнего Севера. Осенью, когда замерзают водоемы и становится трудно находить корм, они улетают в те края, где зимой есть открытые воды.
Среди уток есть королева пуха — это гага. На Новой Земле, на Кольском полуострове, в Карелии гнездятся эти удивительные обладательницы пуха. Гаги, зимовавшие у Мурманска и в Северной Норвегии, к апрелю добираются (вплавь!) до Белого моря и Новой Земли.
98
биология
Строят гнезда на берегу. Когда появится четвертое яйцо, утка закрывает яйца пухом, который выщипывает с брюха. В каждом гнезде до 20 г пуха. Этот пух ценится как лучший в мире естественный утеплитель. Вылупившихся утят на третьи сутки мама-утка уводит к воде. Через два месяца она покидает подросших детей. Кроме обыкновенной гаги есть на побережьях северных морей очковая, сибирская гага.
Гуси хранят верность друг другу всю жизнь. Даже когда гусыня погибает, гусь долго или навсегда остается «вдовцом». Гусиные семьи очень дружные: весь год подросшие гусята не покидают своих неразлучных родителей. Вместе кочуют по тундрам и степям, вместё улетают в теплые районы.
Тип развития — выводковый. У новорожденных гусят и утят есть закрепленная в наследственности своего рода схема узнавания своих родителей. Постоянное пищание — это сигнал, что гусенок здесь. Он ждет некоторое время ответа мамы-гусыни. Поняв, что рядом его спасение, он успокаивается. Но если ответа гусыни нет, он будет сильнее пищать, эта паника передается всем птенцам, потому что прокормиться сам гусенок не может и погибнет без тепла гусыни. Поэтому мама-гусыня постоянно издает звуки, успокаивающие ее птенцов. От серого гуся произошли домашние гуси. Дикие гуси гнездятся в Европе, Азии до Дальнего Востока. От всех прочих гусей их отличает розовый клюв.
справочник школьника
99
д
ДАРВИНИЗМ — материалистическая теория эволюции органического мира, основанная на воззрениях ЧДарвина. Дарвин доказал реальность эволюции и убедительно объяснил механизм эволюционного процесса. Работу над своей теорией Дарвин начал в 1837 году, первый ее очерк был написан в 1842 году, после чего Дарвин продолжал собирать и анализировать новые факты. Он опирался на данные палеонтологии, сравнительной анатомии, эмбриологии, систематики, биогеографии, геологии, широко использовал достижения практики сельского хозяйства, особенно селекции. Важную роль в формировании эволюционных взглядов Дарвина сыграло учение Ч.Лайеля о геологической эволюции Земли, то есть на Земле в прошлом действовали те же факторы, что и в наше время.
Основные положения теории Дарвин изложил в 1859 году в книге «Происхождение видов путем естественного отбора» и в последующих трудах.
Название «Дарвинизм» было предложено А.Уоллесом, который независимо от Дарвина пришел к близким выводам. Движущими силами эволюции Дарвин считал наследственность, изменчивость, естественный отбор. Он впервые поставил в центр внимания эволюционной теории не отдельные особи, а виды и внутривидовые группировки, в противоположность учениям Ламарка, Линнея.
Дарвин собирал многочисленные доказательства существования наследственной изменчивости организмов и в природе, и в условиях одомашнивания. Он выделил две основные формы изменчивости: мутационную и модификационную. Модификационная изменчивость возникает под действием факторов внешней среды и не является
100
биология
наследственным признаком (например, на одной грядке хорошо поливали, а на другой плохо). В условиях одомашнивания на основе наследственной изменчивости организмов путем искусственного отбора человек создал многочисленные породы домашних животных и сорта культурных растений. По аналогии Дарвин пришел к выводу, что и в природных условиях действует творческий фактор, движущий и направляющий эволюцию организмов, — естественный отбор. Дарвин показал, что в природе организмам любого вида свойственна постоянная борьба за существование, складывающаяся из их взаимодействий с факторами внешней среды и внутривидовой конкуренции.
Борьба за существование обычно приводит к гибели значительного числа особей в каждом поколении любого вида и к выборочному участию особей в размножении. Неизбежным результатом наследственной изменчивости организмов и борьбы за существование является естественный отбор — преимущественное выживание и участие в размножении наиболее приспособленных особей каждого вида. Следствиями естественного отбора являются видообразование, сопровождаемое закреплением признаков и расхождением, то есть образованием новых признаков, и прогрессивная эволюция Приспособленность организмов к окружающей среде носит относительный характер.
Однако классический дарвинизм оставил нерешенными ряд важнейших вопросов (сущность наследственности, механизмы наследственной изменчивости и др.).
В начале XX века считали, что эволюцию можно объяснить мутациями без участия естественного отбора. Давшие начало новой науке, генетике, менделизм и мутационная теория сначала были восприняты как учения, целиком заменяющие дарвинизм. Синтез дарвинизма и генетики произошел в 20—30 годах нашего столетия.
ДВОЯКОДЫШАЩИЕ РЫБЫ были обнаружены в прошлом столетии. Эти рыбы обладают не только жабрами, но и примитивными легкими, которые позволяют им временно обходиться без воды и в засушливое время года дышать атмосферным воздухом.
справочник школьника
101
В 1835 году была описана в Африке рыба-че шуйчат-ник. Африканский чешуйчатник живет в пересыхающих водоемах, переходит к легочному дыханию, когда вода начинает портиться от перегрева, а при высыхании водоема зарывается в ил и из выделяемой ею слизи устраивает вокруг себя нечто вроде кокона, в котором она и переживает засушливый период.
Австралийского рогозуба и других двоякодышащих нельзя считать высшей группой среди других рыб. В действительности это древняя группа, специализированная в особом направлении: выработавшаяся у них способность временно обходиться без жаберного дыхания, переживая неблагоприятные условия жаркого или засушливого сезона, дала им возможность существовать в таких водоемах, где не могут выжить другие рыбы, но не подняла их на более высокую ступень организации и не вывела их из воды на сушу.
Любопытным образом охотятся на протоптеров в Судане. Местные жители отправляются на рыбалку по дну высохшего водоема, стуча при этом в особый барабан. Его звуки напоминают шум дождя. Поверив в этот обман, спящий в норе протоптер издает громкий квакающий звук. Тем самым он раскрывает свое местонахождение. Рыбу из засохшего ила и глины извлекают лопатами. В капсулах — «упаковках» протоптер может находиться до тех пор, пока не настанет время положить его на сковородку, — неделю, месяц.
ДВУСТВОРЧАТЫЕ МОЛЛЮСКИ — класс раковинных моллюсков. Наибольшего видового разнообразия достигли в меловом периоде. Все двустворчатые живут в воде.
Тело этих моллюсков заключено в двустворчатую раковину. У них нет головы, глаз, языка с теркой, слюнных желез.
Эти моллюски питаются пассивно — органическими частицами и микроорганизмами, которые поступают с током воды в мантийную полость. Жабры и ротовые лопасти улавливают эту пищу и отправляют ее в рот. Вода входит в одну из коротких трубок (вводный сифон), образованных на заднем конце тела краями мантии, и выходит через другую (выводной сифон). Непрерывный ток воды в май-
102
биология
тийной полости создается благодаря колебаниям ресничек, расположенных на жабрах, мантии и ротовых лопастях. Этих моллюсков называют еще фильтратами, поскольку они очищают воду от взвеси. Дышат растворенным в воде кислородом при помощи жабр.
Раздельнополы. Оплодотворение яйцеклеток происходит в мантийной полости самки, куда поступают выделенные в воду самцами сперматозоиды.
Личинки, вышедшие из яиц, выталкиваются беззубкой через сифон наружу. Личинки прикрепляются к жабрам рыб.
В доисторические времена устрицы и другие моллюски являлись легкой добычей и спасением для первооткрывателей европейских побережий. Сейчас устричный промысел развит на отмелях Черного, Средиземного и других морей. В приморских городах Италии много моллюсков поедается и в сыром виде — мидии.
У берегов Сахалина добываются гребешки. Мясо гребешков «белое», по вкусу напоминающее раков или крабов.
В былые времена в России был развит промысел по добыванию жемчуга. В старой Руси речной жемчуг имел весьма обширное применение. В 1860 году русского жемчуга было вывезено за границу на 182000 рублей, но через 15 лет этот промысел стал угасать и отошел в прошлое. И только в середине нашего столетия стали возрождать производство натурального жемчуга. В Японии, Корее работают фермы для содержания морских жемчужниц и выращивания в них жемчуга.
Самая крупная жемчужина в истории принадлежала испанскому королю Филиппу II. Весила она 6.8 г, размером была с голубиное яйцо. К сожалению, жемчуг не хранится долго — тускнеет и рассыпается. Поэтому знаменитые жемчужины прошлого до наших дней не дошли. Самый крупный из двустворчатых моллюсков — гигантская три-дакна — тоже образует жемчужины — до 7 кг. Однако ювелирной ценности этот жемчуг не имеет.
Зоологи находили моллюсков с раковиной длиной 637 см и весом 340 кг (331 кг весила раковина). Сила створок раковины опасна для ныряльщиков и водолазов.
Раковины и мясо тридакны используют народы Океа-
справочник школьника
103
К двустворчатым моллюскам относятся и морские корабельные черви, прогрызающие извилистые ходы в древесине. От раковины у них остался лишь рудимент — этот-то рудимент и служит им сверлом. Этот червь был причиной многих морских катастроф, нарушая деревянную обшивку корабля.
ДВУКРЫЛЫЕ— отряд насекомых. В ископаемом состоянии известны с позднего триаса. Все знают, как больно кусают комары. И как надоедливы мухи. Комары и мухи отнесены к отряду двукрылых, для которых характерный признак — наличие передней пары крыльев. Задние крылья у них превратились в небольшие придатки — жужжальца, органы равновесия во время полета.
Взрослая муха питается теми продуктами, что употребляет человек, а также разнообразными отбросами. Она принимает пищу при помощи лижущего ротового аппарата — мягкого хоботка, состоящего в основном из нижней губы. Пригодность пищи муха определяет, используя органы вкуса, расположенные на передних лапках. Развитие мух идет очень быстро в теплое летнее время. Комнатная муха дает до 7 поколений. Мухи на лапках переносят с нечистот опасных возбудителей болезни и яйца гельминтов.
Переносчиком малярии является малярийный комар
Обыкновенный Малярийный комар
Комнатная муха
Бычий слепень
комар
Серая падальная муха
Овод Зеленая мясная муха
104
биология
Развитие обыкновенного комара идет в воде. Самки взрослых комаров питаются кровью теплокровных животных. Если самки не напьются крови, то и не будет созревания яиц. Откладывают до 80 яиц. Самцы не сосут кровь, они питаются соком растений и сладким нектаром. Большой вред животноводству наносят слепни и оводы.
Оводы крови не пьют, но доставляют животным большие неприятности.
Самки оводов откладывают под кожу яйца. Развивающиеся личинки питаются как паразиты под кожей животного. Удивительна реакция тех животных, к которым подлетают оводы, чтобы отложить свои яйца. Олени, косули, коровы, лошади при приближении оводов отчаянно машут головой, взбрыкивают, пускаясь в бегство.
ДЕЛЬФИНЫ — морские млекопитающие подотряда зубатых китов.
Семейство настоящих дельфинов обширное (более 30 видов). Дельфины обитают во всех морях, связанных с океаном, в теплых географических широтах.
Важная особенность дельфинов — их стремительное и лег
кое передвижение в воде
Взрослый дельфин развивает скорость свыше 50 км Внезапным прыжком он выбрасывает тело в воздух для вдоха. Скоростному плаванию дельфина способствует не только обтекаемое тело, но и особые свойства кожи. Внешний слой (около 1 5 мм) чрезвычайно эластичен, а внутренний (толщиной около 4 мм) состоит из плотной ткани. При этом внутренняя часть внешнего слоя пронизана множеством ходов и трубочек, заполненных мягким жирным веществом. Поэтому ученые создают искусственную обшивку для подводных лодок, напоминающую кожу дельфина.
Дельфины обладают сложной звуковой сигнализацией. Установлено, что они создают и воспринимают ультразвуки. Точный гидролокатор позволяет им обнаружить
справочник школьника
105
предметы величиной с желудь в воде на расстоянии до 15 м. Благодаря эхолокации дельфины, плавая, находят пищу и избегают столкновений с препятствиями даже в совершенно мутной воде.
Дельфины обладают высокоразвитым мозгом. По своей способности к дрессировке они превосходят собак и других животных.
Детенышей дельфины рождают в воде. В момент родов самка высоко поднимает хвост над водой, дельфиненок рождается в воздухе и успевает вздохнуть прежде, чем упадет в воду. Первые часы дельфиненок плавает, как поплавок, в вертикальном положении, слегка шевеля передними ластами: он накопил достаточный запас жира в утробе матери, и его плотность меньше плотности воды. Рядом всегда находится мать и еще одна-две самки.
Дельфиненок питается первое время молоком матери. У малыша при сосании губы заменяет свернутый в трубку язык: он им охватывает сосок матери, и та вбрызгивает ему в рот молоко. Все это происходит под водой: дыхательный канал отделен от пищевода, и дельфин может заглатывать пищу под водой, не боясь захлебнуться. Через 3 года он становится взрослым. Живут дельфины до 30 лет. Рождаются детеныши 1 раз в 2 года. Промысел дельфинов запрещен. ’
Из дельфинов лучше изучены афалины. Эти дельфины легко уживаются и размножаются в неволе. К человеку относятся дружелюбно, быстро обучаются акробатическим трюкам. Дельфины — полезные звери. Жители Мавритании используют их для рыболовства: дельфины загоняют в сети рыбу
Обученные и выпущенные в море дельфины быстро обнаруживают рыбные косяки. Их можно научить разведывать морское дно, защищать человека от акул, находить затонувшие корабли, спасать тонущих людей.
ДИВЕРГЕНЦИЯ — расхождение признаков организмов в ходе эволюции, -возникших от общего предка. Термин «дивергенция признаков» введен в 1859 году ЧДарвином, который основной причиной дивергенции считал внутривидовую борьбу — конкуренцию. Наиболее острая конкуренция должна идти между сходными особями, так как они
106
биология
имеют! одинаковые жизненные условия. Естественный отбор при этом способствует выживанию и оставлению потомства наиболее уклонившимися от среднего состояния особями первоначального вида. Промежуточные формы, оказавшиеся в условиях особенно жесткой конкуренции, вымирают. Дивергенция часто сопровождается изменением числа хромосом либо их форм. Сравнение большого количества видов, состоящих в близком родстве, показывает, что, как правило, их хромосомные наборы отличаются в большей или меньшей степени. Этот факт указывает на большую важность хромосомных перестроек в видообразовании. Исследователи полагают, что хромосомные перестройки можно рассматривать скорее в качестве одного из условий успешного видообразования, а это приводит к дивергенции.
ДИНОЗАВРЫ — самая многочисленная группа вымерших пресмыкающихся подкласса архозавров. Слово «динозавр» состоит из двух соединенных слов: «страшный» и «ящер». Динозавры развились из рептилий, передвигавшихся на задних лапах (ногах}. Первые животные, жившие на суше, имели ноги, широко расставленные на обе стороны туловища. Среди них были и растительноядные животные, и хищники.
Динозавры имели размеры до 30 м в длину и вес не менее 30 т, но были и размером с кошку.
При более детальном изучении динозавров стало ясно, что строение тела гигантских динозавров было связано с тем, что они вели не наземный, а земноводный чобраз жизни Питаясь растительным кормом, они забирались в водоемы, и там наиболее массивные и грузные части их тела (задние конечности, толстый и длинный хвост) в силу известного закона Архимеда становились легче, придавая вместе с тем телу животного устойчивость, надводные же части — спина и тонкая шея с непропорционально маленькой головой — были у них значительно легче «нижнего яруса» и уже не представляли собой тяжелого бремени. Переселяясь из одного водоема в другой, такие «земноводные» динозавры могли опускаться на четвереньки и передвигаться на суше наподобие спокойно пасущихся кенгуру Самыми крупными среди динозавров были бронтозавры.
справочник школьника
107
Пресмыкающиеся мезозойской эры: 1 — рогатый динозавр, 2 — летающий хвостатый ящер, 3 — ихтиозавр, 4 — бронтозавр, 5 и 6 — летающие бесхвостые ящеры, 7 — стегозавр, 8 — плезиозавр
диплодоки, тиранозавры. Тиранозавр был самым крупным наземным хищником, которого когда-либо знал мир. Обитал на территории современных США и Канады. Его размеры: высота до 5 м, длина до 10 м, вес — 10 тонн. Метровой длины челюсти тиранозавра были вооружены сотнями острых и больших, как ножи, зубов. Ими тиранозавр легко бы вспорол живот слону, а носорога мог унести в своей пасти.
Бегал тиранозавр на задних ногах. Его шаги достигали 4-мет-ровой длины. Появление тиранозавра наводило ужас на древних обитателей планеты.
Много было «завров», но очень коротким был их расцвет.
Ухудшение климата в конце мезозоя неблагоприятно отразилось на всех динозаврах, которые не способны были поддерживать постоянную температуру тела. Понижение температуры сковывает движения рептилий, делает их вялыми и неспособными защищаться, а тогда беспомощный динозавр мог быть заживо съеден каким-нибудь более мелким, но теплокровным, активно движущимся зверем.
Существует еще много гипотез смерти динозавров:
а) Может быть, одновременно извергалось множество вулканов или последовало гигантское землетрясение?
б) Может, звездный взрыв окутал Землю облаком радиации, убившим всех динозавров?
108
биология
Но если динозавры вымерли, то лочему же выжили другие животные, такие, как крокодилы, змеи, птицы? Могут ли жить сегодня динозавры?
Имеется бесчисленное количество свидетельств о наблюдении легендарного чудовища Несси в шотландском озере Лох-Несс начиная с 1939 года. В этих рассказах трудно отличить, где правда, а где фантазия, вымысел.
ДОМИНАНТНОСТЬ — участие только одного аллеля в определении признака у гетерозиготной особи (Аа). Явление доминантности (господства) было открыто еще в первых классических опытах Г.Менделя. Доминантные аллели обозначают прописными буквами (А, В и т.д.).
При анализе гибрида F\ Г.Мендель установил, что все особи имеют одинаковую окраску цветков. При этом проявляется только признак одного родителя (красные цветки), признак другого (белые цветки) отсутствует в Ft. Признак, проявляющийся в Flt он назвал доминантным (преобладающим), признак отсутствовавший — рецессивным (отсутствующим). Эта закономерность получила название правила доминирования, или единобразия гибридов первого поколения.
Впоследствии генетики, изучая наследование разнообразных признаков у растений, животных, грибов, микроорганизмов, обнаружили широкое распространение явления доминирования. При генотипе ААВВ — полное доминирование. При генотипе АаВв — неполное доминирование.
Для установления точности генотипа проводят анализирующее скрещивание. Причины, приводящие к доминированию одного аллеля над другим, до сих пор еще не ясны. Однако ясно, что это не только следствие свойств гена, но и результат действия внешних условий, которые могут повлиять на степень доминирования.
ДРЕЙФ генов — генетико-автоматические процессы, изменение частоты генов в популяции в ряду поколений под действием случайных факторов, приводящее, как правило, к снижению наследственной изменчивости популяций Наиболее отчетливо проявляется при резком
справочник школьника 109
сокращении численности популяции в результате стихийных бедствий (лесной пожар, наводнение и др.), массового распространения вредителей. Характерная особенность динамики генотипической структуры популяций под действием дрейфа генов состоит в усилении процесса гомозиготности особей, которая нарастает с уменьшением численности популяций. Это нарастание обусловлено тем, что в популяциях ограниченного размера увеличивается частота близкородственных скрещиваний, и в результате заметных случайных колебаний частот отдельных генов происходит закрепление одних аллелей при одновременной утрате других. Некоторые выщепившиеся гомозиготные формы в новых условиях среды могут оказаться приспособительно ценными. Они будут подхвачены отбором и смогут получить широкое распространение при последующем увеличении численности популяций. Колебание численности организмов получило название популяционных волн.
Популяционные волны — одна из частых причин дрейфа генов. Особенно сильно колебания численности выражены у насекомых, хищников, растительноядных животных Численность популяций зависит от деятельности человека
ДОННИКИ — растения семейства бобовых. Наиболее часто попадаются в пределах нашей страны желтый, белый, душистый донники.
Все донники хорошо переносят засуху, почти не поражаются вредителями, болезнями, мало угнетаются избытком солей в почве Поэтому донники пышно растут не только на черноземах, но и на солонцовых почвах
Самый распространенный у нас — донник белый Белков в доннике содержится больше, чем в других лугопастбищных травах. На сено донник скашивается до цветения, иначе стебли становятся грубыми и листья облетают
Донник хороший медонос, используется и как лекарственная трава. Цветы и листья белого донника когда-то применяли при простудах и лихорадке, а мазями, приготовленными в смеси с топленым коровьим маслом, залечивали порезы
Слово «донник» происходит от «донной» — древнего названия подагры. Словом «дна» в давние времена обозна
110
биология
чали болезни нижней части брюшной полости и подагру. Запах свежевысушенных соцветий очень стоек.
Сегодня главное назначение донника желтого — кормовое. Идет на сено, травяную муку, силос. Обогащает почву азотом. Высеивают вблизи пасек.
ДРИОПИТЕКИ — подсемейство вымерших человекообразных обезьян. Первая находка дриопитека была сделана в 1856 году у Сен-Годана (Франция), в слоях древностью в 15—18 млн. лет. Дарвин, знавший об этой находке, считал дриопитека общим предком человека и африканских антропоморфных обезьян — горилл и шимпанзе. О родстве дриопитеков с человеком свидетельствует строение челюстей и зубов, которые совмещают в себе признаки и человека, и антропоидов. Нижние коренные зубы у дриопитека сходны по строению с коренными зубами человека; в то же время сильное развитие клыков и наличие соответствующих признаков типичны для антропоморфных обезьян.
Ближе других к людям стоит дарвинский дриопитек, остатки которого обнаружены в среднемиоценовых отложениях в Австрии.
ДРОФА — одна из самых крупных и редких птиц, обитающих в пределах нашей страны. Птица весит до 16 кг, селится в степях Благодаря хорошему зрению он издали замечает опасность и улетает либо убегает на своих мощных ногах. Иногда дрофа затаивается среди выгоревшей на солнце травы и становится совершенно незаметной благодаря покровительственной окраске оперения.
Дрофы — всеядные птицы: они поедают листья, семена, побеги растений, жуков, мелких мышевидных грызу-
нов.
справочник школьника
111
После прилета у дроф можно наблюдать брачные игры — токование. После этого образуются пары, но не надолго. После откладки яиц самец покидает самку.
Гнездо дрофы — ямка на земле. В нем обычно 3 яйца оливково-зеленого цвета с расплывчатыми красноватыми пятнышками. Потревоженная на гнезде самка взлетает не сразу, а, пригнувшись, отбегает от него сначала на некоторое расстояние, чтобы не выдать врагу свое гнездо. Дрофята, вылупившись и обсохнув, следуют за матерью. Дрофа долгое время кормит птенцов, поднося пишу к клюву. При появлении опасности птенцы затаиваются, прижавшись к матери.
Другая дрофа, обитающая в России, — стрепет. Величиной с курицу. Живет в целинных степях. Держатся стрепеты одиночно, только перед отлетом собираются стаи.
ДЫХАНИЕ — это процесс расщепления органических веществ с целью получения энергии, необходимой для жизнедеятельности. Дыхание делится на анаэробное и аэробное.
С усложнением организации и увеличением размеров тела развиваются специальные структуры или органы, принимающие на себя дыхательные функции, а также система кровообращения, в которой циркулирует кровь или гемолимфа, способные связывать и переносить О2 и СО2. У позвоночных животных и человека процесс дыхания включает внешнее дыхание, обеспечивающее обмен газов между внешней средой и кровью в органах дыхания. Легочное дыхание, обеспечивающее наибольшую активность газообмена, развивается у земноводных (сочетается с кожным дыханием), но доминирующее значение приобретает у птиц (у них есть воздушные мешки). У млекопитающих дыхание обеспечивается ритмической работой дыхательных, межреберных мышц и диафрагмы. У млекопитающих и человека газообмен происходит в основном в альвеолах легких и лишь 2% О2 поступает в кровь через кожу.
Переход О2 в ткани происходит при разнице давления его в артериальной крови, равном 100 мм рт. ст., а в тканях — 0—40 мм рт. ст. СО2 переходит из тканей в кровь и из крови в альвеолы также благодаря перепадам его
112
биология
Органы дыхания человека.
1 — трахея, 2 — легкое, 3 — бронхи, 4 — веточки бронхов, 5 — легочные пузырьки.
давления: в тканях — 60, в венозной крови — 47, в альвеолах 35 мм рт. ст. Потребление О2 клетками и тканями лежит в основе тканевого дыхания, представляющего собой совокупность окислительно-восстановительных процессов и приводящего к распаду различных органических соединений с образованием конечных продуктов обмена веществ и высвобождением энергии, используемой организмом для осуществления физиологических функций.
Регуляция осуществляется центральной нервной системой (ЦНС>. Рефлекторные сокращения дыхательной мускулатуры обеспечиваются двигательными нервами, ядра которых расположены в сером веществе спинного мозга Дыхательный центр расположен в продолговатом мозге. Дыхательный центр не только регулирует ритмичное чередование вдоха и выдоха, но и способен изменять глубину и частоту дыхательных движений, приспосабливая легочную вентиляцию к потребностям организма, обеспечивая оптимальное содержание газов в крови.
Нервные механизмы саморегуляции дыхания проявляются в том, что вдох рефлекторно вызывает выдох, в выдох — вдох. Это происходит потому, что во время вдоха при растяжении легочной ткани в нервных рецепторах, находящихся в ней, возникает возбуждение, которое передается продолговатому мозгу и вызывает активацию центра выдоха и торможение центра вдоха, образующие дыхательный центр. Сокращение дыхательных мышц прекращается» они расслабляются, и происходит выдох. При выдохе поток импульсов от рецепторов прекращается, центр выдоха
справочник школьника
113
перестает активизироваться, центр вдоха растормаживается, активизируется — и наступает вдох.
Гуморальная регуляция дыхания состоит в том, что повышение концентрации углекислого газа в крови возбуждает дыхательный центр — частота и глубина дыхания увеличиваются. Уменьшение содержания СО2 в крови понижает возбудимость дыхательного центра — частота и глубина дыхания уменьшаются.
Дыхание растений присуще всем органам, тканям и клеткам. Интенсивность дыхания, определяемая по количеству поглощенного О2 и выделенного СО2, у разных частей растений неодинакова. Самой высокой интенсивностью дыхания отличаются молодые, быстро растущие органы и ткани.
У целого растения наиболее активно дышат листья, стебли, корни. Повышенная интенсивность дыхания присуща светолюбивым растениям, а также высокогорным растениям, адаптированным к пониженному давлению О2. Дыхание усиливается с повышением температуры окружающей среды, возрастая в 2—3 раза при потеплении на каждые 10°. Однако, достигнув определенного максимума, дыхание начинает ослабевать и при температуре 45° практически прекращается. При низких значениях температуры дыхание растений резко снижается, но в тканях их зимующих органов (почки) происходит слабое дыхание. Слабое дыхание наблюдается в семенах, а при прорастании увеличивается в сотни раз.
ДЯТЛЫ по размерам не больше скворца. В лесу, где нет больших деревьев, большой пестрый дятел жить не станет. Не потому, что голодно, а потому, что не выдолбить ему в здоровом дереве дупло. Опытная птица по звуку определяет, что не стоит даже кору ковырять на таком стволе. Но если древесина уже тронута грибом, если внутри дуба вместо «железного» ядра — трухлявая начинка, дятел найдет такое дерево и, про
114
биология
бив живые слои заболони, выдолбит в нем глубокое семейное дупло весной или для себя одного, помельче — осенью.
Пестрые дятлы — из числа немногих птиц, кому дом нужен всю жизнь, а не только на несколько недель, пока выводят птенцов. Весь год дятел прячется от непогоды в дупле. Семейное дупло готовит самец весной, как начнет пригревать солнце. Забравшись внутрь, дятел откалывает мягкие щепочки и выбрасывает к подножью дерева. По этой россыпи в весеннем лесу можно найти свежее дупло.
Выводятся нетерпеливые птенцы, истошные крики которых заставляют родителей быстрее носить корм, и, вероятно, эти писки дятлят служат им как постоянно включенный звуковой маяк. Когда сидение птенцов подходит к концу, вид у дятлов-родителей потрепанный: почти на треть стерлись хвосты от частого лазанья в дупло, побилось перо на боках и крыльях. К осени птицы линяют, и в лесу самым красивым становится дятел.
В самое трудное для других птиц время дятлу живется сытнее.
Для обработки вертикальных стволов у дятла особое положение пальцев. Дятел поворачивает задний палец вбок под прямым углом к передним пальцам. Тело птицы поддерживается также хвостом: его твердые, упругие перья с силой упираются в кору дерева.
Крепкие кости черепа служат долотообразному клюву прочной опорой и могут выдерживать сильные сотрясения.
Свой язык дятел может быстро и далеко выбрасывать изо рта, при помощи языка он и вытаскивает насекомых из их норок и ходов. Язык очень длинен, тонок и гибок, легко проникает в просверленные личинками ходы и даже может следовать по их извилинам. Крупные насекомые прокалываются ороговевшим кончиком языка, снабженным обращенными назад крючочками, подобно наконечнику стрелы; мелкие пристают к языку, покрытому вязкой слюной.
Большие пестрые дятлы — великие умельцы по части разделки сосновых шишек; умение это передается по наследству и подкрепляется обучением в детстве. В трещину на вершине столба, в углубление, специально выдолбленное в стволе или на ветке, птица намертво затискивает шишку и разрубает ее клювом по восьми радиусам, извлекая из-под чешуек все до единого орешки. Уходит на это
справочник школьника
115
пять-шесть минут и шестьсот-восемьсот ударов клювом. А вся операция с одной шишкой: сорвать, закрепить, раздолбить — занимает до десяти минут. Поэтому в самые короткие дни зимы дятел работает на своей «кузнице» с рассвета до сумерек. Срубит с ветки шишку, принесет в клюве на «кузницу», прижмет грудью к стволу, выбьет двумя-тремя ударами пустую и, вставив целую, принимается за работу. Времени для отдыха нет и минуты. После снеготаяния под его деревом лежат сотни размочаленных, пустых шишек. А есть многолетние «кузницы», под которыми лежат такие вороха, что за раз на телеге не увезти.
Надо признать, что репутация большого пестрого дятла не совсем безупречна. В гнездовую пору не любят и боятся его мелкие лесные птицы — и те, что выводят птенцов в открытых гнездах, и те, которые растят свое потомство в дуплах. Правда, грабит дятел маленьких соседей лишь в холодные, дождливые весны. Но зато никто, как он, не обеспечивает поползней, синиц, удодов, горихвосток, мухоловок и свою родню — вертишеек — надежным жильем. Зимой, сбивая с сухостойных деревьев большие куски коры, он малость подкармливает свою временную синичью свиту. А с первого дня весны, когда начинается сокодвижение у кленов, и до зеленения березы угощает он березовой и кленовой пасокой лазоревок, зябликов, зорянок, щеглов. И за все эти добрые дела можно простить дятлу те нечастые беды, которые случаются по его вине в весеннем лесу.
На Кавказе и в европейской части России живет зеленый дятел. Собственно, зеленая у него только спина, крылья и хвост бурые, а на голове — красная «шапочка», как у желны.
Гнездящиеся в норах дятлы водятся в Южной Америке. А в Южной Азии живут рыжие, или короткохвостые дятлы.
116
биология
Е
ЕЖ относится к отряду насекомояд-
ных. Распространен на всех матери- jiifjBWhb.
ках, кроме Австралии и Южной Аме-рики. Еж — животное, единственное в своем роде. С виду он вроде колю- -чего шара, вдвое меньше волейболь-ного мяча, к которому приделана ~
симпатичная остроносая мордочка с блестящими темными бусинками глаз, маленькие ножки и тонкий короткий хвостик. Самое замечательное у ежа — иглы. Они главная зашита ежа в полном опасностей лесном мире. Лишь когда ежата появляются на'свет, они голенькие. Но уже через несколько часов на нижней кожице образуются бугорочки, которые вскоре лопаются, и из них развертываются, выпрямляются иголочки. К 15 дням они затвердевают. Линька проходит медленно, меняется одна из трех игл за год. При малейшей опасности еж сворачивается в шар, даже «щелей» не видать. Еж деятелен и энергичен. В сложном окружающем мире ориентируется с помощью обоняния и тонкого слуха, которые у него более чутки, чем у кошки. А вот зрение у ежа плохое, но это не помеха при передвижении. Можно сказать, что еж видит носом. Он у него всегда влажный. Ведь чем влажнее воздух, тем лучше распространяются в нем запахи.
Ежи ведут одиночную жизнь, редко общаются с сородичами.
Еж может захватывать территорию в два — три гектара, один хозяйствует на нем. Только к самочкам и малышам хозяин территории не столь агрессивен, хотя и не проявляет дружелюбия.
справочник школьника
117
Даже в зимних убежищах, когда, казалось бы, легче переносить холод сообща, в одном гнезде редко собирается несколько ежей. Еж ведет скрытный, сумеречный образ жизни и любит густые заросли кустарника. Иглистый волосяной покров приносит ежу и беды. Частокол игл уязвим для насекомых. В этом частоколе на коже поселяется тьма паразитов, и еж не может их вычесать.
В зимний период спячки температура тела ежа падает с 34° до двух. Продолжительность спячки зависит от климатических факторов. В Сибири еж спит до семи месяцев, а в теплых краях — месяц.
Если зимовка была длительной, еж сильно слабеет, поэтому первым делом — откорм.
В брачный период идет борьба самцов за продолжение рода.
Еж оставляет заботу о потомстве ежихе, у которой бывает до 10 ежат. Все лето идет процесс их обучения. К концу лета ежата навсегда покидают мать. Ищут свой участок.
Есть у ежей одна особенность — они устойчивы к ядам. Поэтому им не страшны встречи со змеями.
Еж легко привыкает жить в неволе. Ест все, что предложат со стола, но обожает мясо. В античном мире, более двух тысячелетий назад, за этим зверюшкой охотились очень активно: его колючей шкуркой, натянутой на дощечку и засушенной, расчесывали овечью шерсть.
А позже еж привлек пристальное внимание гурманов. Его мясо оказалось вкусным, питательным. В Лондоне в свое время даже существовал ежиный рынок, где продавали ежиное мясо.
В южных степях, пустынях Евразии живет ушастый еж. От обыкновенного он отличается немного: у него крупнее ушные раковины, а сам он мельче в два раза, и колючий панцирь у него к брюшку опускается не так низко.
ЕСТЕСТВЕННЫЙ ОТБОР- основной движущий фактор эволюции организмов. Учение о естественном отборе создано ЧДарвином в 1858—1859 годах. По Дарвину естественный отбор — результат борьбы за существование. Выживают, дают потомство самые приспособленные к
118
биология
данной среде особи, и погибают особи с физиологическими дефектами в строении.
Необходимая предпосылка для действия естественного отбора — наследственная изменчивость организмов. Следствия естественного отбора — увеличение разнообразия форм организмов, последовательное усложнение организации в ходе прогрессивной эволюции; вымирание менее приспособленных видов.
Отбор работает на уровне популяции. Единицами естественного отбора являются особи, гаметы, семьи, популяции, виды.
Например, поведение животных, крики беспокойства передаются другим животным своего вида.
Стабилизирующий отбор фиксирует, закрепляет определенный признак. Например, выращивание растений в определенной климатической зоне. Или существование определенных групп животных (водоплавающие птицы, ящерицы и др.). При устоявшихся условиях происходит биологическое равновесие. Возникающие изменения приводят к сложным проблемам для организма.
Многообразие видов — результат естественного отбора и изменчивости.
ЕХИДНЫ
Кроме сумчатых в Австралии и на островах Тасмания и Новая Гвинея, обнаружилась еще более примитивная группа млекопитающих, в которую и входит ехидна
(подкласс яйцекладущих).
Ехидна избегает появляться при дневном свете, питается муравьями — добычей, малопривлекательной для других плотоядных животных. А в результате такого своеобразного способа питания ехидна утратила мощный зубной
аппарат, и только у молодых зверей сохраняются молочные зубы, вскоре выпадающие. Тело ехидны покрыто иглами и жесткой шерстью. Ехидна откладывает одно яйцо, которое помещает в небольшую складку кожи на животе — сумку. Развившийся из яйца детеныш находится в сумке до тех пор, пока на его теле не появятся иглы. Млечные железы
справочник школьника 119
ехидны развиты слабо и не имеют сосков. Густое молоко стекает по шерсти, и детеныш его слизывает.
Пальцы ехидны снабжены мощными утолщенными когтями, которыми она разрывает муравейники, чтобы добыть муравьев. Своими сильными конечностями ехидна сдвигает камни, под которыми прячутся насекомые и дождевые черви.
Самцы ехидны наделены от природы костяными шпорами: они помещаются на задних ногах и покрыты кожей, словно чехлом, но острые концы торчат наружу. Ядовитая жидкость может вытекать по каналу в шпоре и является средством защиты.
Укол шпоры для собаки может иметь смертельный исход.
Ехидна, утконосы — единственные ядоносные млекопитающие
120
биология
ж
ЖАБЫ — семейство бесхвостых земноводных. Легко отличаются от лягушек по грубой коже, покрытой бугорками. Кожа жаб выделяет едкую жидкость, которая вызывает раздражение, попадая в глаза или рот.
Представление о том, что жабы вредны, совершенно ложно и основано на разных суевериях и небылицах. Действительно, жабы неприятны на вид. Но они уничтожают вредных гусениц, жуков, слизней, мух.
На территории нашей страны обитает несколько видов. Широко распространены серая и зеленая жабы. Жабы активны в темное время суток, а днем прячутся в различных убежищах. Задние конечности жаб короче, чем у лягушек. В связи с этим жабы хуже прыгают. Благодаря хорошо развитым легким и сухой коже жабы могут жить вдали от водоемов и только на период размножения уходят в воду. Они поселяются на полях, парках, лесах, истребляя насекомых, вредителей растений. В природе продолжительность жизни обычно ограничивается 6—8 годами. Камышовая жаба населяет западные районы России, но под влиянием деятельности человека она очень редко встречается. Икра жаб по внешнему виду резко отличается от лягушачьей. Она откладывается в виде двух длинных студенистых шнуров, внутри которых правильными рядами расположены отдельные икринки.Самец жабы-повитухи берет на себя заботы о развитии икры. Обитают эти жабы в теплых географических широтах.
Несмотря на едкую защиту, врагов у жаб немало: хищные птицы, ужи, ежи, цапли, пеликаны и другие птицы, живущие вблизи воды.
справочник школьника
121
ЖЕЛЕЗЫ — органы животных и человека, вырабатывающие и выделяющие особые вещества, участвующие в жизненных процессах. Железы внешней секреции (потовые, сальные, слезные, молочные, восковые железы у насекомых) выделяют свои продукты — секреты — на поверхность тела через выводные протоки.
Железы внутренней секреции не имеют выводных протоков, и вырабатываемые гормоны выделяются в кровь или лимфу.
Некоторые железы (почки, потовые железы, отчасти слезные) избирательно поглощают из крови находящиеся в ней конечные продукты обмена, концентрируют их и выделяют наружу, предотвращая тем самым отравление организма.
I. Железы внутренней секреции.
Щитовидная железа. Гормон тироксин регулирует обмен веществ, синтез белка. Недостаток его ведет к заболеванию — мексидема. Ткани становятся рыхлыми, человек становится вялым, теряет аппетит, наблюдается общая отечность. Недостаток гормонов у ребенка приводит к отставанию в росте и слабоумию. Нарушения функций щитовидной железы могут возникать в результате недостатка в питьевой воде йода, необходимого для синтеза гормонов щитовидной железы. Чаще всего это происходит в горных местностях, где талые воды не насыщаются йодом.
Надпочечники. Гормоны корковой части надпочечника поддерживают на высоком уровне работоспособность мышечной ткани, способствуют быстрому восстановлению сил после утомительной физической работы, регулируют водно-солевой обмен в организме. Препараты коры надпочечников (кортизон) применяют при лечении некоторых заболеваний обмена веществ. Удаление коры надпочечников приводит к смерти.
Мозговая часть надпочечников выделяет адреналин. Гормоны норадреналин и адреналин регулируют сердечнососудистую систему, расширяют бронхи, ускоряют распад гликогена в печени, регулируют работу мускулатуры.
Гипофиз. Очень много гормонов вырабатывает эта железа. В передней доле гипофиза вырабатывается гормон роста, который регулирует рост и развитие организма.
122
биология
Железы внутренней секреции.
1 — гипофиз, 2 — эпифиз, 3 — щитовидная железа, 4 -г- зобная железа, 5 — надпочечник, 6 — поджелудочная железа, 7 — половые железы.
Недостаток этого гормона приводит к карликовости. Избыток гормонов — к гигантизму.
Гормон пролактин оказывает влияние на выработку молока в молочных железах.
В передней доле образуется несколько гормонов, избирательно действующих на другие железы внутренней секреции.
Промежуточная доля гипофиза выделяет меланофор-ный гормон, регулирующий окраску кожного покрова.
Гормон задней доли гипофиза — антидиуретический — регулирует водно-солевой обмен.
Гипоталамус — особый отдел промежуточного мозга. Гипоталамус и гипофиз в своей деятельности тесно
между собой связаны, образуя единую гипоталамо-гипофи-зарную систему. Контроль гипоталамуса над внутренними органами возможен благодаря тому, что он регулирует функции гипофиза — главной железы внутренней секреции. В работу гипоталамо-гипофизарной системы заложен принцип обратной связи. Если какая-нибудь железа внутренней секреции начинает выделять слишком много или мало гормонов, гипоталамус улавливает отклонение в их работе через кровь. Затем через гипофиз регулирует, восстанавливает нормальную работу железы.
Поджелудочная железа через гормон инсулин влияет на углеводный обмен. При недостатке гормона инсулина возникает болезнь — сахарный диабет. Инсулин — белковое
вещество, он выделен и синтезирован искусственно.
Половые железы через гормоны прогестерон и андростерон регулируют формирование тела, обмен веществ и половое поведение человека. Это влияние особенно на
справочник школьника
123
глядно проявляется при удалении половых желез (кастрации) или введении в организм половых гормонов.
Половые железы являются смешанными, вырабатывают несколько гормонов и половых клеток.
II. Железы внешней секреции
Потовые, слюнные, слезные железы желудка и кишечника. Поджелудочная железа — это железа внешней и внутренней секреции.
ЖЕЛУДОЧНЫЙ сок — сложная по составу, бесцветная кисловатая жидкость, вырабатываемая различными клетками слизистой у животных, обладающих железистым желудком. Содержит ферменты протеиназы {пепсин, гастрин, реннин, желатиназа) и небольшое количество липазы, соляную кислоту, слизь. Кислота активизирует ферменты, вызывает денатурацию и набухание белков, обуславливает бактерицидные свойства желудочного сока, стимулирует выделение кишечного сока. Слизь (смесь му-копротеидов) защищает стенку желудка от механических и химических раздражителей. За сутки у человека отделяется до 2 л желудочного сока. Количество и состав желудочного сока меняются в зависимости от характера пищи, а также при заболеваниях органов пищеварения. В медицине применяют желудочный сок, полученный от животных.
ЖЕСТКОКРЫЛЫЕ, или ЖУКИ — отряд насекомых с полным превращением. Древнейшие жуки известны из раннепермских отложений. Ныне существующие группы жуков, по-видимому, сложились в раннемеловое время, когда формировался растительный мир.
Часто говорят: черный, как жук. И правда — жуки нередко бывают черными. Но, конечно, далеко не все жуки. Есть и красные, и синие, и другого цвета. Жуков можно встретить повсеместно, только у нас обитает до 25 тысяч видов. На Земле более четверти миллиона видов жуков. Несмотря на такие различия, все жуки имеют жесткие передние надкрылья. По характеру питания среди них -различают три основные группы. Во-первых, это хищники, питающиеся различными мелкими животными, в основном насекомыми. Таковы, например, ярко окрашенные
124
биология
Жук-олень
усач
божьи коровки. Некоторых божьих коровок разводят в лабораториях и выпускают в сады для борьбы с тлями, повреждающими растения. Божьи коровки летают в самые жаркие часы суток. Эти жуки ядовиты и почти не имеют врагов. Важным способом защиты является их способность притворяться мертвыми. В случае опасности жук прижимает к телу ножки, усики и ... падает на землю. Попробуй отыщи его среди травы!
Когда опасность миновала, жучок оживает. Благодаря своей яркой «одежде» божьч коровка видна издалека. Однако редкая птица пытается отведать этого жука. Коровка выделяет особую желтоватую жидкость, неприятную по запаху и вкусу, — это ее кровь, отпугивающая врага. Редкая окраска жука предупреждает: «Не тронь меня! Я тебе в пищу не гожусь!»
Во-вторых, это потребители разлагающихся растительных и животных остатков. К ним относятся, например, могильщики, использующие в качестве пищи трупы животных. Такой же пищей питаются и их личинки. Они входят в число санитаров природы: без них трупы животных разлагались бы и заражали окружающую местность. Жуки закапывают мертвых птиц, подкапывая почву, и постепенно птица погружается в ямку.
В-третьих, это растительноядные жуки, потребляющие всевозможные части растений, в том числе и древесину.
справочник школьника
125
Листоед колорадский жук объедает листья у картофеля. Завезен в Европу из Северной Америки и, не встречая врага, расселился до Дальнего Востока.
Навозный жук скарабей был священным животным Египта.
Египтяне заметили интересную особенность в образе жизни жуков. В определенное время года они скатывают из навоза шарики и упорно «гонят» их в какое-нибудь укромное место. Не только трудолюбие привлекло внимание египтян, хотя и это сыграло немалую роль в признании скарабея священным. Жрецы обратили внимание на тот факт, что жуки не рождают своих детенышей, как, например, овцы или суслики. Детеныши появляются у них из малопривлекательных комочков. Появление жуков из комочков (куда жуки откладывают яйца) казалось чудом, совершить которое под силу лишь священным животным. Тем более что у жуков были все «основания» для того чтоб называться священными: жрецы насчитали у них на каждой ноге по тридцать пальцев, по числу дней в месяце, а шарики их похожи на солнце. Жука мумифицировали и клали вместе с мумиями умерших людей. Изображение скарабея находят сейчас на памятниках и стенах храмов. Однако постепенно настоящих жуков стали заменять золотыми или из драгоценных камней.
Жуки летают неважно: медленно, тяжело, повороты им даются с трудом. Один из самых красивых и полезных жуков — жужелица — красотел пахучий. Надкрылья его ярко-зеленые с синеватым отливом и с золотистыми крыльями. Красотел стережет наши леса от вредных насекомых и поэтому издавна пользуется уважением лесоводов. Чаще он нападает на мохнатых гусениц шелкопряда, которых не едят даже птицы. Для борьбы с непарным шелкопрядом красотел был ввезен в США и успешно там прижился.
Жуки-олени. На разных языках название этого насекомого звучит по-разному. Но всегда входило в него слово «олень». Причиной тому — огромные «рога» самцов, которые, конечно, не имеют никакого отношения к настоящим рогам. На самом деле это сильно развитые верхние челюсти — мандибулы, снабженные отростками и зазубринами. Они так велики, что грызть или жевать ими невозможно: они приспособлены только для турниров. Жизненный цикл жука-оленя начинается с того, что самка откладывает яйцо
126 биология
в трухлявую древесину какого-нибудь пня, мертвого или больного дерева — предпочтительно дуба или бука. Личинка питается трухой, глубоко вгрызаясь в отмершую древесину. Окукливается личинка в земле, и через месяц покидает кокон молодой жук. Исчезновение естественных мест обитания — главная причина сокращения численности этих жуков повсеместно. При химической обработке лесов ядохимикаты попадают на стволы деревьев, и это является причиной смерти жуков. Крупные и красивые жуки-олени привлекают внимание коллекционеров, туристов. И вот это насекомое стало редким и включено в список охраняемых.
Жуки-гиганты. Среди жуков встречаются настоящие великаны. Длиннорогий геркулес, родственник наших жуков навозников, обитает в Южной Америке. Рог у этого жука длиной 9 сантиметров, а сам геркулес вместе с рогом достигает 17.5 сантиметров.
Дровосек-титан из Южной Америки ростом с длиннорогого геркулеса, его длина — 17 сантиметров. Титан — крупнейший в мире жук.
ЖИРАФЫ — млекопитающие семейства жирафовых. Самое высокое на Земле животное. Жираф бывает ростом 6 м, и половина этой высоты приходится на шею.
А сколько у него шейных позвонков? И у жирафа, и у мыши, и у человека ровно семь шейных позвонков. Только у жирафа они очень вытянуты.
На первый взгляд жираф ка- , жется очень странным животным. На длинной смешной шее сидит крошечная голова с двумя рожками, обтянутыми кожей. Ни клы
ков, ни когтей у жирафа нет. Передние ноги длиннее задних. А хвост длиной в метр. Окраска у жирафа желтая
Жизнь в африканских саваннах требует особой приспособленности. Листья на деревьях растут высоко, зрение здесь гораздо нужнее слуха, а умение быстро бегать важнее, чем маскировка. При их большом росте щипать траву
справочник школьника
127
неудобно. Поэтому молодые побеги деревьев жирафы подравнивают сверху длинным языком и цепкими губами, в отличие от слонов, которые обламывают ветки и этим повреждают лес.
Жирафы держатся стадами, одиноких животных почти не встречается. В стаде существует определенная соподчи-ненность. Они придерживаются равнин, так как с длинными ногами бегать по холмистой местности тяжко. Новорожденного жирафа неудобно называть малышом — его рост около 2 м. Уже через несколько минут после рождения новорожденный встает на ноги.
У жирафа очень много необычного в повадках, жизненных ситуациях. Из-за своего гигантского роста ему приходится пить, широко расставив ноги, да еще согнув передние в коленях. Спят эти великаны очень мало и стоя, а если ненадолго ложатся, то могут, изогнув шею дугою, положить голову на заднюю ногу или ею опереться о землю. Животные эти миролюбивы, охотно пасутся с другими животными саванны. Жирафы охраняют покой других животных, так как высокий рост позволяет видеть далеко. Большую скорость надолго не развивают: у них маленькие легкие, меньше, чем у лошади. Зато у них отличная сердечно-сосудистая система. Она приспособлена для бесперебойной подачи крови в мозг, находящийся на 3 м выше сердца. Для этого приходится создавать очень высокое давление, но это не приводит к кровоизлияниям, так как стенки кровеносных сосудов у жирафов толстые и прочные.
Жирафы легко переносят жизнь в зоопарках. Но транспортировать их к месту жизни очень трудно из-за роста. Поэтому зоопарки их приобретают еще в раннем возрасте. В Санкт-Петербурге живет пара жирафов и дает приплод, этих юных жителей акклиматизируют в других зоопарках.
ЖУРАВЛИ
Весной, когда с полей начнет сходить снег, журавли возвращаются домой. Во время перелета очень устают, на ночь останавливаются на полях ночевать. А рано утром, еще до восхода солнца, они устроят короткую перекличку, проверят, все ли готовы к новой дороге, потом медленно поднимутся на крыло и потянут на свое журавлиное болото. Журавли — очень осторожные птицы. Еше издали старый
128
биология
журавль-часовой заметит прибли- лвяь,
жение зверя или человека и подаст чТ*
сигнал тревоги. Вскоре после при- Ц
лета у журавлей начинаются брач-
ные танцы. Журавлиные танцы, по-видимому, не только такой ри-туал, но и просто выражение ра- ЖГVJu дости и хорошего настроения. Яму /И Л Птицы могут «танцевать» парами
или группами. Если собираются в >
большой круг, то в центре под — громкие трубные звуки «пляшут»
несколько пар. Через некоторое время «танцоры» встают в круг «зрителей», уступая место другим птицам.
«По-видимому, — пишет один зоолог, — на журавлей танец действует так же заразительно, как на нас смех».
Танцевальное искусство передается молодым журавлятам по наследству, они рождаются с полным знанием всех фигур и пируэтов. Живший в неволе журавленок-кромкос пяти дней от роду уже знал все фигуры свойственного их племени танца. А ведь он никогда не видел, как танцуют другие журавли.
К сожалению, количество «танцоров» на Земле снижается.
В Японии живет чуть более 250 уссурийских журавлей. У нас в Хабаровском крае примерно 200 этих птиц, а во всем мире — около тысячи.
Журавль-красавка гнездится прямо на земле: в степи или на пашне в районах Молдавии и Забайкалья. Гнездо — неглубокая ямка с набросанными стеблями травы. В кладке 2 яйца. Питаются красавки растительной пищей, в меньшей степени — насекомыми.
На территории России героические усилия людей спасли журавля стерха. Сейчас они гнездятся в низовьях Оби и в Якутии. Зимуют в Китае, Индии. Гнездятся на моховых болотах тундры. В гнезде стерха обычно 2 яйца. Но птенец забивает один другого. Остается жить один журавленок. Чтобы сохранить жизнь обоим журавлятам, ученые очень аккуратно забирают одно яйцо из гнезда, помещают в специальный термос, и дальше развитие идет в инкубаторе. Даже вылупившихся в инкубаторе журавлят нужно держать первое время изолированно. Инстинкт
справочник школьника
129
драчливости остается и при искусственном появлении на свет.
Сейчас в Приокско-Террасном заповеднике выращивают разных журавлей. Чаще всего выводки журавлей пополняются за счет инкубатора и заботы людей о сохранении этих красивых птиц.
Птицы живут долго, до 80 лет.
К людям журавлята привыкают быстро. Берут корм из рук, разрешают поглаживать перышки. В заповеднике их кормят рыбой, головастиками, насекомыми. На прогулки они инстинктивно идут за человеком. Линяют через месяц. Исчезает рыжая окраска и появляются взрослые перья, вытягивается клюв.
Ежегодно пространства нашей страны пополняются этими птицами.
Серый журавль — это как раз тот самый журавль, чьи звонкие крики мы слышим высоко в небе весной и осенью. Это крупная птица, до 125 см ростом, и весит до 6 кг.
Пятьсот лет назад серый журавль обитал почти по всей Европе и Северной Азии. Сейчас везде его стараются пополнить через инкубаторную систему. Численность серого журавля более высока в Барабинской озерной лесостепи. Зимуют в Северной Африке, Иране, Индии, Китае. Гнездовья всегда связаны с болотистыми участками. Из года в год журавли занимают одни и те же участки, даже гнезда старые могут использовать — поистине великолепная память! Гнездо может быть рядом с водой, в кладке 2 яйца. В возрасте около двух месяцев журавлята поднимаются на крыло, однако семьи не распадаются до следующей весны. Журавли улетают в ноябре, летят в дневное время суток и на большой высоте.
Журавль-монах, или черный. Редчайшая птица, гнездится только в нашей стране в Забайкалье, Восточной Сибири, на юге Якутии. Основными местами гнездования черного журавля являются моховые болота в тайге.
Птицы держатся поодиночке или группами, парами. Ходят, что-то выискивают на земле, переговариваются. Поступь размеренная, неторопливая. Но пока один клюет, другой стоит на страже — караулит. Черные журавли не подпускают ближе чем на 200 метров. Гнездятся редко друг от друга. На площади 30 кв. км нашли 3 гнездовья журав
5 Биология
130
биология
лей. Гнездо черного журавля впервые было найдено в 1974 году ленинградским орнитологом Ю.Б. Пукинским.
Места гнездования этих птиц почти не затрагиваются хозяйственной деятельностью человека. Зарастающие вырубки заболачиваются и не используются человеком, что создает благоприятные условия развития журавлят. На зимовку улетают в Японию, Китай. В Японии созданы специальные станции подкармливания журавлей всех видов. Самый красивый из всех журавлей — венценосный. Название он получил за особое украшение: тонкие волосовидные перья на голове образуют нечто вроде золотистого венца. В окраске остального оперения преобладает свинцовосерый цвет, первостепенные перья — черные, второстепенные — каштановые, а кроющие крыла — чисто белые.
Венценосные журавли населяют Африку южнее Сахары. Обитают в болотистых понижениях среди открытого ландшафта, в долинах рек. Оседлы, в зависимости от сухого или дождливого сезонов кочуют в пределах ареала, собираясь при наступлении засухи вокруг водоемов и рассредо-тачиваясь в начале дождей. Гнездовой период начинается с началом дождливого сезона. Территория гнездовья охраняется особыми криками. Не терпят около своего гнезда других птиц. Основным кормом служат семена, мелкие животные — от насекомых до ящериц. Могут выкапывать корни клювом. Птицы охраняются, вывоз запрещен.
Журавль канадский — обитатель Северной Америки. Пока этот вид журавля самый многочисленный — более 300 тыс. особей. У нас гнездятся на Чукотском полуострове. Гнезда располагают открыто, делают из веток карликовой березы, ивы или просто ямки во мху. Питаются разнообразной пищей. Охота на них запрещена.
справочник школьника
131
3
ЗАЙЦЫ — семейство млекопитающих отряда зайцеобразных.
Заяц-беляк меняет цвет своей шерсти в зависимости от времени года. Беляк считается «лесным» зайцем. Правильнее сказать, что русак никогда не се-4 лится в настоящем лесу, беляк
же, хотя и живет нередко на открытых местах, очень часто избирает для жизни настоящий лес. Живущие в лиственном лесу беляки, кроме того, покидают лес на время листопада, так как их пугает шум падающих листьев. Сами зайцы не любят бегать по сухой, еще не слежавшейся листве. Поэтому они перебираются в хвойный лес.
Зимой заяц живет в своей норе, в ясные морозные дни он деятелен и легко покидает насиженное место.
На теплую зимнюю шкуру зайца издавна имеется спрос. Поэтому до сих пор беляк — объект для охоты. Что же спасает зайцев в этой жестокой среде обитания? Видимо, плодовитость: выводков бывает до 4-х в год и в каждом до 8 зайчат. На свет зайчата появляются зрячими, крупными, в шерсти. После рождения они наедаются молока, которое у зайчихи в 6 раз жирнее коровьего, и замирают. Пауза между кормежками может быть в 3 дня. Если другая зайчиха найдет чужих зайчат, то накормит, не пройдет мимо. К месяцу зайчата кормятся молодой зеленью. Затаивание — лучшее средство защиты от врагов. Потовых желез у зайцев на теле нет, они на подошвах лап, и если затаившийся зайчонок их под себя подобрал, то враг его не
132
биология
унюхает Мать мало чем может помочь зайчатам и ведет отвлекающие действия
Растут быстро, через 8 месяцев уже взрослые. Живут до 8—13 лет
Заяц-русак. Цвет меха меняется летом и зимой. Самка всегда рыжее самца. Заяц-русак в основном ночное животное, хотя и днем его можно приметить на полях. Живет на полях и в рощах около полей, в лесу не встречается. При выходе из своего убежища не идет прямо к своему месту, а забегает вперед, назад, делает зигзаги, прыжки. Запутывает следы, последним большим прыжком кидается вперед к логову Логовище он приготавливает в поле, выкапывая ямку около 8 см глубиной. Ямка выкапывается по длине тела. Старого зайца лисе трудно поймать: он запутывает следы. Быстрому бегу помогают длинные задние ноги. Русак развивает скорость до 60 км/ч. Он очень осторожный зверек. Хорошо развит слух, обоняние, хуже зрение. Говорят: «Труслив, как заяц» Однако нельзя сказать, чтобы зайцы были слепо трусливы. Напротив, они учитывают обстоятельства и приспосабливаются к окружающим условиям Так, русак умеет отличить опасных людей от безопасных. Без оглядки удирает от охотника и собак и может спокойно лежать в нескольких шагах от дороги, не обращая внимания на проезжающих.
Зайчата легко приручаются и могут жить вместо кроликов у человека.
ЗЕБРЫ — подрод лошадей. В степях и саваннах восточной Африки пока еще обычна саванная зебра, а на севере восточной Африки, особенно в Эфиопии, встречается несколько напоминающая осла зебра Грэви.
Печально, что «разлинованные» лошадки находятся на грани сокращения числен
ности до предела.
Живут зебры небольшими семейными группами до 10 голов, возглавляемыми самцами. Возглавляет их уже немо-
справочник школьника
133
лодбй, сильный самец, но где кормиться, когда идти на водопой, отдых, определяет опытная кобылица. Во время переходов к водопою кобылица возглавляет эту процессию, а замыкает колонну жеребец. Семейные союзы у зебр заключаются на всю жизнь. Когда глава семьи дряхлеет, то его изгоняют и место занимает холостой самец. Молодые самцы остаются в семье до 3-х лет, а потом изгоняются и живут отдельно, объединяясь с другими «холостяками» в самостоятельные табунки. Поэтому холостяки постоянно присматриваются к положению в семье и при случае вторгаются в семью, претендуя на роль главы группы. Зебры дружны между собой, детенышей в период опасности уводят в центр группы, и вся семья становится на защиту, отбивая задними ногами гиен и других хищников. Кобылицы в семье драк между собой не устраивают, они игривы. Самцы во время гона устраивают конкуренцию и с боями берут главенство.
Семья закрепляет пастбище, водопой, место отдыха. Они дружны с соседними группами, порой защищаются вместе. У каждой зебры индивидуальная окраска тела, и, вероятно, поэтому жеребята находят своих матерей.
«Расчленяющая» окраска помогает зебрам маскироваться. Удаляющееся стадо зебр исчезает в знойном мареве саванны, как бы растворяясь в нем.
ЗЛАКИ — однодольные растения. Отличаются они особым строением стебля — соломиной. Листья с параллельным жилкованием, корень мочковатый, плод зерновка.
Пшеница — главная злаковая культура.
Начало возделывания хлебных растений относится к в глубокой древности. Свыше десяти тысяч лет назад, еще в то время, когда человек жил в пещерах и его единственным орудием был отточенный камень, наши дикие предки начали употреблять в пищу пшеницу.
С течением времени урожайность пшеницы и весь ее облик изменялся благодаря уходу и отбору семян от лучших растений. Растение под руками человека так изменилось, что нет возможности найти в диком виде пшеницу, схожую с культурной. В природных условиях без ухода человека культурная пшеница погибает. Урожайность пшеницы и качество зерна зависят от различных условий.
134
биология
В Египте на топких, илистых берегах ,
Нила в условиях обильного питания и из- «| № быточного освещения солнцем дает боль- AV Ж шие урожаи пшеница с ветвистым колосом. I '®| г у Зерна этой пшеницы нередко находили в \Д| /
гробницах рядом с мумиями древних еги- W. (f петских царей — фараонов, почему и на- ijQv / звали ее мумийской. Находки археологов а
свидетельствуют о том, что пшеница возде- н мТ
лывается человеком свыше десяти тысяч 'LJU и! лет. Близкая родственница мягкой пшени-цы, твердая пшеница содержит много иМ
белка, до 26%, и идет на производство И11
макарон, манной и других круп. Но она | О весьма требовательна при выращивании, поэтому основные поля России засеяны мягкой пшеницей (у нее больше крахмала) Среди сортов мягкой пшеницы есть яровые (сеют пшеницу весной и убирают урожай осенью) и озимые (их высевают осенью и собирают урожай осенью следующей). Посевы пшеницы занимают сейчас около пятой части всей обрабатываемой человеком земли. А это ни много ни мало почти восьмидесятая часть суши.
Рожь — сравнительно молодое культурное растение. Ее зерен не находят ни в Дк гробницах, ни в древних жилищах людей / ШИ каменного века. Римский ученый I века i Плиний писал, что рожь возделывается на m севере, но «хлеб из ржи плохого качества Ц м»
и может служить только для утоления го- Н W
лода. Мука ржаная темная, тяжелая... в || | высшей степени противная для желудка». 1| \ff I
Однако ржаной хлеб очень питателен. » *
У ржи очень интересная история. №. J Культурная рожь произошла из сорняка, Ж/ засорявшего когда-то посевы озимой пше- у ницы. В суровых условиях горных районов / пшеница оказалась менее устойчивой к холодам, чем сорняк — дикорастущая рожь. Постепенно в этих местах он вытеснил неженку пшеницу. Со временем рожь стали возделывать во многих странах мира. На европейские равнины рожь была завезена вместе с пшеницей из Юго-Западной Азии. Здесь эта устойчивая к суровым
справочник школьника
135
зимам и ценная хлебная культура заняла видное место. В нашей стране высевают в основном озимую рожь. Так сорняк видоизменили в культурное растение.
Рис. Вторым по значимости для j
человечества хлебным злаком в миро- лп вом производстве зерна является рис. Правда, хлеба из него не пекут, но почти у сорока процентов населения нашей планеты рис в сочетании с /Шржйг соей — основная пища. Род риса на- жиВГ считывает более тридцати видов, но лишь два из них — рис посевной и рис 1W голый — введены в культуру. Правда, у Т народы Судана, Эфиопии собирают и 1 | используют в пищу семена дикорасту- № (1| щих видов риса — точечного, коротко- а язычкового и другие.
Большинство исследователей считают, что именно рис был первой введенной человеком культурой. Сначала это произошло в Индии, немного позднее — в Китае. Первыми европейцами, увидевшими рисовые плантации в Индии, были воины армии Александра Македонского. В произведении, написанном греческим драматургом Софоклом в 495 году до нашей эры, имеется упоминание о рисе, а греческие и римские врачи использовали рисовый отвар как дорогое лекарство. По-видимому, рис являлся одним из импортных товаров, привозимых в Древнюю Грецию и Рим. Арабы первыми построили рисовые чеки в долинах реки Гвадианы. В дореволюционной России рис возделывали на территории Средней Азии и в Азербайджане. Сейчас еще возделывается рис в Краснодарском крае. Украине, на Кавказе.
Выращивают рис на полях, заливаемых водой. Поле обычно делят на участки, которые огораживают земляными валами и затопляют водой. Рисовые зерна сначала высевают в особую делянку, а затем молодые растения рассаживают рядами прямо в ил. Поле покрывают водой на два месяца. В рисоводстве преобладает ручной труд. Жители Вьетнама говорят, что для того, чтобы вырастить горсть риса, нужно пролить пригоршню пота.
Рисовая солома используется для плетения шляп, циновок, производства писчей бумаги высшего качества.
136
биология
Кукуруза. Происхождение кукурузы загадочно: еще не удалось найти ее дикого предка. Впервые в 1492 году участники экспедиции Колумба увидели на американском континенте это диковинное хлебное растение, которое индейцы называли маисом. К моменту открытия Америки местные жители уже возделывали почти все основные подвиды кукурузы — зубовидную, сахарную и др.
Из общего объема производства кукурузного зерна на земном шаре около пятидесяти пяти процентов используют на корм скоту, двадцать пять — в пищевой промышленности, десять — подвергают технической переработке.
Кукуруза — растение теплолюбивое, поэтому в средней полосе России плоды его не вызревают, и кукурузу выращивают на силос.
Всем хорошо известны початки кукурузы, как бы закутанные в своеобразную обертку из видоизмененных листьев. Это женские соцветия. Пестики выбрасываются из початка в виде шелковистых нитей. Мужские соцветия (метелка) дают очень много пыльцы. Кукуруза однодомное растение, перекрестноопыляемое. Это свойство кукурузы было использовано в выведении новых сортов кукурузы. Кукуруза первая среди сельскохозяйственных культур, при селекции которой был использован гетерозис. Это сложное биологическое явление, выражающееся в том, что при скрещивании неродственных линий у потомства некоторые признаки значительно превосходят родительские.
Просо — хлебный злак, зерно которого идет не на муку и выпечку из него хлеба, а на крупу для изготовления каш. «Щи да каша — пища наша» — эта поговорка — одна из многих, сложенных русскими людьми о любимых народных кушаньях. Что касается любимых каш, то опять-таки почти все растения, из которых получают крупу для нее, были завезены в наши края издалека. Уже в XVI веке Россия имела все
справочник школьника
137
основные зерновые культуры: горох, гречиху, просо, ячмень, овес.
Раскопки древних городищ, исторические памятники и документы позволяют отметить, что земледельческие племена скифов возделывали просо в Среднем Приднепровье в IV—V веках. По содержанию белка оно превосходит все крупы, кроме пшеничных. Просо способно переносить засуху, воздушную и почвенную. Родина проса — Монголия, Китай.
Сорго. — самый урожайный злак. В Туркмении эту культуру называют джугара, в АРЕ она из- «Й,
вестна как дурра, в Китае имену- ляи
ется гаолян, а большинство наро-дов приняли родовое лг
ботаническое наименование — Т
сорго. Сорго как культура роди-лось в Африке, близ экватора. От-сюда древними торговыми путями эта культура, великолепно проти-востоящая засолению почв и за-сушливому климату, распростра- Я '
нилась в Северную Африку, и
Индию, Китай, Бирму. Дикий предок этой культуры неизвестен.
Исследования показали, что у сорго есть интересная особенность: при возделывании гибридов урожай возрастает почти на сорок процентов по сравнению с сортами. В настоящее время гибриды зернового сорго проходят государственные испытания.
К злаковым растениям относят бамбук. Русская экспедиция под руководством агронома И.Н.Клигена в 1896 году посетила Китай, Японию и оттуда привезла на Черноморье субтропические культуры, в том числе растение из семейства злаковых с очень крупным «костяным» стволом. Это был новый в России зеленый поселенец — бамбук.
Бамбук — многолетний злак. Стебель его, как и у других злаков, — соломина. Внутри он пустой, с перегородками (узлами) в тех местах, где прикрепляются листья. Но в отличие от травянистых злаков, бамбук зацветает не в первый и даже не на второй год жизни, а в возрасте десяти лет. До этого он размножается при помощи корневищ.
138
биология
Цветение начинается одновременно на всех стеблях, соединенных общим корневищем. После цветения и плодоношения плантация отмирает, поэтому с этим бедствием борются: срезают появившиеся побеги с цветком, прореживают корневища. Вырубленные плантации хорошо восстанавливаются. Растет бамбук очень быстро: за одни сутки дает до метра прироста. Когда-то давно в Китае и Японии поработители ростком бамбука убивали непокорных людей. Палачи клали смертника на росток, приковывали его к земле лежа. Наутро человек был пронзен метровым бамбуком, успевшим вырасти за ночь. Ткань человека — решето по сравнению с теми материалами, которые бамбук способен пробить. Ростки пробивают цементированные площадки. За месяц растения достигают шести метров высоты. После шести недель бамбук выше не растет. Дальнейшее его развитие заключается в облиствении, «окостенении» стебля.
В условиях Черноморья бамбук размножается делением корневищ. Могучими корнями укрепляют водоемы.
Известно применение бамбука — удочки из него очень прочные и легкие.
На родине бамбук используют для изготовления предметов бытового назначения, водопроводные трубы из бамбука очень долговечны. А на вооружении японской армии еще в начале XX века были орудия со стволами из бамбука.
ЗМЕИ
Ископаемые остатки древних змей (до 11 метров) известны с мелового периода. Предками являются, по-видимому, вараноподобные ящерицы. При слове «змея» у людей возникает чувство антипатии. Даже звери при встрече со змеями ведут себя возбужденно. Слоны, копытные стараются затоптать, не дать себя укусить, а обезьяны оповещают возбужденным криком лесных жителей.
справочник школьника
139
Обладая впечатляющим внешним видом и будучи окружены ореолом таинственности, змеи издавна использовались в геральдической символике. Египтяне изображали кобру на головном уборе фараонов. У ацтеков змея была символом могущества, непобедимости, разных таинств. Может быть, поэтому у врачей змея изображена на академических значках. А сколько поверий существует о змеях! Встретится двухголовая змея — жди беды.
Даже в тех случаях, когда змеи не служат предметом поклонения и обожествления, их магическое воздействие на мышление человека оказывается очень многогранным и проявляется даже в таком неожиданном аспекте, как заклинание змей. Лучшие заклинатели змей всегда жили на Востоке. Многие их действия до сих пор до конца не разгаданы. В ряде случаев оказывалось, что у танцующих змей были удалены ядовитые зубы. Заклинание сопровождалось музыкальным оформлением Змеи музыки не слышат, тогда почему раскачиваются под ее аккомпанемент? Видимо, ориентационная реакция заставляет кобру следить за дудкой* куда она, туда и змеиная голова. А почему змея не уползает из корзины? «Заклинатели» держат ее на голодном пайке, чтобы не умирала, ослабла, но не до предела.
Немигающий взгляд змей породил всевозможные легенды о их будто бы гипнотических способностях, о том, что зачарованные змеиным взглядом лягушки, суслики сами идут в пасть змеи. Взгляд змеи немигаюше-присталь-ный потому, что веки у нее сросшиеся, прозрачные и прикрывают глаза наподобие часового стекла. Нижние челюсти змеи соединены с черепом особыми эластичными связками, способными растягиваться. Это дает возможность заглатывать крупную добычу целиком. Змеи не могут жевать свою жертву или откусывать от нее куски. Заглатывание целиком — длительная процедура переваривания. Змея, бесспорно, чудо природы, но не менее интересен и ее яд. Видимо, чтобы быстро переварить такую крупную добычу уже в ротовой полости, она обрабатывает ее ядовитыми ферментами.
По физиологическому действию змеиный яд разделяют на два типа: нейротоксический (парализует нервную систему) и гемолитический (разрушает кровь, кровеносные сосуды и ткани). Первый — у кобры, у морских змей. Второй — у гадюк, щитомордников, гремучих змей и др.
140
биология
Самые ядовитые змеи мира — австралийская тигровая змея, тайпан, азиатская кобра, африканские мамбы, гремучая змея, морские змеи. До восьмидесяти процентов укушенных этими змеями умирают. При укусе обычной гадюки — до восьми процентов. Нужно учитывать силу и дозу яда, введенного в рану.
В Пастеровском институте в Париже в 1895 году впервые была приготовлена противозмеиная сыворотка. Теперь эта сыворотка спасает змееловов от смерти.
Змеиный яд используют в медицине при лечении тромбозов, при астме, сердечных спазмах, ревматизме, радикулитах (мазь «Випратокс»). В Китае и Японии мясо змей используют в пищу.
Змеи ужеобразные. Гадюки черные встречаются в местах с более холодным климатом, в западных областях (Брестская) — коричневые, красные, в центральных (Московская) — серые. От чего зависит окраска гадюки, пока неизвестно. Интересно, что все новорожденные гадюки окрашены одинаково — розово-серые с темным узором на спине.
Гадюки всегда стараются скрыться от человека и никогда первыми на него не нападают. Кусают гадюки, когда на них нечаянно наступят или схватят рукой. Гадюки обладают хорошей памятью. Супружеская верность в брачный период длится несколько лет, а летом каждая особь на своей индивидуальной территории. Охотятся гадюки ночью. Днем предпочитают греться на солнце. Питаются мышами, не брезгуют лягушками. Беременность у гадюк примерно трехмесячная. Рожают живых детенышей в конце июля. Их новорожденные змееныши, и дня не прожив, умеют шипеть и уже ядовиты. Половозрелыми гадюки становятся в пять лет, самцы в четыре года.
Песчаная эфа — опасная змея среднеазиатских республик. У эфы обширный ареал — почти вся Африка, Аравия, Индия, Цейлон. Передвигается эфа «боковым ходом», так как отбрасывает голову вбок и вперед, а затем подтягивает переднюю часть туловища. Создается впечатление, что змея ползет не вперед, а вбок. Такой способ движения создает лучшую опору тела на сыпучем субстрате. Хотя и боком, но эфа ползет быстро. При опасности она сворачивается полулунием и две трети тела бросает вперед в смертельной атаке. Укус — и снова оборонительная поза.
справочник школьника
141
Яд ее один из смертоносных в семействе гадюк. По некоторым данным, впятеро токсичнее, чем у кобры.
К змеям относится уж. Часто его путают с гадюкой. У ужа есть опознавательный знак: на голове, ближе к шее, уж носит два пятна, оранжевых либо желтых. Уж более подвижен, чем гадюка. Уж, как и все другие змеи, хищное животное, но не ядовит. Его пищу составляют земноводные, например лягушки. Уж замечает добычу издали. Чувство осязания очень тонко, органом осязания служит длинный, глубоко раздвоенный язык. Ушных раковин нет. Уж любит воду и прекрасно плавает: если необходимо, может под водой находиться до тридцати минут. Брачный сезон — в апреле-мае. В июле ужиные самки откладывают яйца в кучу перегноя, старой соломы. В октябре подросшие ужи расползаются в земляные норы и зимуют.
Два других ужа — тигровый и японский — живут у нас на юге дальневосточного Приморья.
Верхняя роговая кожа ужа несколько раз в году слезает целиком со всего тела и заменяется новой.
Змеи аспидовые (опасные, ядовитые), у которых ядоносные зубы спереди на верхней челюсти, а не в глубине рта. Яд стекает по каналу внутри ядовитого зуба. Аспидовые змеи считаются ближайшими родственниками ужей и представляют на земле многочисленный клан ядовитых змей.
Среднеазиатская кобра. Все виды кобр пользуются дурной славой среди народов Азии и Африки. Самая крупная в мире ядовитая змея — королевская кобра, длина которой достигает пяти метров. Кобра, приподнимая тело над землей, может плюнуть яд в лицо, глаза животному, человеку. Всем известно, что Клеопатра, потеряв надежду вырваться на свободу, избавила себя от пыток и издевательств римлян с помощью этой змеи. Среднеазиатская кобра — единственный представитель аспидовых змей в нашей фауне. Яд этой кобры нейротоксического действия, поражает нервную систему. В самую жару кобра заползает на деревья, чтобы охладиться. Зимует в норах.
К аспидовым относится мамба, ужасная змея Африки. Ни кобр, ни гадюк не боятся здесь так, как тонкотелых древесных змей. Были случаи, когда люди умирали через двадцать минут после укуса. Самые быстрые змеи мира:
142 биология
скорость мамбы по земле — 11.3 км в час. В ветвях мамба еще более стремительна.
Наиболее богата аспидами Центральная Америка, Африка.
Ложноногие змеи (удавы, питоны). Все питоны — змеи Старого Света, Африки, Индии, Цейлона, Индонезии, Австралии. Удавы рождают живых детенышей, питоны — яйцекладущие рептилии. Анаконда — настоящий водяной удав. Нью-Йоркским зоологическим обществом дважды объявлялась премия в пять тысяч долларов за анаконду длиной больше десяти метров. Приз остался невостребованным. В воде анаконду человеку одному практически не поймать, лучше дождаться на суше — она менее подвижна.
Шестиметровые тигровые питоны весят 90 кг, а самые большие анаконды — до двух центнеров. Тело сложено в основном из мышц. Сила его такова, что большие питоны без труда ломают кости даже леопарду или крокодилу. Нападают из засады обычно у водопоев. Змея молнией выбрасывает примерно треть тела и захватывает жертву, душит ее. Вцепится еще и зубами (которых у нее до сотни). Как ни странно, когда первым нападает человек, питон (удав тоже) обычно не пытается набросить на него свои удушающие петли, не обвивает, а лишь кусает и наносит - весьма серьезные раны. Обхват кольцами тела — не оборонная мера, а охотничий прием, применяемый, как правило, когда удав сам нападает.
Природа наделила питонов термолокаторами. Они чувствуют инфракрасные излучения теплокровных жертв. С таким снаряжением питоны охотятся в сумерках. Иногда восьмиметровый питон может позволить себе проглотить свинью весом до сорока пяти килограммов. Питоны хорошо плавают. Остров Святого Винсента лежит в трехстах двадцати километрах от берегов Южной Америки. И его заселили королевские удавы. Видимо, путешествие было не из легких. Загадочное появление удавов на острове не объяснено ничем другим.
ЗУБР — млекопитающее семейства полорогих. Вместе с бизонами образует род зубров. Вес до одной тонны. Зубры обитают на территории России в Беловежской пуще, Приокском заповеднике. Некогда зубры обитали по всей Ев-
справочник школьника
143
pone и считались самым заманчивым объектом охоты, поэтому безжалостно уничтожались везде. Род зубров — современник мамонтов. На первый взгляд зубр кажется неуклюжим, и просто трудно поверить, что он способен перепрыгнуть изгородь высотой более двух метров. Водные преграды он преодолевает вплавь. Зубры — стадные животные. Зимой они
образуют стада в несколько десят-
ков голов. Весной стада распадаются на отдельные группы. В стаде зубров соблюдается строгое подчинение и порядок. Более сильные первыми на водопоях пьют воду, первыми выбирают лучшие места для выпаса и отдыха. Если в стаде есть одинаковые по силе зубры, между ними происходят яростные, но короткие схватки. Побежденный вынужден оставить стадо. Весной рождаются зубрята весом до двадцати пяти килограммов. Растут зубрята медленно. Продолжительность их жизни 30—40 лет.
Летом зубры питаются травой и листьями. Зимой они
едят кору ивы, осины, ольхи и других деревьев, раскапывают старую траву, в заповеднике их подкармливают. У зубров хороший слух и обоняние, но зрение слабое.
Единственный враг зубра — волк, особенно зимой, при глубоком снеге. Жертвами становится молодняк,' самки. При нападении стаи волков зубры организуют круговую защиту, укрывая внутри круга слабых и молодых зверей.
Осенью 1860 года по велению царя Александра II в Пуще было убито во время охоты двадцать восемь зубров. Подобные охоты устраивались ежегодно. В 1755 году был убит последний зубр в Прибалтике, в 1762 году — в Румынии.
В 1923 году на Международном конгрессе в Париже польский зоолог Ян Штольцман предложил создать Международное общество по спасению зубров. В пятнадцати странах мира оказалось всего пятьдесят шесть зубров — основной материал для племенной работы. К началу 1980 года во всем мире насчитывалось около двух тысяч чистокровных зубров, из них около шестисот в бывшем СССР
144
биология
Сегодня зубры переместились в заповедники Прибалтики.
Украины.
Случаев нападения зубров на человека за все существование заповедника не было.
справочник школьника
145
И
ИДИОАДАПТАЦИЯ (АЛЛОГЕНЕЗ)
В ходе эволюции отдельных групп возникает большое количество мелких приспособлений к определенным условиям среды. Такие приспособления А.Н.Северцев назвал идиоадаптацией. Пример идиоадаптации — разнообразные формы у насекомоядных млекопитающих, разные виды которых, имея исходный уровень организации, смогли, однако, приобрести свойства, позволившие им занять разные места обитания в природе.
Примерами идиоадаптации у растений могут служить многообразные приспособления цветка к перекрестному опылению ветром, насекомыми; приспособления плодов и семян к распространению; приспособления листьев к уменьшению испарения (опушение листа, видоизменение листа, спад листвы, восковой налет, изменение формы листа).
ИЗМЕНЧИВОСТЬ — свойство живых организмов существовать в различных формах (вариантах). Благодаря изменчивости отдельных особей популяция оказывается разнородной.
' Ненаследственная изменчивость возникает в процессе индивидуального развития организмов под влиянием конкретных условий среды, вызывающих у всех особей одного вида сходные изменения, поэтому Дарвин назвал эту изменчивость определенной. Однако степень таких изменений у отдельных индивидуумов может быть различной. Ненаследственная, или модификационная, изменчивость не Связана с изменением генов. Но способность к модифи
146
биология
кации — признак наследственный. Например, антилопа гну зимой в заповеднике Аскания-Нова отращивает густой подшерсток, а антилопа канна к такой модификации не способна и зимовать может только в отапливаемых помещениях.
Изучение модификационной изменчивости позволяет сформулировать несколько общих правил. Направленность модификации выражается в максимальном или минимальном проявлении определенных свойств организма.
Интенсивность модификационных изменений пропорциональна продолжительности действия на организм фактора, ее вызывающего. Степень развития мускулатуры зависит от тренировок — убедительный пример тому.
В некоторых случаях может появиться аномалия. Например, обработка личинок и куколок насекомых высокими температурами приводит к появлению большого количества насекомых с измененной формой туловища и крыльев. В природе эти насекомые не выживут.
Наследственная изменчивость — основа разнообразия живых организмов и главное условие их способности к эволюционному развитию.
Наследственная изменчивость состоит из генотипической изменчивости и цитоплазматической изменчивости (изменения в митохондриях, рибосомах и т.д.). Генотипическая изменчивость в свою очередь слагается из мутационной и комбинативной изменчивости. В основе комбина-тивной изменчивости лежит половое размножение живых организмов, вследствие которого возникает огромное разнообразие генотипов.
Мутационная изменчивость дает самый большой вариант изменения в организме, она затрагивает целые хромосомы, их части, отдельные гены. Изменения могут быть полезные, вредные, нейтральные для организма.
Геномные мутации приводят к изменению числа хромосом. Наиболее распространенным типом геномных мутаций является полиплоидия — кратное изменение числа хромосом. Возникновение полиплоидов связано с нарушением мейоза, и у организмов возникает аномалия. Например, чрезмерное разрастание листьев у растений, увеличение размеров плода. Полиплоидные гибриды используют в сельском хозяйстве, и наблюдается полиплодия только у растений, у животных она затруднительна.
справочник школьника
147
Хромосомные мутации — это перестройки хромосом. Они вызываются радиацией, загрязнением окружающей среды.
Внутрихромосомные изменения:
а) делеция — потеря того или иного участка хромосом разной величины. Например, если исходная хромосома имеет ряд генов (1,2,3,4,5,6,7...), то делеция может иметь — 1,2,4,5,6,7... или другие варианты.
б) дупликация — удвоение отдельного участка хромосомы путем добавления. Например, 1,2,3,2,3,4,5,6...
в) инверсии — поворот участка хромосом на 180°, например, 1,2,3,4,8,7,6,5 и т.д.
К межхромосомным мутациям относят транслокации, то есть обмен участками между двумя хромосомами. Так, если исходные хромосомы имеют:
1,2,3,4,5,6 А,Б,В,1,2,3 (одна хромосома)
А,Б,В,Г,С,Д Г,С,Д,4,5,6 (другая хромосома)
Происходит перегруппировка генов в хромосомах или между, что в любом случае приводит к изменениям биохимическим и физиологическим.
Генные мутации, или точковые — наиболее часто встречающиеся изменения. Генные мутации связаны с изменением последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК. Они приводят к тому, что мутантный ген либо перестает работать и тогда не образуются соответствующие РНК и белок, либо синтезируется белок с измененными свойствами, что проявляется в изменении каких-либо признаков организма. Генные мутации следует рассматривать как результат ошибок, возникающих в процессе удвоения молекул ДНК.
Изучение мутационного процесса показало, что изменяться (мутировать) могут все гены, контролирующие развитие любого признака организма.
В настоящее время интенсивно ведутся работы по созданию методов направленного воздействия химических и физических факторов на определенные гены. Эти исследования очень важны, так как искусственное получение мутаций нужных генов имеет большое практическое значение для селекции растений, животных и микроорганизмов.
148
биология
Выдающийся советский биолог Н.И.Вавилов многие годы изучал мутационную изменчивость у культурных растений семейства злаковых и их диких предков. Мутационный процесс у генетически близких родов и видов протекает параллельно. В результате этого у разных форм возникают сходные мутации, которые Н.И.Вавилов назвал гомологическими рядами наследственной изменчивости. Близкородственные виды и роды благодаря большому сходству их генотипов обладают сходной наследственностью Обнаруженное Н.И.Вавиловым явление известно в биологии как закон гомологических рядов в наследственной изменчивости. Руководствуясь этим законом, можно предсказать, какие мутантные формы должны возникнуть у близкородственных видов растений и животных. У организмов менее родственных в строении геномов параллелизм наследственной изменчивости становится менее полным.
ИММУНИТЕТ — невосприимчивость, сопротивляемость, способность организма защищать собственную целостность. Человек живет в окружении самых разнообразных микробов. Передаются возбудители заболеваний разными путями. Но заражение организма бактериями порой не всегда приводит к заболеванию. Очевидно, в организме имеются факторы и механизмы, препятствующие развитию инфекции. В борьбе с инфекцией организм использует два вида факторов защиты: неспецифические (общезащитные) и специфические.
К неспецифическим факторам можно отнести кожу, слизистые оболочки, поджелудочную и кишечные железы, которые представляют собой барьер, задерживающий инородные предметы и не допускающий их во внутреннюю среду организма К неспецифическим факторам относятся и клетки-пожиратели — фагоциты. Фагоциты находятся в крови, а также в разных органах (в лимфатических узлах, костном мозге и т.д.). Общезащитные факторы не обладают выраженным избирательным действием на возбудителей инфекции, они препятствуют их проникновению в организм и нахождению там. Затем в борьбу вступают специфические вещества, которые вырабатываются в организме. Специфичность иммунитета выражается в том, что он
справочник школьника
149
обусловливает защиту лишь против одной инфекции и совершенно не влияет на другие возбудители. Так, вещества, выработанные против возбудителя коклюша, бессильны против возбудителя скарлатины и т.д.
Защищая организм от нашествия антигенов (бактерий, вирусов), кровь вырабатывает особые белковые тела — антитела, которые обезвреживают антигены, то есть уничтожают.
Защитные вещества (антитела) по-разному действуют на проникшие в организм болезнетворные микробы. Одни антитела склеивают микроорганизмы, другие осаждают склеенные частицы, а третьи разрушают, растворяют их. Антитела, нейтрализующие яды (токсины) бактерий, яды некоторых растений, получили название антитоксинов.
Защитные вещества обладают специфичностью. Они действуют губительно только на тот микроб или его яды, который послужил причиной их образования.
Все это происходит в том случае, если организм был предварительно иммунизирован и успел активно выработать специфические гамма-глобулины. В противном случае яд может подействовать быстрее и отравить организм прежде, чем он начнет вырабатывать противоядия.
Попавший в организм микроб задерживается ближайшими к месту его проникновения лимфатическими узлами — барьером на пути инфекции. Здесь крупные фагоциты устраивают засаду на бактерии. Затем не уничтоженные фагоцитами бактерии попадают в объятия антител.
Гриппом болеют люди, но не болеют многие животные; в то же время у животных известны заболевания, к которым люди невосприимчивы. Эта невосприимчивость определенного вида животных к тому или другому микробу носит название видового, или врожденного, иммунитета. Он приобретается от рождения, наследуется от родителей. Наследственным иммунитетом объясняется невосприимчивость человека к возбудителю чумы рогатого скота. Некоторые иммунные вещества новорожденные получают с материнским молоком. Известно, что в течение первых месяцев жизни дети не болеют корью и другими видами болезней.
Иммунитет может выработаться у человека после перенесения инфекционного заболевания. Это приобретенный иммунитет. После выздоровления в крови человека оста
150 биология
ются защитные вещества против возбудителя болезни, которую он перенес. Если теперь возбудитель этой болезни проникает в кровь человека, то он и выделяемые им яды будут обезврежены соответствующими иммунными телами, и болезнь не разовьется. Такой иммунитет держится долгие годы.
Иммунитет можно вызвать искусственно. При активной форме искусственного иммунитета в организм вводят ослабленных возбудителей той или иной болезни. Ослабленные таким путем яды возбудителей болезни вызывают выработку против них соответствующих защитных веществ (антитоксинов). Примером искусственного иммунитета являются предохранительные прививки.
При тяжелых случаях заболевания человеку вводят сыворотку крови переболевших людей или животных. В такой сыворотке есть уже готовые иммунные тела против возбудителей болезни. Противодифтерийная сыворотка содержит готовые антитела против возбудителя дифтерии.
Иммунитет может быть нестойким. При этом организм утрачивает иммунологические свойства, и тогда при попадании в него возбудителей той или иной болезни он может снова заболеть. Поэтому прививки от некоторых инфекций повторяют через определенные сроки.
Иммунные свойства есть и у растений. У диких форм растений иммунитет выражен сильнее к грибковым заболеваниям, вирусным. Культурные растения требуют помощи человека для своего выздоровления. Поэтому Н.И.Вавилов, создавая коллекцию диких растений, хотел выводить сорта культурных, обладавших иммунитетом диких растений. Понижение иммунитета у культурных растений ведет к понижению урожая.
ИНФУЗОРИИ — наиболее высокоорганизованные простейшие. Форма тела разнообразная. Одиночные подвижные или прикрепленные формы. Инфузории покрыты ресничками, способствующими более быстрому передвижению и колебанию тока воды около ротового отверстия.
Это процветающая группа животных, к которой принадлежит более семи тысяч видов. Можно сказать, что эволюция, начав «лепку» тела простейших с бесформия амебы, постепенно создала определенную форму инфузо
справочник школьника
151
рии. Питаются инфузории простейшими, одноклеточными водорослями.
У инфузории два ядра. Видимо, одно ядро может участвовать в жизненных процессах, а второе хранит информацию и участвует только при половых процессах. Размножение у инфузории путем простого деления на дочернюю и материнскую сменяется через несколько поколений половым путем. Сложный процесс размножения путем слияния двух инфузорий, вероятно, необходим для обновления генетической информации; Инфузории обмениваются маленькими ядрами. Расходятся после слияния наполовину прежняя особь, а наполовину копия партнера. Туфелька не беззащитна. При раздражении с поверхности тела «выстреливают» длинные тонкие нити, и вправду похожие на стрелы, к тому же, видимо, ядовитые, поражающие врага или добычу. В теле туфельки работают два «насоса» — две сократительные вакуоли, постоянно откачивающие из нее избыточную воду. Сокращаясь каждые десять секунд, за полчаса они «выливают» из туфельки количество воды, по объему равное ей самой.
Инфузории — паразиты. На рыбах иногда можно увидеть сыпь. Большая рыба словно обсыпана манной крупой. Каждая крупинка — это инфузория — паразит ихтиофти-рус, поселившаяся на рыбе.
Достигнув в процессе роста 1 мм в диаметре, инфузория покидает рыбу и распадается на тысячу крошечных инфузорий. Бродяжки вновь заражают рыб. В рыбоводческих хозяйствах может происходить большое уничтожение мальков рыб. Другая инфузория-паразит, балантидий, селится в кишечнике человека, животных. До определенного какого-то момента она может жить спокойно, но вдруг начинает «вгрызаться» в стенки кишечника, поедая их ткани и красные кровяные клетки. Стенки кишечника покрываются язвами.
Инфузории и копытные животные.
Копытные животные копытные не пережевывают траву сразу. Во время отдыха жвачные животные отрыгивают траву и пережевывают «жвачку». В рубце желудка коровы, лосей и других животных большое количество инфузорий и бактерий. В одном кубическом сантиметре содержащегося в рубце сока находится до одного миллиона инфузорий. Инфузории помогают переваривать пищу. Об
152
биология
работанная инфузориями пища скатывается в шарики в другом отделе желудка — сетке — и оттуда возвращается в рот. Это и есть та «жвачка», которую усердно пережевывает животное. Затем пища попадает в третий отдел — книжку, затем в следующий отдел — сычуг. Здесь пища обрабатывается пищеварительным соком.
У других травоядных животных (лошади) инфузориям понравилось обитать в кишечнике.
ИСКУССТВЕННЫЙ ОТБОР — выбор человеком наиболее ценных в хозяйственном отношении особей животных и растений данного вида, породы или сорта для получения от них потомства с желаемыми свойствами. Основы теории искусственного отбора заложены ЧДарви-ном (1859 г.), который показал, что искусственный отбор является основным фактором, обусловившим возникновение пород домашних животных и сортов сельскохозяйственных растений.
Бессознательный искусственный отбор осуществлялся уже на первых этапах одомашнивания человеком животных и окультуривания растений. Сформировавшийся к XVIII веку искусственный отбор — методический — полностью сохранил свое значение и в современном растениеводстве и животноводстве. Исследование механизма и результатов искусственного отбора явилось для Дарвина важным этапом на пути обоснования действия естественного отбора. Дарвин указал на важнейшую особенность искусственного отбора, определяющую его специфичное значение по сравнению с естественным отбором. Искусственный отбор ведется по отдельным, интересующим человека признакам, что может приводить к расщеплению генетической информации. -А естественный отбор закрепляет необходимый признак животного, растения. В результате фенотипическая изменчивость организмов, подвергаемых действию искусственного отбора, повышается, а общая жизнеспособность снижается. Искусственный отбор проводится в виде двух основных'форм: массовый отбор — выбраковка всех особей, по окраске, форме, высоте и т.д. не соответствующих породным, сортовым данным. Индивидуальный отбор ведется более тщательно. Учитывается наследственная стойкость признака. Много мутаций могут быть в рецес
справочник школьника 153
сивной форме. Поэтому для закрепления, проявления новых признаков используют инбридинг (близкородственное скрещивание). Инбридинг имеет и отрицательные последствия (снижение генетического разнообразия, переход в гомозиготное состояние нежелательных рецессивных аллелей), для ликвидации которых применяют другие виды скрещивания, повышающие гетерозиготность организмов
154
биология
к
КАМБИИ — одноядерный слой клеток образовательной ткани, за счет которого осуществляется вторичное утолщение стеблей растений. Пучковый камбий отделяет внутрь от себя клетки, из которых впоследствии образуется древесина, а наружу — клетки, образующие луб. Клеток древесины камбий образует больше, и поэтому слой древесины бывает намного толще слоя луба. Камбий активно делится весной, становясь как бы многослойным, благодаря чему кора весной легко снимается с дерева, так как тонкие стенки камбия легко разрываются. Периодически происходит радиальное деление камбия, в результате образуются лубодревесинные лучи, то есть сосуды, по которым происходит передвижение органических и минеральных веществ.
КАЛАНЫ — это единственный представитель семейства куньих, ведущий морской образ жизни. Поэтому его еще называют морской выдрой или морским бобром. Звери, как
правило, существа чистоплот-
ные. Излюбленное лакомство — морские ежи. Нырнув и
отыскав ежа на дне, калан поднимается с ним на поверхность годы. Ежей он грызет, как, впрочем, и всякую другую пину, лежа на спине, выплевывая кусочки панцирей, словно шелуху семечек. И все время переворачивается, чтобы смыть эту' шелуху, не забывая цепко держать добычу.
Подошвы его лапок наделены высокой степенью осязания. Ими .верь и нащупывает безошибочно свой корм.
справочник школьника 155
Гроздья мидий он очень ловко снимает с рифов: словно ударник, методично ударяющий по барабанам, калан колотит лапками по мидиям, пока они не отвалятся; пытаясь добраться до моллюска, разбивает чересчур крепкие раковины камнем. Стадо каланов живет в бухте Бобровой на острове Медном — неприступном и практически необитаемом. Этот уединенный уголок надежно защищен от капризов океана рифами. Кормовая база здесь достаточно богатая.
На берегу каланы бывают редко. Спят в воде, завернувшись в листья морской капусты. Сейчас каланы очень осторожны, но еще в конце прошлого века «все эти животные были так смирны, — пишет Литке, — что промысел их не требовал много труда, как идти с дубиной вдоль берега и бить на выбор любого». Шкурами каланов обивались покои вельмож — более красивого и прочного меха на свете не существует (современный эталон носкости меха, равный единице, принадлежит выдре, у калана — три единицы). Природа практически напрочь лишила этого зверя жировой прослойки, какую, к примеру, имеют котики, да и вообще все морские млекопитающие. Теплоизолятором калану служит мех. Нежная, густая подпушь достигает у него длины остевых волос. Под мышками и на груди складки, поэтому, если сам калан полутораметровой длины, снятая с него шкура вытягивается чуть ли не до двух метров: шкура надета на зверя гармошкой.
Каланы привязаны к месту обитания, они облюбовывают «свои» камни — летние и зимние. Когда Берингово море покрывается льдом, каланы перекочевывают на побережье о. Медного. До недавнего времени даже считалось, что камчатские бобры вообще никогда и никуда от своих залежек не отлучаются. Но в начале 1972 года на острове Беринга обнаружена колония каланов в несколько сотен голов; видимо, каланы преодолели разделяющий острова пятидесятикилометровый пролив. Калан размножается медленно: самка рождает одного детеныша раз в два-три года.
КАМБАЛА
Кто в первый раз увидит камбалу, едва ли сразу правильно определит, где у нее спина и где брюхо. Сторона
156 биология
тела, которая обращена кверху, когда рыба лежит на дне, окрашена в темный цвет, противоположная сторона у камбалы беловатого цвета. Однако камбала лежит на дне не на брюхе, а на боку. Тело несимметрично не только по окраске (один бок темнее другого), но и по строению: голова камбалы искривляется таким образом, что оба глаза оказываются на одной стороне тела — на той, которая обращена кверху; туда же перемещаются и ноздри, и на эту же сторону перекашивается рот.
Такое своеобразное строение камбала получает не сразу. Из икринки она выходит в виде рыбки совершенно нормального строения и в этом возрасте ничем существенным не отличается от мальков других рыб: оба глаза сидят по бокам, тело симметричное. Но по мере роста тело камбалы становится более высоким и левый глаз начинает перемещаться через лоб на правую сторону. Постепенно молодая рыбка изменяет свои повадки и начинает все чаще и чаще ложиться на бок. При этом слепая сторона тела теряет свою окраску и становится беловатой, а та сторона, куда перешли глаза, делается, наоборот, более темной. В таком виде камбала становится совершенно незаметной на фоне дна, усеянного раковинами и камнями (покровительственная окраска). Другой особенностью камбал является их способность изменять свою покровительственную окраску соответственно цвету дна. Опыты, произведенные над ними в аквариумах, показали, что на светлом песчаном грунте коричневые камбалы приобретают светлую окраску под цвет песка. Питаются камбалы преимущественно червями, рачками, ракушками, остатками мелкой живности, которые падают на дно.
Живут камбалы в морях и океанах и держатся поблизости от берегов. Шиповатая камбала заходит в пресные воды; она наблюдалась в Северной Двине, Неве. В отряде камбалообразных около пятисот видов, и они обжили почти все океаны и моря земного шара.
КАМЧАТСКИЙ КРАБ
Жизнь камчатского краба своеобразна. Он населяет Японское, Охотское, Берингово моря. Иногда ширина панциря краба достигает 26 см, а в заливе Аляски до 28 см. Размах ног краба до 1.5 метра, вес до 7 кг. Камчатский краб,
справочник школьника
157
хотя и десятиногий, имеет «в ходу» только четыре пары ног. Одну пару ног он прячет под панцирь и чистит ими жабры. Первая пара ног с клешнями Правая клешня большая и крепкая. Ею краб раскрывает раковины мидий, разламывает панцирь морских ежей Левой клешней он размельчает пищу и отправляет в рот.
Камчатские крабы — настоящие путешественники, причем каждый год повторяют один и тот же маршрут. Крабы зимуют на глубине до 250 метров. Весной они возвращаются к побережью для линьки и размножения. Осенью вновь уходят на глубину. Одна самка откладывает до трехсот тысяч яиц. Самки носят их на своих брюшных ножках в течение 11.5 месяцев. Их странствия в значительной мере зависят от колебания температуры. С мест зимовки крабы движутся к берегам косяками. Можно представить себе удивительное зрелище, когда по дну моря движутся сотни тысяч длинноногих крабов. Крупные самцы держатся отдельно от самок и молоди. Самки несут в икринках уже вполне сформировавшиеся личинки. По дороге на мелководье личинки вылупляются из яиц и плавают в толще воды, а самки продолжают путь. Личинки — легкая добыча морских животных. Поэтому из огромного количества личинок до взрослого состояния доживают немногие. Краб — очень медленно растущее животное. Однако в теплых водах, например у берегов Америки, он растет в два раза быстрее.
Продолжительность жизни краба до двадцати лет. В промысле крабов ловят самцов, имеющих длину панциря более тринадцати сантиметров. Самок брать запрещено. Правая клешня с члениками — самый ценный продукт промысла. Обрабатывают крабов на плавучих заводах. Панцири и внутренности перерабатывают в прекрасное удобрение.
КАРАКУРТ — ядовитый паук. Оби- - - _t тает в Средней Азии, Кавказе, в Крыму, тропических районах. Кара-курт — паук средней величины, чер-ный с красными точками на брюшке. ' Излюбленные места обитания — по-лынная целина, пустоши, берега -------
158
биология
арыков, склоны оврагов. Самка делает логовище в углублениях почвы, часто в норах грызунов, растягивая у входа ловчие тенета из неправильно переплетенных нитей. Зимуют яйца в коконах, которые по два-четыре подвешиваются в логовище. Молодь выходит в апреле и разносится на паутине ветром, к июню пауки становятся половозрелыми. С наступлением жары самки и самцы мигрируют, разыскивая защитные места, где устраивают временные сети для спаривания. В период спаривания каракуртихи могут пожирать своих расчувствовавшихся поклонников. Число укусов каракуртом людей и животных повышается как раз в периоды миграций самок (июнь, июль). Наиболее ядовиты половозрелые самки. Яд каракурта в пятнадцать раз сильнее яда одной из самых страшных змей — гремучей змеи. На месте укуса видно маленькое красное пятнышко, быстро исчезающее. Через пятнадцать минут резкая боль распространяется в область живота, немеют ноги. Наступает сильное психическое возбуждение, рвота, судороги. Выздоровление наступает через три недели, но слабость остается еще более месяца. В тяжелых случаях, при отсутствии медицинской помощи, через день наступает смерть.
От укусов каракурта сильно страдает скот, особенно чувствительны верблюды и лошади, которые обычно погибают.
Сейчас в местах размножения каракурта его уничтожают опрыскиванием ядами. В полевых условиях рекомендуют укушенные ранки прижигать воспламеняющейся головкой спички (яд паука при нагревании разрушается). Однако это делать нужно не позже двух минут после укуса.
КАРПОВЫЕ
К отряду карпообразных принадлежит около 15% всех известных рыб — более 2 900 видов. Этих рыб нет только в Южной Америке. В Австралию были завезены в XX веке и вскоре стали настоящим бедствием здешних водоемов, вытесняя из них местные виды рыб. Большинство карповых всеядны: плотоядны, растительноядны, то есть в цепи питания не имеют узкой специализации.
Челюсти карповых лишены зубов. Ртом они захватывают пищу, которая размельчается в глотке, когда пища проходит между глоточными зубами. Естественно, стро
справочник школьника
159
ение и форма глоточных зубов различны у рыб, питающихся разной пищей.
Карповые, живущие в толще воды, окрашены в серебристые тона, а придонные рыбы — в золотистые. Большинство карповых живет в пресных водоемах.
Плотва широко распространена в пресных и солоноватых водоемах. Аральская плотва обитает на небольшой глубине моря. Плотву можно отличить от других видов по оранжевой окраске радужной оболочки глаз. Нерестится в прибрежной части водоема, самец охраняет территорию, центром которой служит субстрат, например пучок осоки, куда откладывается икра. Плотва — чрезмерно пластический вид в отношении питания и условий размножения.
Лещ — ценная промысловая рыба, распространена в бассейнах Белого, Баренцева моря. К настоящему времени его ареал сильно расширился благодаря разведению в больших озерах Сибири, морях-водохранилищах. Лещ предпочитает спокойную теплую воду с песчано-иловатым и глинистым дном и поэтому обычен в заливах рек. Окраска леща меняется в зависимости от возраста рыбы, цвета грунта и воды в водоеме. Мелкий лещ серебристый, в старшем возрасте темнеет и приобретает золотистый отлив. В торфяных озерах лещ бурого цвета. Возможен гибрид леща с сибирской плотвой, гибрид растет быстрее своих родителей. Такой гибрид получен на Убинском озере. Благоприятное условие для нереста — высокий паводок.
Сазаны отличаются широким, толстым телом, покрытым крупной чешуей. В настоящее время человек расселил сазана и его культурную форму — карпа — почти по всему земному шару. Сазан предпочитает тихие, спокойные врды. В реках он придерживается заливов с тихим течением и зарослями растительности, населяет озера. Растет сазан быстро. Темп роста зависит от условий откорма, прежде всего от кормовой базы. Интенсивно питается он при температуре 25—27° тепла и прекращает питание при температуре ниже 10°. Максимальная длина его более ста сантиметров, вес — до 20 кг. Есть достоверные данные о поимке близ Таганрога сазана весом 45 кг. В связи с возрастанием интенсивности рыболовства крупные экземпляры сазана встречаются все реже. Половой зрелости сазан достигает к 4—6 году, причем самцы раньше созревают, но меньше размером, чем самки. Плодовитость сазана
160
биология
велика: крупные самки выметывают до 1.5 миллиона икринок. Сазан — промысловая рыба.
В результате многовековой селекционной работы создано много пород карпа. Обычно породы карпа оцениваются по характеру чешуйного покрова. Различают карпов чешуйчатых, у которых тело сплошь покрыто чешуей; карпов с неполным чешуйным покровом, у которых чешуя имеется вдоль боковой линии и редко разбросана по другим участкам тела (карп зеркальный); карпов, лишенных чешуи, называют голыми карпами. Требование рынка и вкусы населения наложили отпечаток и на характер карпо-водства.
К карповым относится толстолоб. Толстолоб отличается от других представителей карпообразных выпуклым лбом и низко сидящими глазами, сдвинутыми на бока головы ниже середины ее высоты. У него мелкая чешуя, нет в плавнике колючих лучей. Толстолобы населяют реки Амурской области и Китая. Расселены в лиманах Кубани и бассейне Аральского моря. Питается растительным планктоном, расчищает зарастающие водоемы. Толстолоб обладает рядом морфологических приспособлений для питания фитопланктоном (мелкими растениями, водорослями). Тонкие, близко поставленные друг к другу жаберные тычинки соединяются между собой поперечными перемычками, образуя сито. Задержанные жаберной сеткой водоросли сжимаются в ком благодаря взаимодействию сильно сжатых с боков глоточных зубов, покрытых вместо эмали роговой оболочкой, и жерновки, затянутой мягкой слизистой оболочкой. Пища в спресованном виде поступает в кишечник, длина которого у взрослого толстолоба превышает длину тела в тринадцать раз. Интенсивность питания возрастает при -переходе на водорослевое питание. Удивительной особенностью толстолоба является то, что при шуме или стуке он выпрыгивает из воды. Икру мечет во время летнего подъема воды. Толстолоб в водах Амура достигает половой зрелости в 5—6 лет. Плодовитость до 500 тысяч -икринок. Толстолоб — ценная растительноядная рыба. Он достигает в длину 1 метра, весом до 16 кг. В Китае его выращивают свыше двух тысяч лет в специальных прудах.
справочник школьника
161
КАУЧУК НАТУРАЛЬНЫЙ — эластичный материал, получаемый коагуляцией млечного сока (латекса) каучуконосных растений. Основной компонент каучука натурального — углеводород полиизопрен (91—96%). В зависимости от того, в каких тканях накапливается каучук, каучуконосные растения делят на латексные (каучук содержится в млечном соке), паренхимные (в корнях, стеблях), хлоренхимные (в зеленых тканях молодых побегов и листьях). Промышленное значение имеют латексные деревья, которые не только накапливают каучук в большом количестве, но и легко его отдают; из них наиважнейшее — гевея бразильская, дающая 95% мирового производства натурального каучука.
Травянистые латексные каучуконосные растения из семейства сложноцветных (кок-сагыз, крым-сагыз и др.), произрастающие в умеренной зоне, в том числе в южных республиках, содержат каучук в небольшом количестве в корнях и промышленного значения не имеют.
Впервые с каучуком познакомился Колумб. Прибывшая в Америку команда Колумба увидела индейцев, игравших черными мячами. Их скатывали из загустевшего млечного сока, вытекавшего из порезов на коре гевеи бразильской. Эти сгустки называли «као-чу» (слезы дерева). Индейцы делали из них непромокаемые калоши, которые в жару прилипали к ногам, а растянувшись, больше уже не сжимались. «Каучук», о котором Колумб рассказал европейцам, долго оставался просто заморской диковиной. Лишь первооткрыватель фотосинтеза Пристли впервые нашел ему применение. Он стал стирать кусочком каучука карандашные линии, то есть изобрел чертежную «резинку». А в 1819 году американский фабрикант Макинтош стал производить знаменитые непромокаемые плащи. Ткань покрывалась пленкой из каучука. Но эти плащи были хрупкими в холод и липкими в жару.
В 1839 году американский ученый Гудайр научился устранять эти недостатки, открыв вулканизацию — превращение каучука в резину при нагревании с серой. Сейчас трудно представить любую отрасль промышленности, где бы не использовали детали из резины.
162
биология
Сейчас гевея выращивается на плантациях Цейлона, Индонезии. 30% производимого в мире каучука собирается на плантациях. Остальное приходится на искусственный каучук, созданный в XX веке. Гектар плантаций гевеи дает до 950 кг, а иногда до 2 000 кг каучука в год. Собирают его порциями по 10—15 граммов, можно представить, какая кропотливая работа у сборщиков. Среди травянистых растений России есть всем знакомый одуванчик, который тоже содержит млечный сок. Если растереть капли сока одуванчика, то можно получить каучуковый шарик.
КЕНГУРОВЫЕ — семейство сумчатых. Сумчатые — древняя группа млекопитающих, появившаяся на Земле более шестидесяти миллионов лет назад. Их насчитывают около 250 видов, из которых около 180 обитают в Австралии и на соседних островах. Только одних кенгуру известно около 50 видов.
Сумчатые рождают очень слабых и недоразвитых детены-
шей, которые более похожи на зародышей, чем на молодых зверят. Например, у гигантского кенгуру (до двух метров) новорожденный кенгуренок совсем крошечный — весом до двух граммов, длиной около трех сантиметров. Однако этот беспомощный малыш способен с быстротой улитки
проползти по животу матери к отверстию сумки, отыскать сосок и прикрепиться к нему ртом. Кенгуренок слаб и не может сам сосать: молоко впрыскивается ему в рот матерью при помощи сокращения особой мышцы — сжимателя молочной железы. Как же слепой, глухой и беспомощный кенгуренок находит дорогу к сумке? В этом ему помогает мать, старательно вылизывая на животе узкую дорожку ко входу в сумку. Кенгуренок ползет, цепляясь передними лапками, словно работая веслами. Они развиты сильнее, чем задние, и вооружены коготками. Новорожденный добирается до сумки, в которой повисает ртом на соске и висит почти два месяца. Теплой сумкой матери кенгуренок пользуется почти год, до тех пор, пока не научится бегать.
справочник школьника
163
При малейшей опасности даже большой детеныш прячется в эту сумку.
Враги кенгуру — собаки динго и завезенные в Австралию лисы. В случае опасности взрослые кенгуру спасаются бегством — мощными прыжками. Могут защищаться задними ногами. Удар задней ноги может нанести серьезное повреждение зверю.
Увидев кенгуру на дереве, многие удивятся этому местообитанию: уж очень непривычно. Из множества видов этих сумчатых примерно пятая часть умеет лазать по деревьям. Они так и называются: древесные кенгуру. Самые маленькие из всех кенгуру достигают в длину, включая хвост, 45 см. Древесных можно отнести к средним — 60 см. Населяют они Новую Гвинею и северо-восток штата Квинсленд, причем в Австралию они проникли из Новой Гвинеи.
Все кенгуру — животные растительноядные. По земле бегают так же хорошо, как и обычные кенгуру, — скачками, не менее ловко передвигаются и по ветвям, причем с деревьев спускаются только хвостом вниз. В процессе эволюции задние ноги у них укоротились и стали лишь немного длиннее передних. На всех пальцах имеются длинные крючковатые когти, хорошо помогающие им цепляться за сучки и ветви. При необходимости могут совершать прыжки с большой высоты.
Живут сумчатые кенгуру небольшими группами, точнее, семьями: взрослый самец, несколько самок и детенышей. Большую часть дня проводят в движении.
В Австралии живет своеобразное сумчатое млекопитающее — коала, или сумчатый медведь. «Коала» — на языке аборигенов значит «не пьет». Этот зверь действительно почти никогда не пьет, довольствуясь соком листьев эвкалиптов. Он похож на игрушечного медвежонка. Шерсть коала серебристо-серая, густая, пушистая, уши настороженные, хвоста нет., Живет только на эвкалиптах. Коала рождает тоже беспомощных детенышей, которых донашивает в сумке. Малыш к году покидает сумку, и тогда мама носит его на себе еще около года. Детеныш крепко держится за шерсть матери. Живут коалы до двадцати лет. Когда-то в эвкалиптовых лесах водилось очень много этих зверей. Но они очень пострадали в результате эпидемий и
164
биология
охоты на них ради ценного меха. Ныне коалы обитают лишь в узкой полосе восточного побережья Австралии.
В лесах на юге Северной Аме- __
рики обитает опоссум величиной почти с кошку, с длинным и цеп-ким хвостом. Привлекательным й
опоссума не назовешь. По внешне-му виду он похож на крысу. Его вес достигает 5.7 кг. У зверька корот-кие пятипалые лапы, короткие уши. Загнутым кончиком хвоста опоссум носит в гнездо травинки и листья. Закинутый к спине хвост мамаши помогает малышам с помощью хвостиков удерживаться на ее спине. Так она с ними и путешествует. После сытного обеда зверек любит покачаться на хвосте. Опоссум — хороший актер. В случае опасности он мгновенно изображает дохлого, ни лапкой не шевелит, ни усами. Но стоит опасности отступить, как он воскресает, встает на ноги и быстро исчезает. В выводке у самки бывает до двадцати детенышей. Но в живых остается не более 7—12, так как в сумке не хватает сосков.
Разводят опоссумов из-за ценного меха и вкусного мяса. В неволе живут до семи лет, а на свободе редко до трех лет.
КИСТЕПЕРЫЕ РЫБЫ
Известны с раннего девона, были многочисленны лопастеперые рыбы до раннего карбона, почти полностью вымерли в поздний меловой период В среднем девоне дали начало наземным позвоночным Длина от 70 см до 5 метров. Внутренний череп, полностью окостеневший, разделен” подвижным соединением на переднюю и заднюю части. Парные плавники, служащие для опоры на дно, с мускулистой лопастью, включающей скелетную ось из нескольких кистеобразно разветвленных сегментов. Всего пять отрядов, четыре ископаемых, в том числе пресноводные рипидистии, которых считают непосредственными предками земноводных. Целокантообразные представлены единственным современным видом — латимерией.
Латимерия В декабре 1938 года в Индийском океане у берегов Южной Африки рыбаки извлекли из глубоковод
справочник школьника
165
ной сети невиданную ранее крупную рыбу. Диковинной добыче дивились и жители других прибрежных селений, пока наконец через несколько дней эта рыба, уже сильно разложившаяся, не была доставлена в музей города Ист-Лондона. Научная сотрудница музея мисс Латимэр постаралась спасти то, что еще можно сохранить, и изготовила из рыбы чучело. Изучавший останки этой рыбы профессор Смит дал ей родовое название «латимерия» в честь той скромной работницы музея, которой наука была обязана сохранением этой ценнейшей находки.
До I960 года было поймано восемнадцать целокантов вблизи Коморских островов. Рыбы крупные, длиной от 109 до 180 см и весом до 95 кг.
Близких родичей среди ныне живущих рыб у латиме-рии не оказалось, но зато очень похожие на нее изображения можно найти в подклассе кистеперых рыб. Изучение внутреннего строения латимерии показало, что настоящих позвонков у нее нет, а есть хрящевые дуги, заканчивающиеся наверху костными шипами. Плавательный пузырь недоразвит.
На вопрос, почему целоканты дожили от девонского периода до наших дней и при этом не претерпели почти никаких изменений, можно предположительно ответить, что в биоценозе океана они заняли свое особое место (свою экологическую жизненную нишу), не вступая в конкуренцию с высшими костистыми, а их четвероногость говорит о том, что они, по всей вероятности, ведут придонный образ жизни.
Крупные икринки латимерии (каждая размером с апельсин, а всего их десятка два) развиваются в теле самки так, что на свет (точнее, в почти полный мрак, в котором обитает латимерия) появляются уже молодые рыбы.
Единственный вид — все, что осталось от древних кистеперых. Но зато этот вид почти не изменился за добрых триста миллионов лет. Открытие латимерии стало крупнейшим зоологическим открытием двадцатого столетия.
КИТООБРАЗНЫЕ
Единой точки зрения на происхождение кигов нет Возможно, что усатые и зубчатые киты произошли от
166
биология
разных предков и развиваются конвергентно. Ископаемые остатки древних китов известны с нижнего эоцена.
Самые крупные животные в мире — киты — уже давно привлекали внимание человека. Кит на суше не сможет передвинуться ни на метр. Он не в силах преодолеть свою массу и при осушке погибает за несколько
часов.
Гигант моря — синий кит, который обладает огромным, мощным телом длиной до 33 метров и массой до 130 тонн. Киты тратят энергию главным образом на передвижение, а не на преодоление силы тяжести. Многие киты ежегодно путешествуют от приполюсных пространств к субтропикам и обратно, за год проходя путь по прямой около 15 000 километров.
Откуда киты берут энергию? Сколько нужно пищи, чтобы прокормить это огромное животное? Только море с его изобилием пищи и простором способно сохранить жизнь китам и дать возможность размножаться целым стадам этих гигантов. Если на десятки километров вода океана окрашена в одинаковые розоватый или фиолетова-тый цвета, старые китобои говорят: «Китовая вода. Ищи китов» Зачерпнув ведро этой воды и процедив ее через мелкую сетку, можно увидеть много рачков — калянусов. Они напоминают наших пресноводных циклопов, которыми кормят рыб в аквариумах.
Рот усатого кита — целое архитектурное сооружение. Длина пластин усов достигает 1.3 метра. Кит плавает в самой гуще планктона. Он раскрывает рот, а затем, ложась на бок, закрывает; жевательные мускулы кита слабы, и закрыть рот ему легче, лежа на боку. Сквозь пластины с волосистой бахромой — усы — кит процеживает, прижимая язык к небу, несколько тонн воды, а оставшуюся густую кашу из мелких рачков проглатывает.
У синего кита в желудке помешается до полутора тонн планктонной каши. Чтобы переварить такую массу, нужен 'оответствуюший мощный «аппарат». У синего кита желу
справочник школьника 167
док длиной 3.5 метра, кишечник 200 метров, печень до 1000 кг. Язык кита мягкий, шарообразный, массой до 2 тонн.
Сельдяные киты, финвалы, едят сельдь, а также горбушу и кету. Зубатые киты кашалоты питаются кальмарами и осьминогами. Место рождения китов — субтропики. Новорожденный китенок не имеет достаточного жирового покрова и может замерзнуть, потому киты и путешествуют в теплые воды. Китенок рождается очень крупным, длиной нередко в три раза меньше длины тела матери. У финвала самка рождает китенка длиной до 6 метров. У усатых китов китята рождаются вполне развитые, у кашалотов — беззубые: их зубы развиваются к концу первого года жизни. Кормить китенка мудрено: у него нет губ, и он под водой охватывает один из двух сосков матери свернутым в трубку языком. Сосать ему не приходится: мать впрыскивает молоко ему прямо в глотку. За одну кормежку китенок получает до 20 ведер молока, жирного, как сметана. Жирность молока кашалота до 52%, у усатых китов около 37% (коровье молоко имеет жирность до 4.5%). На таком корме китенок прибавляет в весе до 100 кг в сутки и вырастает за день до 1.5 метров. Мать кормит до 6 месяцев, затем китенок кормится самостоятельно, но от матери не отходит. Мать его оберегает и помогает кормиться. Она кружит вокруг скопления планктона и сгоняет корм к центру, чтобы каша была еще гуще.
Усатые киты, как наиболее массивные и жирные, были и остаются сейчас наиболее заманчивыми объектами промысла.
Могут ли киты ощущать запахи? Раньше считали, что китообразные лишены чувства обоняния. Однако анатомическое изучение зубатых китов обнаружило в полости рта особые углубления, расположенные у корня языка, воспринимающие запахи в воде. Зубатые киты способны издавать звуки, служащие, как и у других зверей, сигналами при их взаимном общении, и звуки и ультразвуки, предназначенные для эхолокации и помогающие им ориентироваться в ночной темноте или на больших глубинах, куда не доходит дневной свет.
У усатых китов звуковые способности выражены знэ чительно слабее.
Особенно голосисты белухи — зубатые киты наших северных морей, их голос напоминает рев быка. Полагают
168
биология
что именно эта их особенность послужила основой выражения «реветь белугой», встречающегося в северном былинном эпосе.
Большую загадку в биологии китообразных представляла их способность оставаться под водой в течение многих десятков минут, не возобновляя запаса воздуха в легких. Разгадка оказалась в том, что нырнувший в глубину кит уносит с собой запас кислорода не только внутри своих легких и не только в обычном соединении с гемоглобином в крови, но еще и в соединении с содержащимся в их мышцах особым пигментом миоглобином (его присутствие придает мясу китов особую темную окраску).
Кашалоты могут опускаться на глубину до 2 000 метров, подвергаясь там колоссальному давлению верхних слоев воды — давлению, при котором опущенные на дно моря стальные приборы сплющиваются. Кашалоты же активно еще преследуют на глубине добычу. У ныряющего кита во всех его внутренних органах устанавливается давление, равное внешнему гидростатическому давлению; таким образом, давление внутри и снаружи уравновешивается.
Исторические корни китобойного промысла уходят в глубь средневековья. Первыми отважились на эту сложную охоту жители побережья Испании, добывали китов в прибрежных водах Балтийского залива. Позднее, в XVI—XVII столетиях, китобойный промысел переходит в руки голландцев, англичан, норвежцев, добывающих китов уже в открытом море.
Для защиты китов от полного истребления восемнадцать стран заключили международное соглашение, регулирующее размеры промысла Создано международное бюро, которое устанавливает сроки промысла и норму выбоя китов для каждого года. С 1966 года запрещен промысел дельфинов. Запрещен поомысел синего и гренландского китов, кашалотов.
КЛЕСТ-ЕЛОВИК
В Подмосковье клестов можно услышать часто. Заме-1ательные птицы эти зимние певуны — клесты. Раз уви-ишь — и уже ни с какой другой птицей не спутаешь.
справочник школьника 169
Один клюв чего стоит — массивный, крепкий. Надклювье загнуто вниз и в сторону, а подклювье — вверх и в противоположную сторону. Их заостренные концы заходят друг на друга и перекрещиваются. На сильных клювах клесты могут- повисать и подтягиваться.
Удивительны сроки гнездования клестов. Все наши птицы гнездятся весной или летом. Клесты же могут выводить птенцов в самое разное время года. Казалось бы, писк птенцов и пение метели — звуки несовместимые. Однако часто клестята вылупляются зимой или ранней весной. Все дело в корме. Клесты питаются в основном семенами хвойных деревьев. И время их гнездования связано с урожаем семян. И строение клювов определяется способом питания. Система пищеварения клестов приспособлена усваивать очень жирные, калорийные корма. Клест-еловик предпочитает семена ели, сосновик-клест — сосны. Клест-еловик срывает шишку, переносит в клюве в удобное место на дереве и принимается шелушить. Держит ее лапой у основания горизонтально, уперев в развилку дерева. Шелушение одной шишки занимает один час. Но часто птицы бросают не до конца обработанные, а порой и совсем полные шишки: испугался, отвлекся, а может, наелся. Сброшенные шишки кормят тех животных, которые не могут сами их сорвать. Да и белки ими пользуются. Клесты способствуют распространению семян ели, сосны, лиственницы.
КЛЕТКА — основная структурно-функциональная единица всех живых организмов, элементарная живая система. Может существовать как отдельный организм (бактерии, простейшие, некоторые водоросли и грибы) или в составе тканей многоклеточных животных, растений, грибов. Лишь вирусы представляют собой неклеточные формы жизни. Содержимое клетки — протоплазма. В каждой клетке имеется генетический аппарат, который в клетке высших организмов (эукариот) заключен в ядре, отделенном мембранами от цитоплазмы, и в клетке прокариот, лишенных оформленного ядра, в нуклеоиде. Клетки не половые делятся путем митоза. Многообразные функции клетки выполняются специализированными внутриклеточными структурами — органоидами. Универсальные ор
170
биология
ганоиды эукариотных клеток в ядре — хромосомы, в цитоплазме — рибосомы, митохондрии, эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, мезосомы, клеточная мембрана. Во многих клетках присутствуют также мембранные структуры, способствующие поддержанию формы клетки, — микротрубочки, микрофибриллы и различные включения.
Важнейшие химические компоненты клетки — белки, ферменты — содержатся как в клетке, так и в жидких средах организма, но синтезируются они только в клетке. Характерная особенность клетки — пространственная организация химических процессов. Например, процесс клеточного дыхания у эукариот происходит на мембранных митохондриях, синтез белка на рибосомах. Концентрирование ферментов, упорядоченное их расположение в структурах ускоряет реакции, организует их сопряжение (принцип конвейера), разделяет разнородные процессы. Микрогетерогенность, присущая строению клетки, позволяет синтезировать различные вещества из одних и тех же предшественников в одно время в миниатюрном объеме. Принцип компактности присущ всему метаболизму клетки (обмен веществ). Внутри клетки непрерывно поддерживается определенная концентрация ионов, отличная от их концентрации в окружающей клетку среде. Образуя выпячивания клеточной мембраны, которые затем замыкаются и отделяются внутрь клетки в виде пузырьков, клетки способны захватывать из среды капельки с крупными молекулами (питоцитоз) или вирусы и небольшие клетки (фагоцитоз).
Клетки растений поверх клеточной мембраны, как правило, покрыты твердой клеточной оболочкой. Оболочки имеют поры, через которые с помощью выростов цитоплазмы соседние клетки связаны друг с другом. У клеток, прекративших свой рост, оболочки часто пропитываются лигнином, кремнеземом, становятся более прочными, что определяет механические свойства растения. Клетки некоторых растительных тканей отличаются особенно прочными стенками, сохраняющими свои скелетные функции и после гибели клетки. Дифференцированные растительные клетки имеют несколько или одну центральную вакуоль, занимающую обычно большую часть объема клетки и содержащую раствор различных солей, углеводов, органических кислот, белков, запас воды. В цитоплазме растительной клетки имеются специальные органоиды — пластиды. Все
справочник школьника 171
клетки эукариот имеют сходный набор органоидов, сходно регулируют метаболизм, запасают и расходуют энергию, сходно с прокариотами используют генетический код для синтеза белков. У эукариотных и прокариотных клеток принципиально сходно функционирует и клеточная мембрана. Общие признаки клетки свидетельствуют о единстве их происхождения. Однако разные клетки организма сильно различаются по размерам и форме, числу тех или иных органоидов, набору ферментов, что обусловлено, с одной стороны, кооперированием клетки в многоклеточном организме, с другой — выполнением разных функций организма различно специализированными клетками. Различия в свойствах клеток многоклеточного организма обусловлены неодинаковой активностью генов, что приводит к различной дифференцировке клеток, в результате которой одни клетки становятся нервными, другие приобретают сократимые белки, образующие миофибриллы (мышечные), третьи начинают синтезировать пищеварительные ферменты или гормоны (железистые) и т.д. Многие клетки полифункциональны: например, клетки печени синтезируют белки плазмы крови и желчь, накапливают гликоген и превращают его в глюкозу, окисляют чужеродные вещества.
Регулирующие факторы внутри клетки — метаболиты клетки, ионы, которые действуют или на гены, приводя к изменению количества фермента, или на сам фермент, изменяя его активность. Регуляция может осуществляться по принципу обратной связи, когда продукт реакции определяет ее интенсивность. В результате такой саморегуляции поддерживается оптимальный уровень множества жизненно важных внутриклеточных процессов, иногда даже при значительных изменениях во внеклеточной среде. В условиях изоляции в культуре клетки утрачивают многие черты специализации. Продолжительность жизни клеток разная, например, клетки эпителия кишечника живут 1—2 дня. Во всех клетках происходит интенсивное обновление веществ и-структур. Огромное количество клеток в каждой ткани, объединенных метаболическими и регуляторными процессами, их постоянное внутреннее обновление обеспечивают надежность работы органов многоклеточного организма. Наука о клетке называется цитологией
172
биология
КЛЕТОЧНАЯ ИНЖЕНЕРИЯ связана с культивированием отдельных клеток или тканей на специальных искусственных средах. Доказано, что если взять кусочки ткани и отдельные клетки из разных органов, допустим, растений, хотя это возможно и у животных, и пересадить их на специальные среды, содержащие минеральные соли и другие вещества, то они способны расти. Это значит, что в таких изолированных от организма тканях и клетках продолжаются клеточные деления.
Новейшим методом клеточной селекции у растений, уже давшим огромный эффект, является метод гаплоидов. Гаплоидные клетки имеют половинный набор хромосом. Пыльцевые зерна (пыльца) имеют гаплоидный набор хромосом. Сейчас разработан метод проращивания пыльцевых зерен на искусственных средах в пробирках и получения из них полноценных гаплоидных растений. Какое это имеет отношение к селекции? У полученных гибридов берут пыльцу, на питательных средах в пробирках регенерируют из нее гаплоидные растения, а затем удваивают у них число хромосом и сразу получают полностью гомозиготные диплоидные растения. Так как мы берем пыльцу из гибридных растений и получаем через гаплоидные растения сразу гомозиготные диплоидные, то остается только оценить их и затем размножить лучшие.
Выведение сорта сокращается на три года.
КЛЕТОЧНАЯ МЕМБРАНА - цитоплазматическая мембрана, мембрана, отделяющая цитоплазму клетки от наружной Среды или от оболочки клетки (в растительных клетках).
Органоид клетки. Играет важную роль в обмене веществ между клеткой и внешней средой, движении клеток и сцеплении их друг с другом. Полупроницаема: сквозь нее практически свободно проходит вода, скорость диффузии зависит от величины молекул, химического свойства веществ. Для высокомолекулярных веществ клеточная мембрана практически непроницаема. Перенос полярных молекул и ионов по градиенту концентрации (от большей концентрации веществ к меньшей) происходит с помощью
справочник школьника
173
специальных белков-переносчиков, количество которых специфично для каждого типа клеток. Аминокислоты, глюкоза, ионы калия и натрия переносятся через клеточную мембрану против градиента концентрации (от меньшей к большей) с затратой энергии АТФ. Клеточная мембрана заряжена (положительный заряд снаружи, разность потенциалов 20—100 мВ). У растений клеточная мембрана участвует в обмене компонентов покрывающей ее клеточной оболочки. Клеточные мембраны соседних клеток разделены их оболочками, но связаны друг с другом плазмодесма-ми. У животных в клетках нервных тканей клеточная мембрана способна к обратимой деполяризации (например, при проведении нервного импульса). На наружной поверхности клеточной мембраны животных клеток располагается гликопротеиновый комплекс — гликокаликс. Клеточные рецепторы находятся либо прямо на наружной поверхности клеточной мембраны, либо в гликокаликсе. Здесь же находятся ферменты, выделившиеся из цитоплазмы и расщепляющие на поверхности клетки белки и другие вещества (внеклеточное пищеварение). Изнутри клеточная мембрана подостлана слоем сократительных белков, которые обеспечивают изменение ее формы Клеточная мембрана способна к пиноцитозу или фагоцитозу, образует различные типы межклеточных контактов В зависимости от природы клеток и их физиологического состояния мембрана образует выросты и впячивания
КЛЕТОЧНАЯ ОБОЛОЧКА растений — клеточная стенка, структурное образование на периферии клетки (за пределами клеточной мембраны — плазмалеммы), придающее ей прочность, сохраняющее ее форму и защищающее протопласт. У растений клеточные оболочки способны к одревеснению, образуя своеобразный скелет растения, выполняющий опорную функцию Основа клеточной оболочки — высокополимерные углеводы, молекулы целлюлозы собраны в сложные пучки (фибриллы), образующие каркас клеточной оболочки, погруженный в ее основу (матрикс), состоящую из гемицеллюлозы и пектинов В зависимости от типа ткани, в состав которой входит клетка, в клеточной оболочке могут быть и другие органические (лигнин кутин, воск, белок) и неорганические (соли кальция, коем-
174
биология
незем) вещества. Все вещества клеточной оболочки синтезируются обычно протопластом клетки. Главная роль в синтезе углеводов клеточной оболочки принадлежит аппарату Гольджи. Различают первичную и вторичную клеточные оболочки. Меристематические и молодые растущие клетки (реже — клетки постоянных тканей) имеют первичную клеточную оболочку, тонкую, богатую пектином и гемицеллюлозой; фибриллы целлюлозы в матриксе первичной клеточной оболочки расположены неупорядоченно.
Вторичная клеточная оболочка образуется обычно по достижении клеткой окончательного размера и накладывается слоями на первичную со стороны протопласта. Во вторичной клеточной оболочке преобладает целлюлоза, ее фибриллы располагаются упорядоченно, параллельно, но направление их в каждом слое иное, что повышает прочность клеточной оболочки. Во вторичной клеточной оболочке есть перерывы, называемые порами.
КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ — одно из наиболее важных биологических обобщений, согласно которому все организмы имеют клеточное строение. Клеточное строение впервые наблюдал Р.Гук (1665 г.) у растений. Н.Грю (1682 г.) полагал, что стенки клеток образованы переплетением волокон, как у текстиля (ткани). Ядро в растительной клетке описал Р.Броун (1831 г.), но только М.Шлейден в 1838 г. сделал первые шаги к раскрытию и пониманию его роли. Основная заслуга оформления клеточной теории принадлежит Т.Шванну (1839 г.), который использовал собственные данные и результаты Шлейдена, Я.Пуркине и других ученых. Сопоставив тканевые структуры животных и растений, он указал на общий для них принцип клеточного строения и роста. Однако Шванн, как и Шлейден, считал, что .главная роль в клетке принадлежит оболочке и ядру. Они создали так называемую клеточную теорию. Сущность ее заключалась в окончательном признании того факта, что все организмы, как растительные, так и животные, начиная с низших и кончая самыми высокоорганизованными, состоят из клеток.
В 1839 г. Т.Шванн сформулировал основные положения клеточной теории
справочник школьника
175
1. Все организмы состоят из одинаковых частей — клеток; они образуются и растут по одним и тем же законам.
2. Общий принцип развития для элементарных частей организма — клеткообразование.
3. Каждая клетка в определенных границах есть индивидуум, некое самостоятельное целое. Но эти клетки образуют ткани.
4. Процессы, возникающие в клетках растений, могут быть сведены к следующему:
а) возникновение новых клеток;
б) увеличение в размерах клеток;
в) утолщение клеточной стенки.
М.Шлейден и Т.Шванн ошибочно считали, что клетки в организме возникают путем новообразования из первичного неклеточного вещества. Это представление было опровергнуто выдающимся немецким ученым Р.Вирховым. Он сформулировал (1859 г.) одно из важнейших положений клеточной теории: «Всякая клетка происходит из другой клетки... Там, где возникает клетка, ей должна предшествовать клетка, подобно тому, как животное происходит только от животного, растение — только от растения». Благодаря созданию клеточной теории стало понятно, что клетка — это важнейшая составляющая часть всех живых организмов. Однако надо помнить, что жизнь простейшего одноклеточного организма богаче и разнообразнее самой сложной и относительно самостоятельной клетки многоклеточного организма.
КОЖА — покров позвоночных животных, отграничивает тело от внешней среды. Выполняет ряд функций: защитную (предохраняет тело от механических воздействий и травм, проникновения различных веществ и микроорганизмов), выделительную (потообмен), чувствительную (рецепторы кожи), секреторную (сальные железы, пот), а у высших животных — терморегулирующую. В подкожной клетчатке откладываются в виде жира запасные питательные вещества. Кожа состоит из трех основных слоев: эпидермиса — наружного слоя эктодермального происхождения, дермы и подкожной клетчатки. У позвоночных эпидермис многослойный, не образует кутикулы. Нижний слой эпидермиса — базальный — производит новые слои клеток на
176
биология
протяжении всей жизни. У наземных позвоночных клетки верхних слоев эпидермиса превращаются в роговые чешуйки, которые сбрасываются путем отшелушивания или линьки В дерме находятся клетки, соединительнотканные волокна и цементирующее бесструктурное основное вещество. Строение поверхности кожи зависит от расположения эластичных и коллагеновых волокон дермы, обусловливающих механические- свойства кожи. В дерме проходят кровеносные и лимфатические сосуды и нервы, лежат кожные железы, основания перьев и волос, специализированные нервные структуры, чешуи, щитки. Окраска кожи обусловлена пигментными клетками. У высших позвоночных защитную функцию выполняют значительно утолщенный роговой слой эпидермиса и его особые производные (роговые чешуи), перья птиц и волосы млекопитающих, которые подвергаются периодической смене (линьке) Утолщение рогового слоя эпидермиса на определенных участках тела привело к образованию когтей, клюва, копыт, ногтей, рогов.
Чувствительность кожи к прикосновениям, боли, холоду и теплу обусловлена наличием множества специалгазированных рецепторов. Это помогает организму воспринимать окружающую среду и лучше реагировать на изменения ее условий.
КОММЕНСАЛИЗМ — сотрапезничество, форма симбиоза, при которой один из партнеров системы (комменсал) возлагает на другого (хозяина) регуляцию своих отношений с внешней средой, но не вступает с ним в тесные отношения.
Любая среда жизни и отдельные ее участки — местообитания — населены животными разных видов, определенным образом связанными между собой. Между животными некоторых видов существуют отношения, которые полезны и для тех, и для других. В местах обитания носорогов, например, водятся воловьи птицы. Они питаются мелкими животными, которые живут на коже носорога и беспокоят его Таким образом, носорог обеспечивает птицу пищей, а она освобождает его от паразитов и предупреждает криком о приближении опасности. Эта птица особенно помогает носорогу в то время, когда он спит. Взаимовыгодные
справочник школьника
177
отношения между живыми организмами называют симбиозом.
Квартирантство — одна из разновидностей комменсализма. Между некоторыми животными существуют и такие отношения, которые полезны для одной из сторон и безвредны для другой. Рыба-прилипала, например, при помощи присосок прикрепляется к телу акулы и таким образом передвигается с ней и питается остатками ее добычи. В гнездах птиц, норах грызунов обитает большое число видов насекомых и других мелких животных, использующих эти убежища и находящих там пищу. Такие взаимоотношения животных называют квартирантством или нахлебничеством.
Хищничество и паразитизм. В природе существуют взаимоотношения, при которых особи одних видов животных питаются особями других видов. Такие взаимоотношения характерны, например, для жука-плавунца и малька рыбы, божьей коровки и тли, и другие примеры.
Взаимоотношения хищников с их жертвами называются хищничеством.
Хищники имеют большое значение в природе: они сдерживают чрезмерное размножение растительноядных животных и одновременно уменьшают распространение среди них различных болезней.
Многие животные живут на теле или в органах тела других животных и человека и питаются за их счет. Таких животных называют паразитами, а животных, в теле которых они живут, — хозяевами.
Конкуренция. Многие животные, населяющие одно и то же местообитание, питаются сходной пищей, занимают одинаковые участки при устройстве гнезд или нор.
В состоянии конкуренции находится большое количество животных
Внутривидовая конкуренция проявляется в борьбе за существование и проходит очень остро, так как одинаковы цепи питания и экологическая ниша. Результат конкуренции проявляется в выделении каких-то особых признаков, позволяющих животному выделиться в среде.
Межвидовая конкуренция проявляется между особями экологически близких видов. Возникают антагонистические отношения между родственными видами, когда один
178
биология
вид вытесняет другой. Это приводит к увеличению экологических различий между видами.
КОРАЛЛОВЫЕ ПОЛИПЫ
Колониальные, реже одиночные полипы. Твердые известковые скелеты образуются главным образом коралловыми полипами — примитивными животными типа кишечнополостных. Каждая особь полипа помещается в собственной ячейке, имеющей форму чашечки, размеры которой иногда не превышают булавочной головки. Щупальца полипов захватывают добычу, поражают ее и отправляют в рот обычную пищу — планктон. Коралловые полипы образуют коралловые рифы и острова, которые, естественно, играют первостепенную роль в жизни населения Океании. Прежде всего для жителей атоллов кораллы создают само жизненное пространство и при этом обеспечивают защиту береговой линии от разрушительного действия прибоя. Последнее особенно важно, если учесть, что как на атоллах, так и на вулканических островах чрезвычайно мало пригодной для возделывания земли. Живой риф, принимая на себя удары волн, служит прекрасным естественным волноломом, который постоянно обновляется в результате роста кораллов.
Коралловые рифы поставляют значительную долю питания, особенно белкового. Островитяне используют в пищу обитателя коралловых рифов — лангустов.
Коралловым полипам для жизни необходима теплая вода (от 20° и выше), солнечный свет, поэтому они обитают на глубине, не превышающей 60 метров.
справочник школьника
179
КОРЕНЬ — один из основных вегетативных органов листостебельных растений, служащих для прикрепления к субстрату и поглощения из него питательных веществ и воды. Филогенетически корень возник позднее, чем стебель, и, вероятно, произошел от корнеподобных подземных веточек. У всех высших растений корень имеет сложное строение. Клетки разных участков корня отличаются друг от друга формой и размерами. Корень растет в длину своей верхушкой, где находятся молодые клетки образовательной ткани. Растущая часть покрыта корневым чехликом, защищающим кончик корня от повреждений. Кончик корня, или точка роста, состоит из мелких тонкостенных одинаковых клеток, заполненных цитоплазмой. Благодаря их делению происходит увеличение числа клеток. Несколько выше клетки удлиняются (зона роста или растяжения), и корень быстро проникает в новые участки почвы. Еще выше на поверхности корня расположены корневые волоски, которые всасывают воду с растворенными в ней веществами. Участок с корневыми волосками
Мочковатая корне- Стержневая корневая система вая система
Стержневые корневые системы
Типы корней и корневых систем
180
биология
называют всасывающей зоной корня. Корневые волоски — это сильно удлиненные выросты наружных клеток, покрывающих корень. Их длина достигает 10 мм. Корневые волоски недолговечны. У некоторых растений они живут не болыде суток, у яблони могут жить до 15 суток, у хлопчатника до 18 суток. Корень непрерывно растет, образуя все новые и новые участки корневых волосков. Корневые волоски могут не только поглощать готовые растворы веществ, но и способствовать растворению некоторых веществ почвы, а затем всасывать их.
Между всасывающей зоной и стеблем находится проводящая зона корня, по сосудам которой вода и растворенные в ней вещества из корня поступают в стебель и листья (восходящий ток), а вещества, образовавшиеся в листьях и в стебле, по ситовидным трубкам — в корень (нисходящий ток).
Группы клеток одинакового строения, выполняющие одинаковые функции и имеющие общее происхождение, называют тканями.
Корень, как и другие органы, состоит из разных тканей: зона деления — из образовательной ткани, зона всасывания покрыта всасывающей тканью.
В состав проводящих тканей корня входят сосуды. Под слоем клеток, образующих корневые волоски, расположена кора корня. Она состоит из сомкнутых округлых клеток. Оболочки клеток пропитаны пробковым веществом. Клетки коры образуют покровную ткань корня. Прочность и упругость корня обеспечивает механическая ткань. Ее составляют вытянутые вдоль корня клетки с толстыми оболочками. Они рано теряют содержимое и заполнены воздухом.
В корнях синтезируются алкалоиды, гормоны роста и другие физиологически активные соединения. Корни многих растений (корнеотпрысковые) образуют придаточные почки, дающие надземные побеги, у ряда растений служат местом отложения запасных питательных веществ.
У некоторых тропических деревьев от основания стволов или ветвей отходят придаточные корни, служащие для опоры и питания, — дисковидные, ходульные, столбовидные. У лиан развиваются корни — прицепки, у эпифитов — воздушные корни
справочник школьника
181
У мангровых деревьев, растущих в приливных зонах суши, от нижних ветвей отходят столбовидные опорные воздушные корни, в отлив обнажаются растущие от основания стволов дугообразные ходульные корни. Перекрещиваясь, они создают своего рода завесу. Мангровая чаща практически непроходима для животных и человека. Благодаря такому приспособлению растения не вымываются приливом.
За что ценится женьшень? Вот уже пять тысячелетий он известен в тибетской медицине. Первые сведения о его исключительных лекарственных свойствах встречаются в древних руководствах китайской медицины, написанных две-три тысячи лет назад. В Европе о нем узнали в 1713 году. После однократного приема нескольких граммов экстракта корня физическая и умственная работоспособность повышается на тридцать процентов. По словам таежников, достаточно пожевать кусочек корня — и человек может целый день без устали идти по сопкам. Основная ценность в том, что он пробуждает в ослабленном организме скрытые жизненные резервы, улучшает обмен веществ.
Истощение запасов дикорастущего женьшеня заставило людей культивировать его. Корни женьшеня в культуре развиваются очень быстро и достигают крупных размеров, но ценятся меньше, так как действующие вещества накапливаются очень медленно в естественной среде.
КОРНЕВИЩЕ — подземный побег многолетних трав, кустарников, служащий для отложения запасных веществ, вегетативного возобновления и размножения. От корня отличается наличием чешуевидных листьев, рубцов от опавших листьев, почек и придаточных корней, отсутствием корневого чехлика. Нередко корневища образуют разветвленные системы. Старые части корневища постепенно разрушаются. С помощью горизонтальных корневищ растения (брусника, пырей, ландыш) быстро захватывают большую площадь, иногда в несколько квадратных метров. Разъединению старых и новых корневищ, а следовательно, вегетативному размножению, часто способствуют животные, роющие подземные ходы и питающиеся растениями, например кроты, полевые мыши, жуки, черви.
182
биология
КОШАЧЬИ- семейство отряда хищных. По внешнему виду все кошачьи похожи, хотя сильно различаются друг от друга по величине. К этому семейству относятся и домашняя кошка, и такие крупные звери, как тигр, лев. У всех на пальцах развиты подушечки. Острые загнутые когти втягиваются в особые углубления и поэтому не тупятся при ходьбе и не стучат. Добычу подстерегают и набрасываются на нее из засады.
Леопард распространен очень широко: обычен во всей Африке, Азии, на юге Кавказа, в Приморском крае. Встречаются черные леопарды. Их чаще всего называют черной пантерой. Однако это меланисты: те же леопарды, но одетые в шкуру иной окраски. При очень ярком свете и на черной пантере можно заметить пятнистость, правда, с трудом.
Ученые в зоопарках установили, что при скрещивании пятнистых леопардов с черными рождаются котята обоих типов окраски примерно в равном соотношении, а черные родители дают в основном черное потомство. Черные пантеры обитают на Яве и в Юго-Восточной Азии, в Амурской области почти не встречаются Зверь великолепно вооружен клыками и когтями.
Лев и тигр — родичи леопарда, но самый близкий из них по происхождению, внешнему виду и образу жизни — ягуар, обитающий в Южной и Центральной Америке. Он почти так же окрашен, в темных пятнах по желтому фону, только немного крупнее да чуть коренастее телосложением. Словом, родной брат леопарду и суперкот Нового Света.
Лев, тигр и ягуар — элита семейства кошачьих. Уступая льву и тигру в размерах, леопард выигрывает в ловкости и стремительности движений. Он прекрасно лазает по деревьям, скалам и чувствует себя там не менее свободно, чем на земле. Реакция у него мгновенная, попадания молниеносны, страха он не знает
Леопард выбирает спокойные места обитания, он любит, чтобы никто не мешал его существованию. Живут леопарды в одиночку, парами и семьями. В январе, во время гона, они держатся обычно парами, но иногда кавалеры устраивают смотрины для самок в виде драки самцов, но не до смерти. Леопарды — примерные супруги. Хотя
справочник школьника
183
Представители семейства кошачьих.
самцы в воспитании потомства прямого участия не принимают, но навещают выводок, помогают охотиться.
Год-полтора мать заботливо и ревниво растит и воспитывает детенышей, а потом приходит пора им самим добывать хлеб насущный, и семьи распадаются. В 2—3 года молодые леопарды обзаводятся своими семьями. У леопарда тонкий слух и острое зрение, причем он хорошо видит в, казалось бы, непроглядной тьме. При своей яркой окраске суперкошка великолепно маскируется на местности. Он незримо крадется даже в траве высотой в 30—40 сантиметров, как бы вжимаясь в землю. Особенно хорошо маскирует его окраска осенью или в засуху. Лишь хвост выдает суперкошку, она забывает о нем; когда зверь волнуется, хвост шевелится. Добычу средних размеров крупный голодный леопард может съесть за два дня, а сытому ее хватает
184
биология
почти на неделю. Несъеденное прячет про запас. Не гнушается и педалью.
Леопард — гроза обезьян. Обезьяны панически боятся не только живого хищника, но даже его ободранной шкуры. Поэтому обезьяны при переходе и на кормежке держат круговую оборону от леопарда.
В начале нашего века в Африке и Азии ежегодно убивали 10 и более тысяч леопардов, а с 50-х годов охота на них приняла чудовищные размеры: в год уничтожали более ста тысяч этих прекрасных животных.
Львы. Область обитания львов — высокотравные или поросшие кустарниками местности Африки и некоторых стран Юго-Западной Азии. В первой половине прошлого столетия львы еще встречались и в степных областях Индии, а на заре истории жили и на Балканском полуострове, и герой древнегреческих мифов Геракл одевался в шкуру убитого им льва.
На этом обширном пространстве львы были представлены многочисленными подвидами, различающимися между собой степенью развития гривы у самцов и некоторыми особенностями в окраске. Однако за последнюю сотню лет этот опасный хищник во многих местах своей родины был истреблен или стал большой редкостью, и только в глубине Африки львов охраняют в заповедниках, допуская охоту на них лишь по особым разрешениям. Что же касается львов, содержащихся в зоопарках, то они из поколения в поколение размножаются уже в неволе в полуодомашненном состоянии.
Окраска львов, как и большинства других степных и полупустынных животных, в основном желтоватая, позволяющая эти хищникам незаметно подкрадываться к добыче. Однако у новорожденных львят на желтоватом фоне выделяется более темный пятнистый рисунок, напоминающий характерную пятнистую расцветку многих других кошачьих, например барса. Из этого следует, что одноцветная масть львов является уже позднейшим приспособлением, возникшим в связи с переходом к жизни в открытых пространствах. Самцы отличаются от самок косматой гривой, придающей им особенно грозный вид, хотя у некоторых местных форм грива бывает развита относительно слабее; вероятное значение львиной гривы — отпугивать менее смелых соперников в период драк из-за обладания
справочник школьника 185
самкой. В отличие от кошки львы (а также и тигры) не лазают по деревьям и не являются вполне ночными животными, что сказывается и на строении их зрачков, размеры которых изменяются не в таких широких пределах, как у нашей кошки (зрачки у льва и тигра круглые). Добычей львов чаще всего становятся копытные млекопитающие. Обыкновенно львы охотятся небольшими группами, сочетая погоню за добычей с засадой. Иногда подстерегают свою жертву у водопоев, а под прикрытием темноты подбираются и к домашнему скоту. Львята родятся зрячими, растут они медленно и лишь через пять, шесть лет становятся взрослыми. Поэтому семья (львица с выводком) годами держится вместе, а иногда хищники собираются и в небольшие стаи. Такая семейственность отразилась и на наследственных повадках львов. Они легко поддаются дрессировке (чего нельзя сказать о нашей домашней кошке) и научаются выполнять различные номера в цирковых представлениях.
Родившиеся в неволе и почему-либо не принятые матерью львята на всю жизнь привязываются к своим кормильцам — собакам и сохраняют мирные отношения со своими друзьями детства, с которыми они играли на площадке молодняка.
Тигр. Еще в недавние времена тигр был широко распространен в Азии от южного побережья Каспийского моря, в наших среднеазиатских республиках, в Индии, Индокитае, на островах Индонезии, в Китае и в виде хорошо выраженного подвида — в Уссурийском крае. В отличие от льва держится в густых кустарниковых и тростниковых зарослях, где его характерная расцветка с поперечными серыми полосами хорошо скрывает его среди вертикально торчащих стеблей; добычу себе промышляет, подобно льву, и в дневные часы, и в ночное время. По своим размерам тигры не уступают львам, хотя из-за отсутствия у них гривы и кажутся мельче. Особенно крупны наши уссурийские тигры и по своим действительным размерам, и благодаря одевающей их густой шерсти, позволяющей им переносить суровые зимы Приамурья. Как и львы, тигрята растут медленно и держатся около матери в течение 3—4 лет. Благодаря такой семейственности взятые молодыми тйгрята легко поддаются дрессировке и часто выступают в качестве цирковых артистов. За последние
186 биология
десятилетия тигры во многих районах их прежнего обитания подверглись истреблению. Так, еще в конце прошлого века они встречались на территории Азербайджана, а в 1922 году забредший оттуда тигр был убит в окрестностях Тбилиси. На Дальнем Востоке уссурийский подвид тигра оттеснен в менее населенные местности.
На охоту тигры выходят против ветра к известным ему водопоям, пастбищам оленей. А если притаился в засаде, то обязательно с подветренной стороны. В Индии говорят, что тигр — самый умный (после слона) зверь в джунглях. Он будто бы подражает криком оленю, подманивает его.
Велика сила у тигра. Тигр может загрызть лошадь и волочить ее по земле более 500 метров. Обычная же добыча тигров — кабаны, олени, антилопы. В среднем тигру в день надо 7—9 кг мяса. Это больше, чем нужно льву. Тигр очень любит воду, как никто из больших кошек. Там, где тигра не беспокоят, в знойный день он может часами лежать у воды, а то и в воде. Плавают тигры хорошо, большие реки переплывают без труда. Тигр повсюду исчезает и занесен в число охраняемых зверей.
Рысь широко распространена в лесной полосе обоих полушарий, хотя нигде не встречается часто и местами уже истреблена. Кроме лесов таежного типа водится и в более южных горных лесах. По размерам рысь почти не уступает барсу, но склад тела у нее иной. Характерная особенность рыси — кисточки на ушах и короткий хвост. Туловище у нее сравнительно короткое, а ноги длинные. При таком складе тела она более, чем другие кошки, приспособлена к далеким переходам и к передвижениям по снегу. Вместе с тем рысь прекрасно лазает по деревьям: сидя где-нибудь на толстом суку, она подкарауливает добычу, и ее густой и мягкий мех белесовато-бурого цвета с неясными разводами и пятнами, превосходно согласуется с окраской коры дерева, запушенного снегом и обросшего, лишайником.
Рысь занесена в список охраняемых зверей.
КРАБЫ — короткохвостые раки. Антеннулы и антенны короткие. Голова маленькая, скрыта в углублении пол краем панциря.
Мраморного краба черноморские мальчишки часто называют морским пауком. Маленький, с квадратным
справочник школьника
187
темно-коричневым панцирем, . 0 л t
он так проворно бегает по при- : —I брежным скалам, что его облик никак не вяжется с солидным и основательным званием краба. Но тем не менее это --самый настоящий краб с голу- ~ бой кровью и двумя цепкими <*
маленькими клешнями. На море воздушные прогулки для краба безопасны. Но краб не может долго находиться на суше: у него сохнут жабры. Иногда крабы пускают спасительные пузыри, увлажняя жабры и продлевая себе жизнь.
По форме тела крабы отличаются от других ракообразных тем, что брюшко у них во взрослом состоянии укорочено и подогнуто вниз, так что сверху видна только головогрудь, имеющая в общем округлую форму.
Такое строение брюшка лишает крабов возможности плавать, но зато брюшко не может служить им помехой при ползании, а так как ходильные грудные ноги у крабов длинные и сильные, то крабы бегают довольно проворно, когда им приходится спасаться от врагов или преследовать добычу. При этом бегают они обычно в боковом направлении, то есть вправо и влево, а не головным концом вперед. Большинство крабов ведет донный образ жизни, но некоторые живут и в прибрежной полосе на суше.
В жизни крабов наступает серьезный и очень ответственный момент — линька. Все крабы имеют внешний скелет. Эта броня спасает их от невзгод подводной жизни. Но, плотно окутывая тело краба, она препятствует росту. Поэтому крабы растут лишь за короткий период после линьки. Хорошо откормившись и накопив питательные запасы, краб прячется в надежное убежище. Под старым, толстым панцирем у него уже выросла тонкая, мягкая кожица. И вот вдали от посторонних взглядов он осторожно выбирается из старого панциря. Первые несколько часов после линьки — самые опасные в жизни полинявшего краба.
Сейчас тело краба настолько нежно, что ни двинуться, ни защищаться краб не может. Но до того, как панцирь окончательно окрепнет, пройдет еше несколько дней. Некоторые виды крабов достигают очень крупных размеров. Гигантом среди всех ракообразных является японский
188
биология
длиннорукий краб из Тихого океана. Расстояние между разведенными клешнями — до 3 метров.
КРЕАЦИОНИЗМ — концепция постоянства видов, рассматривающая многообразие органического мира как результат его творения богом. Формирование креационизма в биологии связано с переходом в конце XVIII — начале XIX века к систематическому изучению морфологии, физиологии, индивидуального развития и размножения организмов, положившему конец представлениям о внезапных превращениях видов и возникновении сложных организмов в результате случайного сочетания отдельных органов. Сторонники идеи постоянства видов (К.Линней, Ж.Кювье, Ч.Лайель) доказывали, что виды реально существуют, что они устойчивы, а размах их изменчивости под влиянием внутренних и внешних факторов имеет строгие пределы. Линней утверждал, что видов существует столько, сколько их было создано во время «творения мира». Стремясь снять противоречие между данными об устойчивости современных видов и данными палеонтологии, Кювье создал теорию катастроф. Последователи Кювье придавали этой теории откровенно креационистский характер и насчитывали десятки периодов полного обновления органического мира Земли в результате деятельности творца.
Благодаря широкому и быстрому признанию дарвинизма, уже с середины 60-х годов XIX века креационизм утратил свое значение в биологии и сохранился главным образом в философских и религиозных доктринах. В пос-ледарвиновский период креационизм претерпел определенные изменения. Были предприняты попытки объединить идею эволюции с религиозными идеями о создании мира. При этом не оспаривалось происхождение человека от обезьяноподобных предков, но сознание и духовная деятельность человека рассматривались как результат божественного творения. Сторонники научного креационизма утверждают, что теория эволюции — лишь одно из возможных объяснений существования органического мира, не имеющее фактического обоснования и поэтому сходное с религиозными концепциями.
справочник школьника
189
КРЕЧЕТ — самый крупный из наших соколов. Его вес достигает двух килограммов, а размах крыльев — 135 сантиметров. Длинные острые крылья позволяют птице в полете делать сильные, резкие взмахи, и она несется вперед, ни секунды не задерживаясь на месте, а острое зрение помогает увидеть добычу на расстоянии километра. Полет кречета — сплошная динамика, движение, скорость. Умение мгновенно взмывать вверх и внезапно нападать на жертву у соколятников в давние времена получило название «ставки». Нападая на жертву, птица резко пикирует, развивая огромную скорость — 100 метров в секунду. Лапы прижаты к телу Вперед выставлены лишь длинные острые когти задних пальцев. Сильный и чуть-чуть косой удар рассекает перо и кожу жертвы словно отточенными ножами. В меню кречета входят разные мелкие птицы и звери.
Кречет широко распространен в северных районах нашей страны от берегов полуострова Мурмана до Камчатки. На юге — в районах Горного Алтая, Саян, Монголии. Любит открытые места Словно полководец, кречет должен выбрать точку, с которой все и вся видно вокруг, где все зависит от твоего решения. Каждая пара соколов селится не ближе 25 километров от другой Своих гнезд кречеты не строят, занимают гнезда канюков или других крупных птиц. Гнездо выбирается на высоте до 9 метров. Существует неписаный закон природы: хищник не нападает на птиц в районе своего дома и не дает этого делать другим собратьям. Ближайшие соседи знают еще одно правило: участок для охоты и место гнезда у каждой пары кречетов сохраняются из года в год и надежно защищаются от незваных пришельцев-конкурентов
После ремонта гнезда самка высиживает потомство, а самец в это время охотится, чтобы прокормить себя и супругу, и несет дозорную службу. Через 28 дней появляется потомство Кормят родители своих птенцов регулярно — два раза в день Три месяца птенцы находятся в гнезде.
Кречет — птица древняя Ее истории может позавидовать самый древний княжеский род. Уже в XI веке киевский князь Олег построил на своем подворье соколиный
190
биология
двор. Кречеты упоминаются в «Слове о полку Игоревом» и в первом своде русских законов — «Русской правде».
В годы татаро-монгольского ига в дань, как одна из наиболее ценных вещей, входили соколы, главным образом кречеты.
В настоящее время охота на кречетов запрещена. Охраняются гнезда в заповедниках. На берегу Иссык-Куля находится единственный питомник редких хищных птиц. Кречет, как и большинство хищников, является санитаром в лесу и степи. И, наверное, он же объект эстетического, эмоционального восхищения.
А соколиная охота! Вряд ли какой-либо современный спорт может поспорить с ней своим азартом, ловкостью, физической подготовкой участников. Это поистине захватывающее зрелище, когда птйца, освобожденная хозяином, срывается с руки и неумолимо настигает свою жертву. Лучшим из лучших в такой охоте поныне считается кречет.
КРОКОДИЛЫ — крупные и сильные пресмыкающиеся животные (до 6 м длиной), обитающие по рекам и озерам тропического пояса и прилегающих к нему стран обоих полушарий. По общему складу тела крокодилы напоминают в увеличенном виде ящерицу. Одна
ко это лишь внешнее сходство. Крокодилы существенно отличаются образом жизни и анатомическим строением, поэтому их выделили в самостоятельный отряд. Жизнь крокодилов связана с водоемами. На сушу они выходят обыкновенно, только чтобы погреться и поспать на солнечном припеке, чтобы переселиться из пересыхающего водоема в другой, более многоводный. На суше движения крокодила менее быстры и проворны, чем в воде, где он превосходнд плавает и ныряет. Его длинный и мускулистый хвост сдавлен с боков и служит хорошим рулевым веслом, а пальцы на задних ногах связаны между собой плавательной перепонкой, как у лягушки или водоплавающих птиц. Кроме того, вода делает более легким тело этого грузного животного, одетого кожным панцирем из роговы>
справочник школьника 191
щитков и чешуй; когда эти щитки окостеневают, панцирь становится еще более тяжелым при передвижении на суше. Погрузившись в воду, крокодил выставляет из нее только верхнюю сторону головы, где у него помещаются несколько приподнятые ноздри и глаза. Деятельную жизнь крокодилы начинают вести большей частью с наступлением темноты. Главную добычу крокодилов составляют рыбы и лягушки; нападают они и на сухопутных животных, приходящих на водопой.
Крокодилы расчищают водоемы от ила и чересчур густой растительности. Копают дно лапами, углубляя его, а все наносы выбрасывают на берег. Обычно крокодил роет такой пруд для себя и своего выводка. У нильских крокодилов метров сто береговой линии и территориальных вод вдоль нее — это их владения. С наступлением брачного сезона размеренная жизнь крокодилов резко меняется, особенно у самцов. Долгие драки в воде между самцами бывают жестокими и изнурительными.
Самки приходят к владельцам территорий, предпочитая не их самих, а удобное место для гнезда. Яйца крокодилы зарывают в песок, некоторые сгребают в кучу гниющие листья и стебли — получается нечто вроде парника. Самки дежурят у гнезд, но их заботы о будущих детях этим не ограничиваются. В жару мать-крокодилиха уходит в тень кустов (оттуда следит за гнездом) или спустится к воде, остынет и, придя к гнезду, станет над ним. Капли воды, стекающие с тела, увлажняют землю под яйцекладкой. Крокодилиха почти ничего не ест, потому что отойти далеко нельзя. Когда уже пора выходить из-под земли крокодилята «квакают» — их слышно за несколько метров. Мать разгребает песок и выпускает их на волю. Вышедшие из яиц крокодилята ведут себя очень возбужденно. Мать ведет их к воде, словно утка утят. В этот момент крокоди-лихи очень опасны, набрасываются на любого зверя. На воде выводки смешиваются, и охраняют их все самки по очереди. Месяца через три мать покидает свой выводок, предоставляя самим заботиться о своем существовании.
Крокодилы, появившиеся на Земле около двухсот миллионов лет назад, дожили до наших дней, тогда как их родственники — динозавры — вымерли еще в эпоху мела. Вместе с аллигаторами крокодилов насчитывается сейчас 21 вид. За последние тридцать лет массовая охота (кроко
192
биология
диловая кожа высоко ценится) и уничтожение привычных мест обитания (главным образом осушение болот) привели к тому, что число этих животных сократилось в десятки раз. Так, оринокских крокодилов на сегодня насчитывается всего около трехсот, сиамских — одиннадцать тысяч, но и они не дикие, а выращенные на специальных фермах! Гигантских крокодилов осталось в Индии шестьдесят, а в Бирме всего сорок особей.
Во многих странах мира приняты законы по охране крокодилов, животных разводят на фермах. Возможно, это поможет защитить их от полного исчезновения.
В тех немногочисленных местах, где еще сохранились относительно непотревоженные популяции крокодилов, нередко можно наблюдать этих удивительных рептилий — современников и родственников динозавров, — которые неподвижно лежат на отмелях по берегам рек и других водоемов, греясь на солнце. Эта черта поведения — повышать температуру своего тела до определенного уровня, используя солнечное тепло (гелиотермия), — характерна практически для всех пресмыкающихся. Но для крокодилов она, вероятно, особенно важна- им необходимо периодически подсушивать свою кожу во избежание грибковых заболеваний.
Массивное тело крупного крокодила прогревается в лучах солнца медленнее, чем у мелких ящериц, но и дольше сохраняет высокую температуру. От длительного пребывания на отмели под палящим тропическим солнцем животное может перегреться и получить «тепловой удар». Чтобы этого не произошло, крокодилы часами лежат с открытой пастью: влага испаряется с поверхности слизистой оболочки, и температура тела животного снижается. Любопытно, что при этом крокодил не опускает нижнюю челюсть (она лежит на земле), а поднимает верхнюю вместе со всем черепом.
КРОМАНЬОНЦЫ — одна из групп ископаемых неоантропов. Название происходит от грота Кро-Маньон, где в 1868 году было обнаружено несколько скелетов людей этого типа.
Кроманьонцы были людьми высокого роста, практически не отличающимися от нас, с крупными, грубовато-
справочник школьника
193
красивыми чертами широких лиц. Сходный антропологический тип до сих пор встречается у ныне живущих людей на Балканах и Кавказе. Впос-ледствии остатки людей подобного типа находили во многих местах Ев-ропы, в нашей стране — от крымских пещер до Сунгиря близ г. Владимира, fflw'т
В древности человечество было ™" л не менее разнообразно, чем сейчас.
Наряду с кроманьонцами, порой рядом с ними, в Европе и Азии обитали представители иных форм. Неоантропы жили в эпоху так называемого верхнего палеолита. Кроманьонцы использовали для жилья не только пещеры. Из стволов деревьев, мамонтовых костей и шкур, а в Сибири даже из каменных плит они строили хижины. Орудия их становятся более совершенными, кроме камня при их выделке используются рог и кость. Они рисовали на стенах пещер великолепные фрески, изображавшие промысловых животных: лошадей, мамонтов, бизонов (вероятно, для магических обрядов), украшали себя ожерельями, браслетами, кольцами из ракушек и мамонтовой кости. Одомашнили первое животное — собаку.
По-видимому, кроманьонцы и жившие в то же время другие люди по развитию высшей нервной деятельности практически ничем не отличались от нас. На этом уровне биологическая эволюция человека завершилась. Прежние механизмы антропогенеза перестали действовать. Каковы были эти механизмы? Род Ното ведет начало от австралопитеков — фактически обезьян, но с двуногой походкой. Ни одна обезьяна, перешедшая с деревьев на землю, этого не сделала. Но и ни одна, кроме наших предков, не сделала основным орудием защиты и нападения сначала подобран
ные в природе, а затем искусственно сделанные орудия. Вот почему главным фактором антропогенеза считают естественный отбор на лучшую орудийную деятельность. В результате жесткого отбора самых умелых мастеров и искусных охотников сложились такие достижения антропогенеза, как крупный и сложно устроенный головной мозг, кисти руки, пригодной для самых тонких трудовых операций, совершенная двуногая походка и членораздельная речь. Важно подчеркнуть и то обстоятельство, что человек
7 Биология
194
биология
с самого начала был общественным животным — уже австралопитеки, судя по всему, жили стаями и лишь потому были способны, например, добыть ослабленное или раненое животное и отбиться от нападения крупных хищников. Все это привело к возникновению сложных социальных взаимоотношений в группах и между группами людей. Однако социальная структура человеческого общества не изолировала полностью человека от природы. Древний человек был в этом отношении гораздо уязвимее нас: ему приходилось постоянно иметь дело с опасными хищниками, паразитами и т.д В первобытных обществах продолжали идти те же генетические процессы, что и в популяциях других животных. Все это привело, к возникновению наследственных внутривидовых группировок, которые французский ученый Ф Бернье в 1684 году назвал расами.
КРОССИНГОВЕР — перекрест, взаимный обмен гомологичными участками гомологичных хромосом в результате разрыва и соединения в новом порядке их нитей — хроматид; приводит к новым комбинациям аллелей разных генов. Важнейший механизм, обеспечивающий комбина-тивную изменчивость в популяциях и тем самым дающий материал для естественного отбора. Протекает в мейоти-чески, реже — в митотически делящихся клетках. Может приводить к перекомбинации больших участков хромосомы с несколькими генами или частей одного гена (внутри-генный кроссинговер), обеих нитей молекулы ДНК или только одной. Частота кроссинговера между генами отражает расстояние между ними в хромосоме. Иными словами, в паре гомологичных хромосом между несестринскими хроматидами происходит обмен гомологичными участками Поскольку в паре хромосом одна хромосома происходит от матери, а другая — от отца, процесс кроссинговера ведет к внутрихромосомным рекомбинациям наследственности. Молекулярный механизм кроссинговера окончательно не выяснен
КРОТ
Около 70 миллионов лет живут на Земле насекомоядные — одни из самых древних и примитивных современных
справочник школьника
195
зверей. Обычно крот живет под землей, поэтому он плохо видит. Крот, учуяв добычу, ведет к ней тоннель. До четырех километров могут тянуться ходы одного зверька. В основном это кормовые галереи, их сеть постоянно расширяется и обновляется. Здесь крот собирает моллюсков, дождевых червей, личинок насекомых. Только малая часть разветвленной постройки служит ему собственно норой с гнездом, выстланным травой. Проходя на глубине, крот раскапывает плотно слежавшиеся слои земли и отодвигает их назад. Работая лапами попеременно, винтообразно вворачивается в почву. Чтобы освободить ходы, роет вертикальные отнорки и через них головой выталкивает землю на поверхность. Так образуются известные кротовины — кучи взрыхленной крупитчатой почвы. Бодрствуют зверьки круглый год. Активны круглосуточно. В морозные месяцы покидают подземные жилища.
В самом верхнем, незамерзающем под снегом слое почвы собираются беспозвоночные. Сюда же поднимаются и кроты. Сложной сетью снежных кротовых тоннелей пользуются разные зверьки — мышевидные грызуны и землеройки, ласки и горностаи. В малоснежные зимы незащищенная почва замерзает, и зверьки остаются без пищи. При необходимости крот становится очень проворным, может быстро передвигаться задом наперед. Пробегая на поверхности, он отталкивается от травы «саженками».
Кроты-землерои — совершенно уникальная, незаменимая группа животных. Многочисленные ходы кротов — естественная дренажная система, способствующая аэрации и увлажнению почвы. С выбросами кротов возвращаются на поверхность и снова становятся доступными для растений органические вещества и минеральные элементы, проникшие в глубокие слои.
КУЗНЕЧИКОВЫЕ
Отряд прямокрылых. На передних голенях расположен орган слуха. У самцов на надкрыльях — звуковой аппарат. Слушает ногами? Да, очень удивительное животное кузнечик.
196
биология
Полдень. Лето. Смолкло пение птиц, но воздух, кажется, звенит от жары. Прислушайтесь — и можно различить сотни голосов, слитых в один неумолкающий хор, хор кузнечиков. Среди песен можно выделить более глухие, скрипучие — это песни кобылок. Звуки у них возникают при трении бедер длинных задних ног об утолщенную жилку надкрылий.
Песни настоящих кузнечиков и их музыкальный инструмент гораздо сложнее. Он состоит из утолщенной жилки на левом надкрылье, изрезанной наискось твердыми зазубринками — настоящий смычок! — которая трется об утолщенную жилку на правом надкрылье, обрамляющую тонкую перепонку, «зеркальце» овальной формы. Перепонка — «зеркальце» колеблется, усиливая возникающий при трении звук. Звуковые органы прямокрылых насекомых — сверчков, кузнечиков, саранчовых — человек издавна сравнивал со скрипками.
Зачем же нужны кузнечикам их песни? Первые экспериментальные доказательства того, что прямокрылые насекомые слышат, появились только в 1913 году и были осуществлены очень оригинальным способом: ученый — энтомолог И. Речей — заставил кузнечика «разговаривать по телефону». Призывный звук полевого кузнечика передавался по телефону в помещение, где находились активные насекомые того же вида; самки немедля поспешили приблизиться к телефонному аппарату. Благодаря этому стало ясно, что звуковые сигналы — важный способ общения насекомых, а самки кузнечиков распознают самца по ритмической организации песни. Все звуки сливаются в траве в громкий оркестр. Выделить из него песню кузнечика своего вида не просто. А вот слуховые органы кузнечиков, как показали опыты, по помехоустойчивости даже превосходят лучшие технические устройства.
У самок зеленых кузнечиков сзади торчит длинная «шпага» — яйцеклад. Воткнув его в землю, самка откладывает яички, из которых на следующий год выведутся личинки. Они очень похожи на взрослых кузнечиков, только бескрылых. За лето они несколько раз линяют, и с каждой линькой крылья увеличиваются. Личинки, как и их родители, — хищники, питаются другими насекомыми. Но некоторые виды кузнечиков питаются растительной пищей.
справочник школьника 197
Самый известный «родственник» наших кузнечиков — саранча. Это опасный вредитель, уничтожающий на своем пути все зеленые растения, обрекая на голод целые области и даже страны. В 1866 году непомерное обжорство саранчи стоило жизни 20 тысячам марокканцев. В 1962 году на юге Марокко саранча за 5 дней уничтожила около 7 тонн апельсинов.
Полчища саранчи регулярно появлялись и в южных районах царской России, оставляя после себя начисто съеденные поля, голодные деревни, отчаяние народа. В настоящее время создана сеть противосаранчовых станций.
Различают две фазы саранчи — одна оседлая, другая кочующая, отличные по образу жизни и по окраске. Достаточно личинке насекомого постоянно видеть вокруг множество себе подобных, чтобы она развилась не в кобылку (одиночную), а в стайную форму. Иначе говоря: когда «плотность населения» саранчи превышает допустимую и насекомым начинает угрожать из-за обилия ртов голод, популяция как бы «разгружается», уменьшает свою численность, отправляя часть насекомых в «путешествие в никуда». Стайная или кочующая саранча не оставляет потомства, так как она вся погибает во время сложных перелетов.
КУКУШКИ
В наших широтах кукушка — хорошо известная птица. Правда, видеть ее приходилось немногим, но слышал, вероятно, каждый и безошибочно узнавал ее по голосу в весенний период.
Каждую весну жертвой кукушки становится молодняк многих гнезд 125 видов птиц, и те почему-то это терпят.
Кукушки уже в июле покидают наши широты, чтобы зимовать где-то между Сахарой и Южной Африкой. Весной они появляются точно, как часы, в первой декаде апреля. Каждая разыскивает уголок леса, покинутый в прошлом году: они верны своим, местам, как ласточки и аисты. Самцы занимают для себя отдельные участки, заявляя о своем присутствии хорошо всем знакомым «ку-ку». Кукушка — чревовещательница и издает свой клич, как лягушки, не раскрывая рта, а лишь сжимая воздух в горле.
Эта птица — одна из самых быстрых и ловких, полет У нее легкий, как у сокола. Кукушка необыкновенно про
198 биология
жорлива, чему способствует ее огромный, растяжимый желудок и отсутствие зоба. Рассказывают, что однажды в сосновом бору, когда большие скопления гусениц привлекли добрую сотню кукушек, видели, как некоторые из них поглощали по десятку гусениц в минуту! Лес был спасен от вредителей. Существует несколько гипотез g том, что заставило кукушку отказаться от родительских обязанностей. Возможно, отсутствие подходящих мест гнездований, как у уток, которые начинают откладывать яйца в чужие гнезда ближайших родственников, если нет места для собственного гнезда.
Другие ученые полагают, что высиживать птенцов ей мешает ее сложение, особенно длина грудной кости. Как бы то ни было, результат остается тем же: кукушка стремится отдать своего птенца в чужую семью.
В подброшенном яйце уже заложена информация о том, что должен делать кукушонок, чтобы обеспечить себе место под солнцем. Прежде всего он должен будет освободить гнездо от всего выводка «молочных братьев». Значит, ему нужно быть крупнее и сильнее их. Мать решает эту проблему, откладывая яйцо в гнездо более мелкого вида. Немедленно возникает другая трудность. У маленьких птиц яйца тоже маленькие. Нельзя снести страусиное яйцо в курятнике: его сразу заметят. Кукушка тоже откладывает небольшое яйцо, которое мало отличается от яиц хозяев гнезда. Кукушка весит 100—120 граммов, и нормально ее яйцо должно было бы весить 15 граммов. Кукушка же откладывает яйцо весом в 3 грамма. Но снести яйцо подходящего размера — этого мало. Нужно еще, чтобы оно было и подходящего цвета, иначе будущие приемные родители встревожатся. Но у кукушки нет специфически кукушечьих яиц: все они похожи на яйца других птиц, они могут быть белыми, голубыми, розовыми и др. Возникают, видимо, линии самок кукушек, паразитирующих на определенном виде птиц и передающих потомству какие-то наследственные признаки, которые заставляют и их паразитировать на том или ином виде. Но мало положить соответствующее яйцо в соответствующее гнездо. Нужно еще, чтобы яйца высиживали именно тогда, когда это нужно! У кукушки и на это есть хитрость. Как только найдет нужное ей гнездо, кладет яйцо как по «команде». Вид гнезда включает у нее механизм кладки. Итак, дело
справочник школьника
199
сделано, но кукушка-мать, откладывая яйцо, выбрасывает яйцо хозяина, чтобы не изменить их количество, — вдруг владельцы гнезда умеют считать и лишнее яйцо их встревожит?
Кукушонок появляется на свет уже с программой действий. Ему одному нужно столько пищи, сколько всем выброшенным им птенцам, да и гнезда на всех не хватит, так как кукушонок растет не по дням, а по часам.
Многие орнитологи считают, что огромная, ярко окрашенная пасть кукушонка вызывает у приемных родителей лихорадочную потребность кормить, и они трудятся до изнеможения, чтобы ее наполнить.
Хотя кукушка уничтожает множество полезных насекомоядных птиц, сама она поедает больше насекомых, чем съели бы загубленные ею птички, так как ее прожорливость безгранична. К тому же она единственная среди насекомоядных, кто пожирает мохнатых гусениц.
Своих гнезд кукушка не вьет потому, что созревание фолликул у нее очень растянуто. Если бы она все же села на гнездо, то первый птенец уже вывелся бы, а последнее яйцо еще было бы свежим. При таком положении вещей выводок обречен на гибель.
В период размножения самец охраняет «гнездовой участок» тех птиц, куда самка откладывает яйца, так как, если в одном гнезде окажется два кукушечьих яйца, птенцы погибнут от недостатка корма.
КУЛЬТУРА ТКАНЕЙ- метод сохранения жизнеспособности органов или их частей, участков тканей и отдельных клеток вне организма. Культура тканей основана на создании асептических условий, обеспечивающих питание, газообмен и удаление продуктов обмена культивируемых объектов при температуре, близкой к оптимальной для организма, компоненты которого взяты для выращивания. Первые опыты по культуре тканей у животных осуществил в 1907 году Р.Гаррисон; клетки зачатков нервной системы зародыша лягушки в капле лимфы оставались живыми несколько недель, из них вырастали нервные волокна. В дальнейшем успехи в разработке тканевой культуры были обусловлены главным образом созданием и усовершенст
200
биология
вованием синтетических питательных сред, содержащих необходимые для жизни клеток вещества.
Культура клеток бывает трех типов: первичные культуры, которые можно получить практически из любого органа, но через 2—3 недели они погибают; диплоидные культуры, получаемые, как правило, из эмбриональных тканей, в которых длительно сохраняются исходные биологические свойства, в том числе и постоянство диплоидного набора хромосом, а также стабильные линии, которые могут существовать вне организма длительное время (десятки лет) Широкое распространение получил способ однослойных клеточных культур, при котором выращивается взвесь клеток, получаемая из измельченной ткани при воздействии на нее ферментов. Ткани культивируют в специальных камерах на питательных растворах. При длительном культивировании увеличивающуюся в размерах массу обычно делят на части и пересевают. На клетках культур делают различные операции: удаляют части клетки, вводят в нее микробы и вирусы. На культуре ткани готовят вакцины против оспы, кори, полиомиелита. Культура тканей — один из важнейших методов экспериментальной биологии Следует учитывать, что культивируемые объекты находятся в искусственных условиях, не соответствующих полностью условиям внутренней среды организма.
КУНЬИ — семейство отряда хищных Среди куньих — большинство ценных пушных зверей Характерно вытянутое в длину и гибкое тело, опирающееся на короткие пятипалые когтистые конечности При таком телосложении хищнику приходится передвигаться либо крадучись, либо — при погоне за добычей или бегстве от врага — большими скачками, и тогда его гибкое тело действует подобно упругой пружине. И только более крупные наземные звери из семейства куньих по внешнему облику и по характеру своих движений не подходят под этот общий тип, — таковы барсук и росомаха.
Свое название семейство получило от рода куниц, представительницей которого у нас является лесная куница — очень проворный хищник длиной около полуметра, в погоне за добычей ловко лазящий по древесным стволам и по верхнему пологу леса. Вместе с тем куница и ценный
справочник школьника
201
пушной зверь, дающий красивый мех от желтовато-бурого до темно-каштанового цвета. Однако и по красоте меха, и по его ценности на мировом рынке лесная куница значительно уступает своему сородичу — соболю. Маленькие куничата, попадая в неволю, быстро привыкают к человеку. Игривы, покладисты, необыкновенно ласковы. Внимательно-серьезные мордочки куниц вызывают симпатию у людей
Соболь — национальная гордость России. И не потому, что водится лишь у нас й исстари составлял основу пушного богатства страны Типичный обитатель сибирской тайги от Уральского хребта до берегов Тихого океана. Еще в XVI веке в погоне за драгоценным пушным зверьком русские промышленники проникли за Урал, Ермак со своими сподвижниками уже бил челом царю Ивану Грозному покоренным им Сибирским царством и ворохами собольих шкурок.
В результате беспощадного истребления численность драгоценных зверьков постоянно уменьшалась, и, чтобы уберечь его от полного истребления, русское правительство в начале текущего столетия прекратило на трехлетний срок промысел соболя и торговлю собольими мехами. В 1912 году было положено начало огромному Баргузинскому заповеднику в Забайкалье.
Ныне соболь разводится в пушных зверосовхозах. В подмосковном зверосовхозе «Пушкинский» был получен приплод еще в 1930 году
Хорь
202
биология
Совхозный соболь отличается от дикого тем, что все лучшее, что было в диком звере, в нем приумножено Совхозный соболь богаче по цветовой гамме.
Своеобразны повадки соболей. Обычно он держится поодиночке, исключая самок, выкармливающих потомство Охотится днем Соболь — ярко выраженный хищник, отважный и ловкий охотник. За сутки пробегает много километров. Охотится по-разному. Может, как кошка, караулить в засаде мышь, умело подкрадываться к сидящим в снегу тетеревам. А может в изнурительном преследовании долго гнать по рыхлому снегу кабаргу до тех пор, пока не измотает ее. Основная же пища зверька — мелкие грызуны, а также рябчики, глухари. Замечали, как он ловит в ручьях рыбу, питается кедровыми орешками, черникой, брусникой. Зимой в тайге соболи часто меняют убежища Устраивают их обычно в дуплах хвойных деревьев. Зверьки очень опрятны Гнезда держат всегда в чистоте Несмотря на теплую шубу, соболь, как ни странно, боится холода, и в сильные морозы подолгу отсиживается в теплом гнезде. Сегодня ведется плановая охота на соболя, так как заповедники спасли русскую гордость
Ласка белеет на зиму, но черный волос на кончике хвоста у нее остается. Ласка — хищник, гроза .мелких грызунов. Охотится главным образом по ночам и иногда, проникнув в конюшню и гоняясь там за мышами, забравшимися в кормушки с овсом, вызывает этим шумную возню, которая в ночной темноте пугает лошадей, что в прежние времена и дало основу для россказней о ночных проказах домовых Мелкие шкурки ласок ценятся дешево, и их стоимость не идет ни в какое сравнение с той пользой, которую они приносят истреблением вредных грызунов.
КУРОПАТКА СЕРАЯ — небольшая птица из отряда куриных, распространена в нашей стране очень широко — по всему северу до границы сплошной тайги. Внешне она немного похожа на домашнюю курицу. Самец и самка окрашены почти одинаково — серо-пепельные, бока и головы и горла рыжие, на брюшке бурое пятно. Куропатка предпочитает местность с зарослями ивы, осины, с кустарниками
справочник школьника 203
По плодовитости серая куропатка бьет в птичьем мире все рекорды. Без малого месяц уходит у самки, чтобы снести все яйца: ежедневно по одному. Крадучись, появляется опа ранним утром у гнезда-ямки, добавляет к лежащим там очередное яйцо, прикрывает их сухой травой и не появляется поблизости до следующего утра. Дожди, ветры, дневная жара сменяют друг друга, а яйца лежат как брошенные под ненадежным покровом из горсти травинок. Начав насиживать, самка становится еще осторожнее и осмотрительнее, так что о месте гнезда не знает буквально ни одна живая душа. В полуденную жару птица уходит покормиться, быстро и тщательно прикрывая яйца сухим мусором, чтобы не перегрело их горячее степное солнце, не заметила ворона. Возвращается она всегда окольным путем и только в сопровождении самца. Он, как разведчик, еще на дальних подступах к гнезду внимательно осматривает окрестности: перебегая с места на место, вытягивает шею и смотрит поверх травы. Не видя ничего подозрительного, петушок тихо и успокоительно квохчет, и тогда рядом с ним, как из-под земли, появляется наседка. Не поднимая головы и как бы приседая, она довольно быстро сторонкой крадется к гнезду. Петушок к гнезду не подходит — несет охрану в стороне. Он всегда готов к защите и в случае появления на участке серьезной опасности отвлекает внимание на себя. С шумом, широко развернув ярко-рыжий хвост, он взлетает из травы и тут же, пролетев немного, падает в нее снова. Взлетает всегда в таком месте, чтобы враг — лиса, собака, человек — невольно отвернулся от гнезда.
Вылупляясь один за другим, птенцы перебираются под крылья отца, лежащего рядом, а скорлупки остаются в ямке под матерью. Как только две дюжины птенцов обсохнут, семья уходит с места, не возвращаясь к нему никогда. При таком потомстве присмотреть за каждым, обучить чему-то невозможно даже вдвоем, и удивительно послушные и энергичные птенцы с первого дня начинают без ошибок выполнять программу куропаточкой жизни: держаться вместе, кормиться самостоятельно, не выходить на открытые места. Вся жизнь этих птиц проходит на ногах, но они не знают усталости. Летают плохо, могут пролететь только несколько десятков метров. За зиму много куропаток погибает, к лету из десяти остается в живых одна-две. И
204
биология
только самая высокая плодовитость спасает род от исчезновения. Осенью куропатки собираются в стаи по 15—20 и более штук и кочуют всю зиму. Рацион питания их скуден — семена сорняков, почки деревьев. В случае опасности разлетаются в разные стороны, а потом собираются в стайку, подзывая друг друга громкими криками «чирр-чик» Все куропатки — объект охоты
справочник школьника
205
ZI
ЛАСТОНОГИЕ — отряд водных млекопитающих. По богатству морских млекопитающих дальневосточные моря занимают первое место на нашей планете. Здесь оби- ' тает несколько видов китов, ластоногие: котики, сивучи
(они ОТНОСЯТСЯ К ушастым Лежбище котиков, тюленям), четыре вида настоящих тюленей — кольчатая нерпа, крылатка, лахтак; живут здесь моржи и каланы.
Котики. Главное место обитания котиков — северное лежбище острова Беринга. В конце апреля — начале мая первыми сюда приплывают самцы-секачи, трехсоткилограммовые двухметровые красавцы. Они каждую весну возвращаются на одни и те же лежбища. Мало того, если । им удастся, норовят улечься на то же место, где провели предыдущее лето. Сначала они соревнуются за «жилплощадь», потом, в начале июня, когда из воды появляются самки, — за право обладания ими. Котики — животные полигамные. Размеры гарема прямо пропорциональны силе секача, у самых сильных — до сорока подруг. Переход самки из гарема в гарем практически невозможен: к изменам секачи совершенно нетерпимы.
Холостяки, или полусекачи, наблюдают за выяснением отношений своих больших собратьев со стороны. В драку они не лезут, не рискуют, зная, что такая затея добром для них не кончится. Время их еще не наступило.
206
биология
Гвалт над лежбищем стоит невообразимый. В середине июня самки начинают давать потомство; к реву секачей и крикам самок добавляется писк молодняка. Приносит самка одного детеныша. Новорожденные (длиной 65 см) котики покрыты однотонной черной, уже начинающей линять шерстью (потому их и называют черненькими). Весят в среднем 3.5 кг. Уже через несколько часов они предпринимают первые шаги к передвижению, а затем принимаются кормиться. Котиковое молоко имеет свыше 40% жирности, оно в десять с лишним раз жирнее коровьего, и белка в нем больше, чем в коровьем. Поэтому мать, накормив малыша, уходит в море на несколько дней. Там она питается рыбой — треской и др. Вернувшись, самка безошибочно находит своего сосунка среди десятков тысяч ему подобных. Чужих детенышей она не кормит. И поэтому, если вдруг по каким-либо причинам самка погибает, детенышу может грозить смерть. Через две недели малыши впервые спускаются к воде. Так как лежбища находятся на защищенных скалами пляжах, окаймленных лагунами, умение плавать в спокойной воде растет у черненьких день ото дня. В свои три месяца черненький превращается в серебристого. Шкурка его становится красивой и очень прочной. Плотность меха у котиков поразительна: около 45 тысяч волосков на один квадратный сантиметр шкуры. У взрослых она темно-коричневого цвета.
В начале августа гаремы распадаются. Лежбище становится общим. Истощенные секачи, ни на минуту до того не спускавшие глаз со своей многочисленной семьи, еле-еле дотаскиваются до воды и пропадают на недели в море — им нацо отъедаться к зиме. Самки, почти уже прекратившие кормить детенышей, лениво нежатся на пляжах под лучами совсем не щедрого здесь солнца. Малыши весело ныряют, учатся добывать пищу сами. С октября животные начинают покидать лежбище — уходят на зимовку в море. К концу ноября лежбище пустеет. От Командор котики плывут к берегам Японии и Канады. Из моря они уже не выходят до мая. Кочуют, как правило, поодиночке, проводя практически все время в полуспячке. Отобедав, котик закидывает передние ласты на задние, изгибается и становится похожим на корягу, отданную во власть волн. Но спит зверь очень чутко. Подойти к нему, скажем, на боте невозможно.
справочник школьника 207
В море мать живет со своим детенышем неразлучно, учит его до годовалого возраста. Самки становятся взрос лыми в три-четыре года, самцы позже.
Из-за дорогостоящего меха в недалеком прошлом этот вид морских млекопитающих стоял на грани полного уничтожения. И только установленные Международной конвенцией 1957 года правила спасли котика от поголовного истребления. В настоящее время охрана, изучение и эксплуатация котиков ведется согласно этой Международной конвенции, заключенной между США, Канадой, Японией и Россией. В дальневосточных морях котики образуют три стада: на островах Прибылова, Командорских и на острове Тюленьем. На территориях Японии и Канады котиковых лежбищ нет. Но зимой котики кормятся в территориальных водах этих стран. За охрану животный в это время года Япония и Канада несут полную ответственность. А в качестве компенсации получают определенное количество шкур из числа добытых котиков в США и России.
Сивучи. Вместе с котиками зачастую проводят лето и сивучи, или морские львы, как назвал этих животных известный немецкий натуралист Георг Стеллер, принимавший участие в экспедиции Витуса Беринга в 1741 году. Сивучи — биоконкуренты котиков. Нередко они располагаются по окраинам того или иного лежбища, занимаемого котиками. Каких-либо агрессивных действий по отношению к сородичам не проявляют, хотя, судя по их размерам (взрослые самцы достигают длины 3—4 метра и весом до тонны), могли бы.
В районы береговых лежбищ сивучи приходят задолго до того, как подходы к ним освободятся ото льда. И на плавающих льдинах в Беринговом море, в Олюторском заливе и в северо-западной части островов Прибылова видны колонии этих ушастых тюленей.
В дальневосточных морях сивучи распространены почти повсеместно, но локализуются в строго определенных местах. Несмотря на огромные размеры и кажущуюся неуклюжесть, сивучи ловки и элегантны. Они легко взбираются на высокие, отвесные скалы, используя незначительные уступы и неровности. Часто сивуча можно видеть сидящим высоко на скале. Потревоженный, он в великолепном прыжке камнем падает в воду.
208
биология
Сивучи, взятые молодыми, легко приручаются и хорошо поддаются дрессировке, что связано со стадным образом жизни этих животных и с высоким развитием мозга, не уступающего в этом отношении мозгу собаки. Впервые зрители увидели сивучей-артистов в представлении В.Л.Ду-рова, ловко играющих и перебрасывающихся мячами.
Тюлени. Наиболее распространенный, он же самый мелкий по размерам тюлень — кольчатая нерпа, или акиба. Длина охотской акибы до 140 сантиметров, вес до 60 кг, беринговоморская несколько крупнее.
Обитает кольчатая нерпа во всех наших дальневосточных морях, кроме Японского Она одета в красивый, очень ноский мех, по прочности не уступающий шкуре выдры.
Ранней весной акиба вылезает на лед. Как и все тюлени, она любит понежиться под солнцем. В марте-апреле среди торосов вблизи разводьев, полыней или искусственно проделанных лунок появляются у акибы детеныши. Они рождаются в белой теплой, пушистой шубе, согревающей от холода и хорошо маскирующей их от врагов. Детеныши у всех тюленей большие: длина их тела достигает половины длины тела матери. Эта особенность имеет совершенно определенный биологический смысл, ибо известно, что у маленького живого существа теплоотдача с единицы поверхности тела больше, чем у крупного. Поэтому детеныши тюленей хорошо приспособлены к низким температурам Севера еще и благодаря своим сравнительно крупным размерам.
Тюлень-крылатка с берегом не связана, поэтому в строении ее тела, обтекаемого, напоминающего каплю, особенно ярко выражены приспособления к водному образу жизни. Природа снабдила крылатку воздушным мешком, расположенным под кожей и имеющим выход в трахею. Это своеобразное приспособление для регулирования собственного удельного веса в зависимости от того, держится зверь на поверхности или ныряет. Если в мешке воздуха нет, крылатка сразу же становится тяжелее воды. Ныряет крылатка, плавно соскальзывая с льдины и без малейшего всплеска погружаясь в воду. Ныряет на глубину до двухсот метров. В воде крылатка очень подвижна, по манере плавания напоминает пингвина: поворачивается зачастую в совершенно неожиданных направлениях, выскакивает из воды с разбегу — «столбиком», не касаясь даже
справочник школьника
209
края льдины. В довершение всего «по-пингвиньи» отряхивается, бегая по льдине, и только потом успокаивается, выбрав удобную, защищенную торосами площадку.
По строению тела, окраске и некоторым чертам экологии напоминает гренландского тюленя. Поэтому одни исследователи выделяют ее в самостоятельный род, а другие объединяют в один род с западным сородичем.
Яркую, мелкопятнистую шубку носит ларга. Голова ее напоминает собачью, да и походка у нее весьма своеобразна: передвигается она энергичными прыжками.
Ларга — типичный обитатель прибрежной зоны, обычно придерживается бухт, заливов и лагун. Не случайно в канадской литературе этого зверя называют еще «тюленем заливов и бухт».
Моржи. Типично арктические животные. Тихоокеанский подвид (а всего их два) живет на мелководьях морей: Чукотского и Восточно-Сибирского. Это — самое крупное животное из отряда ластоногих. Длина тела у самцов более четырех метров, максимальный вес до двух тонн. Пара восьмидесятисантиметровых клыков, весящих до 12 килограммов, — прекрасное оружие при защите. Опускаясь на глубину до ста метров, заглатывает моллюсков, иглокожих, ракообразных.
Кожа у моржей очень толстая — до трех и даже до пяти сантиметров. Выше лопаток под кожей — два выроста, под которыми запрятаны воздушные мешки. Наполнив их воздухом, морж преспокойно спит на воде.
Большую часть времени моржи проводят около кромки льдов и лежки образуют на льдах.
Моржи — моногамные животные, гаремов не образуют. Размножаются очень медленно: самка приносит одного моржонка в 3—4 года. К тому же количество беременных самок в стаде составляет лишь 13—14 процентов от общего числа половозрелых. При ограничении на промысел моржей поголовье увеличивается на две тысячи ежегодно.
Каспийская нерпа так же, как ее байкальская и кольчатая сестры, льдолюбива. Детеныш ее — белек — появляется на свет на крепком льду. Согретый густым белоснежным волосом, он неприметно лежит возле лунки, терпеливо ожидая, пока мамаша-нерпа вынырнет, чтобы покормить его жирным молоком. Но пройдет месяц, белек наберется сил и перестанет быть бельком — вылиняет. Настанет
210 биология
время миграции в южную глубоководную часть Каспия, где нерпы проводят лето. Питаясь преимущественно непромысловыми видами рыб (бычками) и ракообразными, нерпы не наносят заметного вреда рыбному хозяйству.
Человек взял под защиту увеличивающееся год от года стадо морских млекопитающих. И очень своевременно, ибо в памяти еще жив безобидный шестиметровый великан — морская, или стеллерова, корова, исчезнувшая с лика планеты. Миролюбивый зверь, которого можно было даже потрогать, поплатился за свою доверчивость.
ЛЕГКИЕ — органы воздушного дыхания некоторых рыб и всех наземных позвоночных. В эволюции позвоночных они появляются у девонских панцирных и кистеперых рыб, у потомков палеозойских двоякодышащих. Среди современных рыб парные легкие есть у двоякодышащих (гомологи плавательного пузыря). У наземных позвоночных легкие отсутствуют только у некоторых хвостатых земноводных, например у безлегочных саламандр. Наиболее простые легкие у земноводных имеют форму гладкостенного мешка. У современных двоякодышащих рыб, многих земноводных и некоторых пресмыкающихся {гаттерия) поверхность однокамерного легкого, через которую происходит газообмен, увеличивается за счет образования ячеек или альвеол, ограниченных соединительнотканно-мышечными перегородками. У ящериц и змей перегородки усложняются и удлиняются, в центральной части легкого может остаться лишь узкий просвет — предбронх. У черепах, варанов и, главным образом, у крокодилов строение перегородок еще более усложняется, и образуется многокамерное легкое, дифференцируется внутрилегочный главный бронх, от которого отходят бронхи меньшего диаметра, и воздух проходит к респираторным ячейкам через систему трубчатых ходов. У многих земноводных и пресмыкающихся часть легких имеет гладкие стенки, может образовывать выступы — воздушные мешки. При удлинении тела возможно усложнение легких. У птиц легкие плотные, их аэрацию обеспечивает система воздушных мешков. Газообмен осуществляется в воздушных мешках — капиллярах, которые отходят от парабронхов и оплетены кровеносными капиллярами. У млекопитающих легкие губчатые, эластич
справочник школьника
211
ные, характерно значительное увеличение их поверхности, развитие внутри легкого хрящевого остова и гладкой мускулатуры. У плацентарных легкие обычно разделены на доли (от шести — в правом легком и до трех — в левом; у человека — три доли в правом и две — в левом легком); система внутрилегочных бронхов образует бронхиальное дерево, конечные разветвления которого, дольковые бронхи, разделяются на бронхиолы. Последние переходят в респираторную часть легких и альвеолярными ходами открываются в альвеолярные мешки, на складках (стенках) которых находятся многочисленные альвеолы, оплетенные кровеносными капиллярами, в которых совершается газообмен.
Легкими называют также органы дыхания у некоторых моллюсков — богато снабженную кровеносными сосудами часть мантийной полости, служащую для воздушного дыхания; у паукообразных — мешковидные, заполненные листовидными выростами полости (производные жаберных ножек).
ЛЕН
Немного на свете культурных растений, которые имеют такую историю, как лен. В древности, когда охота и рыболовство еще не занимали главного места в деятельности человека, наши предки по достоинству оценили это волокнистое растение. Льняные ткани и веревки, мешковина и паруса, шпагат и рыболовные снасти — это лишь краткий перечень предметов, изготовлявшихся тогда изо льна.
Находки археологов в свайных постройках на территории Швейцарии свидетельствуют, что человек эпохи неолита уже возделывал это растение. По строению волокон и коробочек, стеблей и корней ботаники установили, что это был узколистный лен. Следы культуры льна обнаружены также в находках, относящихся к бронзовому и железному веку.
В Индии, Китае лен как прядильное и масличное растение был введен в культуру еще 8 тысяч лет назад, раньше, чем хлопчатник.
В мифологии Древнего Египта лен считали первым, что сотворили боги. Египетские земледельцы, начав возде
212
биология
лывание льна как пищевого растения, подарили миру и прекрасную культуру прядения и ткачества.
Еще до образования Киевской Руси льноводством занимались все славянские племена, населявшие Восточно-Европейскую равнину.
В начале XVIII века Петр I издал указ о развитии льняного промысла во всех губерниях. В наше время, несмотря на бурный научно-технический прогресс и наличие массы синтетических тканей, искусственных смол и масел, интерес ко льну как масличной и прядильной культуре не падает, а, наоборот, возрастает.
Получаемое из семян техническое масло — одно из лучших, а льняной жмых (остатки семян) — прекрасный высокобелковый корм для животных. Солома льна идет на изготовление высокосортной бумаги. Быстровысыхающее масло из льняных семян служит основой для приготовления лаков, олифы, красок, линолеума, клеенки, непромокаемой ткани. Оно давно известно в медицине и ветеринарии.
Его применяют в кожевенной, электротехнической и других отраслях промышленности.
Среди разновидностей культурного льна — долгунец, кудряш, стелющийся. Они различаются между собой по длине и разветвленности стебля, по числу коробочек и другим признакам. Масло в основном получают из кудряша. Лен — самоопыляющееся растение, но иногда его опыляют некоторые виды насекомых. Плод — коробочка.
Возделывание этой культуры — довольно кропотливое дело. Урожай культуры нередко зависит от ее предшественника на данном поле, то есть лен любит хорошие почвы.
Большую роль в повышении урожайности и улучшении качества льняного масла играют новые сорта, созданные нашими учеными.
ЛЕТУЧИЕ МЫШИ относятся к рукокрылым млекопитающим. Летним вечером, когда на землю опускаются сумерки, в воздухе появляются удивительные существа. Огромные сравнительно с крошечными размерами тела кожистые крылья, громадные уши и широченная пасть, полная острых зубов. На носу некоторых торчит мостовидный отросток. Это вылетели на охоту летучие мыши. Они
справочник школьника
213
привлекают внимание ученых i
прежде всего своим велико- , £ лепным радаром. Летит лету- __
чая мышь и посылает сигналы
во все стороны. Звуковые ~
волны, отражаясь, возврата- * у ются и принимаются огромны-
ми ушами животного. Ни ' Y" одно, даже самое мелкое насе-
комое не может ускользнуть от летучей мыши. Правда, некоторые ночные бабочки выработали «противоядие» — обзавелись собственными «радарными установками». Когда такая бабочка, находясь в воздухе, принимает сигнал летучей мыши, то начинает метаться из стороны в сторону, а когда хищник уже совсем близко и спастись возможности нет, бабочка складывает свои крылышки и падает вниз. Разные виды летучих мышей охотятся на различной высоте. Мелкие летучие мыши, питающиеся в основном комарами, летают низко над землей, а вечерницы, предпочитающие крупных жуков, сначала летают высоко, а потом спускаются ближе к земле, так как ночная сырость заставляет жуков летать ниже ,
Детеныши рождаются в июне. Крылья слепых и голых малышей недоразвиты. Лапки же у них крепкие — ими они держатся за тело матери. Особенно сильно развиты большие пальцы. Так и летает летучая мышь со своими детьми, которых может быть один или два. Кормление малышей может происходить практически в любое время: во время полета и во время отдыха. Малыши, прицепившиеся к матери, не только кормятся, но и обогреваются. Осенью наши рукокрылые улетают зимовать в Австрию, Румынию.' Ушан и кожан остаются зймовать у нас.
Летучие мыши любят селиться в различных трещинах, в колокольнях, на чердаках, в дуплах деревьев, в одиночку или большими колониями. Сейчас количество мест, пригодных для гнездовья летучих мышей, уменьшается.
ЛИМФА — жидкость, циркулирующая в лимфатической системе позвоночных. При голодании — лимфа прозрачная или слегка мутная, после приема пищи становится белой, непрозрачной, с увеличенным содержанием эмульгирован-
214
биология
кого жира. Реакция лимфы щелочная (pH 7.4—9). По составу солей близка плазме крови, но в ней меньше белков и вязкость ее невелика. Может свертываться, хотя и медленнее, чем кровь. В лимфе много лимфоцитов и очень мало эритроцитов. Основные функции лимфы — трофическая и защитная. Значительная часть жира из кишечника всасывается в лимфу. В нее легко проникают яды и бактериальные токсины, нейтрализующиеся затем в лимфатических узлах. Образование лимфы обеспечивается постоянным поступлением жидкости в ткани из плазмы крови и переходом ее из тканевых пространств в лимфатические сосуды. Движение лимфы по лимфатическим сосудам обеспечивается физиологической активностью органов, сокращением мышц тела и отрицательным давлением в венах. Давление лимфы равно 20 мм вод. ст., объем в организме человека 1—2 литра.
ЛИНЬКА — периодическая смена наружных кожных покровов и различных их образований (кутикулы, чешуи, шерсти, перьев и др) у животных. Линька может быть возрастной, сезонной и постоянной (на протяжении всего года). Наступление линьки зависит от стадии развития, возраста, гормонального состояния организма, а также от условий внешней среды.
У беспозвоночных возрастная линька заключается в периодическом сбрасывании личинкой старого кутикулярного покрова и замене его новым. Регулируется гормонами - экдизонами. Линька обеспечивает возможность изменения формы и увеличения размеров тела животного, которое растет до тех пор, пока вновь образованный покров не станет тесным и не начнет тормозить рост. У насекомых число линек варьируется от 3 до 5.
У позвоночных линька связана с приспособлением к определенным сезонам года, восстановлением изнашивающихся покровов. Регулируется гормонами эндокринной системы. У земноводных и пресмыкающихся линька заключается в сбрасывании слоя кожи и происходит в течение всего лега, причем частота их (от 2—6) зависит от температуры среды. У земноводных, ящериц, змей линька охватывает все части тела одновременно (у змей верхний ороговевший слой кожи — выползок — сходит целиком). У
справочник школьника
215
крокодилов и черепах линьки частичные — линяют части тела, не покрытые панцирем. У птиц линяют перья, а также роговые образования на ногах и клюве. Начало линьки у многих птиц связано с изменением длины светового дня. Птенец при выходе из яйца одет эмбриональным пухом, который заменяется так называемым гнездовым нарядом из контурных перьев, затем происходит полная или частичная послегнездовая линька. Смена всех перьев обычно происходит к концу лета, когда красивый брачный наряд заменяется на менее яркое зимнее оперение. У некоторых групп (гусеобразных и др.) одновременно с кроющими перьями выпадают рулевые и маховые, в результате чего птица утрачивает способность к полету, иногда до месяца. У млекопитающих возрастная и сезонная линька сопровождается сменой волосяного покрова, изменением густоты его, окраски. У типичных землероев (крот), волосяной покров которых быстро изнашивается, кроме сезонной, бывает постоянная или компенсационная линька. Животные, обитающие в условиях с резкой сменой холодной зимы и жаркого лета, линяют быстро, обитатели тропиков и полуводные животные (калан, нутрия) — постепенно. Большинство животных линяют весной и осенью.
ЛИСИЦЫ
Лисица — одна из популярных героинь детских сказок. Она стройна, изящна, у нее удлиненное туловище на невысоких ногах. Размером лисица с небольшую собаку. Из всей ее общей длины
примерно 40% приходится на пушистый хвост
В северных лесах лисицы огненно-красные и крупные, в степях — желтовато-серые и мелкие. Сиводушки, чернобурки — это обыкновенные лисицы с отклонениями от нормальной окраски. Наиболее красив черно-бурый мех с примесью остевых волос с белыми концами, придающих ему приятную серебристость. Подобных лисиц уже давно разводят на зверофермах и называют серебристо-черными.
Летний мех лисицы редкий и короткий, в нем она выглядит поджарой, большеголовой и даже длинноногой.
216
биология
И менее красивой, чем зимой. Линяет лисица раз в году — весной
Удивительно хорошо приспособилась она к самым разным условиям, но больше других любит открытые места с небольшим лесом, оврагами, холмами. Избегает лишь глухой тайги и пустынь. Лисица очень проворна, обычная манера ее передвижения — неторопливая рысца. При скра-дывании добычи совершенно сливается с местностью и как бы ползет на брюхе А от преследователя уходит большими прыжками, запутывает следы, хитрит, изворачивается. Лисица — великолепный охотник. Помимо наблюдательности и сообразительности, у нее отличная зрительная память, хорошее обоняние и острый слух. Чуть пискнет мышь, и лисица ее услышит за сотню метров. Она хорошо лазает по кручам, плавает. Лисица очень деятельна. Она до подробностей знает свой охотничий участок, систематически его обследует. Главная пища лисицы — мыши-полевки, в сутки ей надо съесть до 20 мышей. Может прихватить в свой рацион зайцев, сусликов, птиц. Иногда не прочь съесть ягоды.
У каждой пары лисиц есть свой дом — индивидуальный участок Звери ревностно охраняют его, защищают. Охотятся лисы в сумерках и ночью, а днем отдыхают.
Самцы лисиц не только принимают деятельное участие в выращивании молодняка, но и трогательно заботятся о своих подругах еще задолго до того, как появляются на свет лисята: носят пищу, благоустраивают норы и, говорят, даже выискивают у них блох. Лисят в помете бывает от 4 до 8. Появляются в мае, щенки очень слабые, беспомощные, глухие и слепые, весом до 200 граммов. Меньше чем через месяц они уже видят, слышат, весят около килограмма, выходят из норы С этого времени родители носят им полуживую дичь, давая возможность самим поохотиться. Маленькие лисята бурые, очень похожи на волчат или щенков енотовидной собаки. Летом отцу и матери приходится работать день и ночь, чтобы накормить свою многочисленную семью. Стоит человеку даже случайно наткнуться на нору, как в ближайшую ночь лисята будут переведены в запасную
К ноябрю молодые лисята становятся взрослыми и начинают самостоятельную жизнь. Обычно они разбредаются кто куда.
справочник школьника
217
ЛИСТ — вегетативный орган, образующийся на стебле и выполняющий важнейшие функции зеленого растения — фотосинтез, испарение воды и газообмен. У большинства растений листья имеют зеленую окраску и состоят из листовой пластинки и черешка, с помощью которого прикрепляются к стеблю. Такие листья называют черешковыми. Лист без черешков'называют сидячим. У злаков нижняя часть листа расширена и охватывает стебель, образуя влагалище Размер листьев бывает от нескольких миллиметров до 10 метров и более (у пальм).
Продолжительность жизни листьев зависит от морфо-лого-физиологических особенностей растения, сезонных изменений в природе (продолжительной засухи, резких похолоданий и других факторов). У листопадных растений лист удерживается на протяжении вегетационного периода, то есть несколько месяцев; у вечнозеленых (ели, сосны и др.) — от 1.5 до 5 лет и более.
Видоизменения листьев возникли в процессе эволюции вследствие влияния окружающей среды, поэтому они иногда не похожи на обыкновенный лист. Например, колючки у кактусов, барбариса и др. — приспособления для уменьшения площади испарения и своего рода защита от поедания животными. Усики у гороха и чины прикрепляют лазящий стебель к опоре. Сочные чешуи луковиц, листья кочана капусты запасают питательные вещества, а кроющие чешуи почек — также видоизмененные листья, которые защищают зачаток побега. У насекомоядных растений (росянка) листья — ловчие аппараты. Такое приспособление связано с особенностями питания. В отличие от корня и стебля, имеющих радиальную симметрию, типичные листья — плоские двусторонне-симметричные органы.
Листья бывают простые и сложные. Простые имеют листовую пластинку и черешок, а у сложных на черешке расположено несколько листочков. Во время листопада простые листья опадают целиком, а сложные (у каштана, акации) — отдельными частями.
Листорасположение. Листья развиваются на узлах, то есть на участках побега, несущих лист. Участки стебля между узлами называют междоузлиями
218
биология
Как простые, так и сложные листья располагаются на стебле в определенном порядке. При очередном или спиральном местоположении на узле находится только один лист (у вишни, груши). При супротивном — на узле находятся два листа, один против другого. При мутовчатом расположении на узле находятся три и более листа, образуя по его окружности мутовку. У многих растений (подорожника, одуванчика и др.) междоузлия едва заметны. Листья у этих растений расположены у самой земли в виде розетки. Часто у растений (липа, плющ, герань и др.) листья имеют черешки и листовые пластинки неодинаковой величины; поэтому они располагаются на стебле, не затеняя друг друга. Более мелкие листья заполняют просветы между крупными Это способствует максимальному использованию света.
Внутреннее строение и функции листа. Лист, как и все органы цветкового растения, имеет клеточное строение. Снаружи он покрыт кожицей (прозрачной) — покровной тканью, предохраняющей внутренние клетки листа от высыхания и повреждений. На поверхности листа у некоторых растений образуются выросты кожицы в виде волосков, которые защищают лист от перепадов температуры и регулируют испарение.
В кожице (преимущественно нижней стороны листа) имеются многочисленные (более 1 миллиона на 1 листе у липы) образования — устьица, обеспечивающие газообмен и испарение воды растением. Каждое устьице состоит из двух замыкающих клеток и устьичной щели. Изменения объема и формы замыкающих клеток приводят к открыванию и закрыванию устьиц и зависят от интенсивности газообмена, связанного с фотосинтезом и дыханием, а также испарения воды листьями.
Испарение в жаркую погоду способствует охлаждению листьев, передвижению воды и растворенных в ней веществ по растению, но при недостаточном увлажнении почвы приводит к его увяданию, а то и гибели. Различают испарение воды через кутикулу и через устьица.
Основная ткань листа — фотосинтезирующая — состоит из клеток двух типов. Под верхней кожицей располагаются в два-три плотных слоя клетки столбчатой ткани, а под ними рыхло лежат клетки зубчатой ткани, которая имеет относительно крупные межклеточные пространства,
справочник школьника 219
заполненные воздухом. В клетках ассимиляционной ткани, осуществляющей фотосинтез, содержатся зеленые пластиды — хлоропласты. Дыхание листа происходит днем и ночью во всех живых клетках растений. Растения дышат кислородом, а выдыхают углекислый газ, как животные и человек.
Жилкование листьев представляет собой систему проводящих пучков, связывающих лист со стеблем. По сосудам жилок движется вода с растворенными в ней веществами. По ситовидным трубкам жилок во все органы растения оттекают органические вещества, образовавшиеся в листьях. Волокна, входящие в состав жилок, придают листьям прочность и упругость. Таким образом, жилки выполняют не только проводящую, но и механическую функцию.
Листопад приводит к уменьшению испарения воды в неблагоприятное для жизни растений время года. Многие растения сбрасывают листья на зиму, так как холодная вода не всасывается корнями, а мороз действует иссушающе. Листопад бывает и у тропических растений в сухой период года. Накопление большого количества продуктов обмена в листьях также приводит к листопаду.
Вся жизнь на Земле связана с зеленым листом, поэтому вполне справедливо говорят, что жизнь — это лучи Солнца, усвоенные зеленым листом растений.
ЛИШАЙНИКИ — удивительные организмы, образованные симбиозом зеленой водоросли, преобразующей с помощью солнечной энергии углекислый газ воздуха в органические вещества, и гриба, который питается только готовым органическим веществом. Гриб получает от водоросли в основном углеводы, снабжая ее водой и минеральными веществами. Гриб и водоросль тесно зависят друг от друга. В основе этих взаимоотно
шений лежит первоначальный паразитизм гриба на водоросли, который в процессе длительной эволюции привел к образованию нового своеобразного организма. Лишайники не похожи ни на грибы, ни на водоросли. Форма их тела
220
биология
(слоевища) очень разнообразна. Накипные лишайники напоминают тончайшие корочки, которые плотно срастаются с корой деревьев или с поверхностью камней и скал.
Листоватые лишайники поселяются на почве или на деревьях. Иногда под их сильно разросшимся покровом на плодовых деревьях размножаются насекомые-вредители и создаются условия для развития грибов-паразитов. Разнообразнейшие кустистые лишайники растут сплошным ковром в хвойных лишайниковых борах и тундре (олений мох) или свисают косматыми бородами с ветвей деревьев.
Обмен веществ у лишайников также особенный, не сходный ни с водорослями, ни с грибами. Лишайники образуют особые вещества, больше нигде в природе не встречающиеся. Это лишайниковые кислоты. Некоторые из них обладают стимулирующим, или антибиотическим, действием, например, усниновая кислота. Вероятно, поэтому ряд лишайников издавна применялся в народной медицине как противовоспалительное, вяжущее или тонизирующее средство — отвары «исландского мха», например.
Благодаря сочетанию в одном организме гриба и водоросли лишайники обладают рядом уникальных свойств.
Во-первых, это их способность расти там, где никакое другое растение не может поселиться и выжить: на камнях и скалах в самых суровых условиях Арктики или высокогорий, на беднейших почвах тундр, торфяных болотах, на песках, на таких малопригодных для жизни предметах, как стекло, железо, кирпичи, черепица, кости. Лишайники находили на смоле, фаянсе, фарфоре, коже, картоне, линолеуме, древесном угле, войлоке, полотняных и шелковых тканях и даже на старинных пушках! Именно лишайники первыми осваивают непригодную для других организмов среду обитания, например вулканические лавы, разлагая их. За это лишайники получили название «пионеров растительности» Они прокладывают дорогу другим растениям. Вслед за лишайниками поселяются мхи и зеленые травянистые растения Лишайники легко переносят пятидесятиградусные морозы в тундре, а в пустынях Азии и Африки — шестидесятиградусную жару. Легко переносят они и сильное высыхание.
Вторая особенность лишайников — их крайне медленный рост. Ежегодно лишайник вырастает на один-пять
справочник школьника
221
миллиметров. Необходимо оберегать лишайниковый покров тундры, хвойных боров. Если его нарушить, он восстанавливается очень долго. Самый маленький срок — около десяти лет. Лишенный такого покрова, тонкий слой почвы в тундре или сосняках подвергается эрозии, а это ведет к гибели и другой растительности.
Средний возраст лишайников от тридцати до восьмидесяти лет, а отдельные экземпляры, как это удалось установить по косвенным данным, доживают до шестисот лет. Имеются сведения, что некоторые лишайники насчитывают даже около двух тысяч лет. Наряду с секвойей и остистой сосной лишайники можно считать самыми долгоживущими организмами.
Лишайники очень чувствительны к чистоте окружающего воздуха. Если в воздухе содержится значительная концентрация углекислого и особенно сернистого газа, лишайники исчезают. Эту их особенность предлагается использовать для оценки чистоты воздуха в городах и промышленных районах. Такая работа уже проведена во многих городах мира, в том числе и у нас.
Своеобразие формы тела, обмена веществ, особенностей роста, мест обитания позволяет считать лишайники, несмотря на их двойственную природу, самостоятельными организмами.
ЛОСОСИ
Среди огромного разнообразия современных рыб (а их сегодня насчитывается около двадцати пяти тысяч видов) семейство лососевых занимает особое место. Эти рыбы интересны своим непростым жизненным циклом. Из рода тихоокеанских лососей наиболее широко распространены и известны горбуша и кета. Эти проходные (приходят на нерест из океана) рыбы попадают в реки северной части Тихого океана вдоль азиатского побережья до юга Кореи, а по американскому побережью — до Сан-Франциско.
Рыбы возвращаются для нереста в те же реки, где они когда-то вылупились из икринок. Путешествуя по только ему известным ориентирам, лосось находит именно тот ручей или протоку, в которой началась его жизнь. Предполагают, что такими ориентирами могут быть магнитные поля, звезды, водные течения, специфические запахи.
222
биология
Нерест у этих рыб приходится на конец лета и осень. После долгого развития выклюнувшиеся из икринки личинки до весны живут в нерестовых гнездах. Весной мальки выходят из гнезда, и через некоторое время течение сносит их в море. Морские путешествия лососей длятся до двух лет, в зависимости от вида, и пролегают на тысячи километров. За время странствий по океану рыбы интенсивно питаются. Будучи хищниками, они поедают главным образом рыбу, моллюсков.
Когда просыпается инстинкт размножения, рыбы движутся к устьям рек, в которых они родились. Порой здесь образуются большие скопления. Понемногу привыкая к пресной воде, рыбы начинают ход в реку. В реках лосось отказывается от пищи, используя накопленные в океане запасы жира. Это связано с приспособлением организма к пресной воде. Продвигаясь вверх по реке, рыба преодолевает многие трудности: быстрые течения и перекаты, завалы деревьев и даже небольшие водопады. Во время хода лососей реки буквально кишат рыбой. Как вольготно живется в этот период рыбоядным лесным жителям! К реке приходят медведи, чтобы полакомиться свежей рыбой.
Пробираясь все выше по реке, рыба обессиливает, мясо ее становится жестким, истощаются запасы жира. Во время хода окраска и форма тела лососей сильно изменяются. Из серебристой в море рыба становится в зависимости от вида сплошь красной (нерка), красно-коричневой (горбуша) или даже пятнистой с черными, красными полосами (кета). Эта окраска называется брачной, у самцов и самок- она различна и играет особую роль в нересте. Видимо, это еще и приспособление для маскировки в гарных речках с прозрачной водой, чтобы не выделяться на фоне грунта. У горбуши, кроме характерной окраски, сильно выгибается верхняя челюсть и на теле образуется горб, отсюда и пошло ее название.
Когда найдены подходящие нерестилища — мелководные участки с каменистым галечниковым дном и быстрым течением, лососи разбиваются на небольшие группы, обычно около одной самки держится несколько самцов. Постепенно один крупный самец оттесняет других. Самка в это время выбирает место для гнезда, очищает его от мусора. Затем, резко изгибая тело, она разбрасывает гальку в разные стороны, выкапывая ямку овальной формы. Оп
справочник школьника 223
лодотворенная икра укрывается в гнезде песком и галькой. Нерест закончен. В организме горбуши происходят очень глубокие сдвиги — появляются признаки, свойственные сахарному диабету и атеросклерозу, снижается устойчивость к инфекции. Через 1—2 недели рыбы-родители погибают. Причиною смерти становятся множественные инфаркты сердца, мозга, легких. Это понятно, так как концентрация холестерина в крови у горбуши в период нереста увеличивается в 10 раз. Жизнь рыбы как бы оканчивается в соответствии с программой, хранящейся в генах. Как будто в них записан сигнал «стоп», который и обрывает ее жизнь. Поэтому описание естественной смерти горбуши часто используется как пример, характеризующий наличие генетической программы старения и смерти,
Из-за ценного и вкусного мяса и деликатесной красной икры лососи занимают значительную часть в рыбном промысле.
Как продукт питания человека лосось прошел странный путь. Сегодня это предмет роскоши, а ведь когда-то лосось был весьма обычной едой. Им кормили рабов во Франции и в Англии, тюремщики припасали его в пищу узникам. В Бретани одним из пунктов договора с рабочими было условие, что лосося подают к столу не более трех раз в неделю... Сейчас запасы этих рыб еще велики, но интенсивный их вылов приведет к уменьшению численности.
ЛОСЬ (сохатый) — самый крупный вид оленевых, ближайший родственник северного оленя. Но в то время как северный олень предпочитает широкий простор тундры, лось является настоящим лесным животным. Обычно он скрывается в самых диких, глухих и болотистых местах тайги и смешанных лесов.
Рост самцов достигает 2.5 метров при длине туловища до 3 метров и массе до 650 килограммов. Большие ветвистые рога самцов (самка не имеет рогов) ежегодно меняются: к
весне старые рога отпадают, а к осени отрастают новые. Несмотря на свой большой рост и вес, лось хорошо плавает
224 биология
и с поразительной ловкостью ходит по тонким и болотистым местам. Питается болотной и травянистой растительностью, ветками, корой кустарников и деревьев, преимущественно осины. У лося, несмотря на силу его рогов, быстрый бег и способность делать большие и неожиданные прыжки, есть в тайге опасные враги — медведи, волки.
После революции охота на лося была запрещена. Это объяснялось тем, что в царской России лосей много было истреблено. В настоящее время только в Московской области насчитывается примерно 10 тысяч лосей.
ЛОШАДИ — род семейства непарнокопытных, включает восемь видов, в том числе зебр, ослов, куланов и лошадей.
Лошадь Пржевальского.
В 1879 году великому рус- W скому путешественнику _ Н.М.Пржевальскому удалось _____
впервые найти в западной части пустыни Гоби настоящую дикую лошадь, состоящую в KLJIS близком родстве с нашими до- — М jW
машними лошадьми и дающую при скрещивании с ними плодовитое потомство. Эта дикая лошадь, получившая в зоологии название лошади Пржевальского, небольшого роста, с короткой стоячей гривой и без челки. Ее шкура имеет буровато-песчаный оттенок, который хорошо маскирует в пустыне. Держатся дикие лошади небольшими табунами, к которым врагу очень трудно подойти: они обладают тонким чутьем и слухом, хорошим зрением и большой осторожностью. Сильные ноги с крепкими копытами позволяют степным животным в более низких местах выбивать в земле большие ямы, добираясь до водоносных слоев.
Жеребенок, как и у домашней лошади, при рождении имеет крупные размеры, с первых дней жизни крепко стоит на ногах и может следовать за матерью. Только способные передвигаться детеныши могут сохраниться у кочующих по открытым пространствам животных.
Лошади Пржевальского сохранились главным образом в зоопарках мира, где насчитывается около 300 особей.
справочник школьника
225
Тарпаны. Кроме территории Монголии, дикие лошади еще недавно водились и в степных районах европейской части России. Они были мышино-серой масти, с небольшой свешивающейся гривой и короткой челкой.Заселение и распашка прежних степей постепенно оттеснили тарпанов к берегам Черного моря, где они еще встречались в больших количествах в конце XVIII—начале XIX века. С началом заселения низовьев Дона тарпаны вредили вытаптыванием посевов, поэтому подверглись беспощадному истреблению, а в конце прошлого столетия они исчезли совсем. Когда тарпаны были уже истреблены, была открыта и изучена дикая лошадь Пржевальского и обнаружены древние изображения диких лошадей, обитавших в южных областях Европы, тогда зоологи, уже задним числом, признали вымершего тарпана за настоящую дикую форму.
Домашние лошади. Союз человека и лошади был самым плодотворным из всех союзов, когда-либо заключенных с животными. Его последствия — освоение территорий, оседлая жизнь, основание цивилизации. Вначале было приручение, равное подвигу. Поистине одного памятника мало тому бродячему охотнику, который сумел взять на службу животное с такими достоинствами. У лошади удивительная память на места и предметы. Кому приходилось довериться лошади на ночных дорогах, тот знает: она всегда выведет к дому безошибочно.
Под влиянием различных социально-экономических условий предъявлялись и различные требования к породам лошадей. Искусственный отбор шел в двух направлениях: в сторону выработки лошадей верховой породы и в сторону получения тяжеловозов. Тяжеловоз был первоначально также и верховым и носил на себе одетого в железные доспехи всадника — рыцаря. С появлением огнестрельного оружия тяжеловоз обратился в ломовую лошадь, а для кавалерии оказалась более удобной легкая лошадь верхового типа. Созданы породы упряжных лошадей, специальность которых — бежать только рысью. А лучшие спортивные лошади могут прыгать в длину на восемь метров, в высоту — на три. И скачут под всадником со скоростью 60—70 км/час!
Очень своеобразную породу представляют собой шотландские пони. Этих миниатюрных лошадок теперь можно встретить почти во всех странах мира, с каждым годом они
8 Биология
226
биология
все больше входят в моду. В России разводят пони на конезаводе в Рязанской области. Их охотно приобретают цирки,зоопарки.
Одна из интересных отечественных пород — якутские лошади. В Якутии коневодство приспособлено к местным суровым условиям. Якутская лошадь кормит, одевает людей и помогает им преодолевать северное бездорожье Круглый год лошади находятся на подножном корму, всю долгую северную зиму не требуя ни конюшни, ни овса. Даже в сибирские морозы, когда температура —40° и — 50°С, когда от мороза лопаются деревья, мохнатые лошадки, стоя по колено в снегу, как ни в чем не бывало копытят снег, добираясь до травы. От мороза их защищает длинная пушистая шерсть, похожая на баранью. Зоологи высказали предположение, что эта порода выведена непосредственно от тех диких лошадей, которые в период оледенения паслись в тундростепи вместе с мамонтами. Во всяком случае, они похожи на них.
Славятся красотой, величавым длинным шагом, выносливостью в дальних переходах арабские лошади. Их вывели в Аравии 800 лет назад. Русский селекционер граф Орлов вывел мелкоупряжную породу — орловских рысаков.
В наш век мотор, оставив при себе понятие «лошадиная сила», кажется, по всем статьям теснит лошадей, но их еще рано сдавать в архив. Во всяком случае за последние годы цены на лошадей на мировых аукционах не снижались. Конный туризм и конный спорт расширяет круг своих поклонников и любителей. И, может, старая дружба проявится в какой-то иной форме, которая поднимет лошадь на новый гребень славы.
ЛЯГУШКИ — семейство бесхвостых земноводных, современник и человека, и динозавра. Лягушка запечатлела в себе самый длительный в истории жизни на суше опыт борьбы за существование Это привело к универсальности ее анатомии и физиологии, обеспечив уникаль
справочник школьника 227
ную приспособленность к жизни в пограничной зоне. Как и миллионы лет назад, свою жизнь лягушка начинает в воде. Из икринки, отложенной в воду, развивается головастик. Пока что он мало отличается от мальков рыб. Но вот начинается серия превращений, состоящая примерно из тридцати переходных стадий, и головастик превращается из «рыбы» в наземное животное.
С этого момента лягушка будет жить на суше, точнее, на границе суши и воды. Постоянная связь с водной средой накладывает на биологию лягушек целый ряд характерных особенностей. Головастик дышал жабрами, а взрослая лягушка дышит ртом, легкими и кожей. Такой большой набор органов дыхания характерен только для земноводных. Пока лягушка в воде, она дышит кожей, а когда оказывается на суше — ртом и легкими. Универсальна и кровеносная система. В воде работают два отдела сердца, а по телу течет смешанная кровь. На суше подключается в ра оту левое предсердие, и к головному мозгу поступает кровь уже чисто артериальная, насыщенная кислородом. Таким образом, при каждом нырянии у лягушки моментально отключаются органы дыхания.
Пока лягушка на земле, поймать ее несложно. А в воде ее не поймать. Задние конечности длинные, состоят из десяти косточек — рычагов. А передние конечности — это великолепно «продуманное» приспособление для «мягкой посадки». Кожа лягушек голая и покрыта слизью, и поэтому их активность зависит от влажности и температуры воздуха. На охоту выходит в сумеречное время, так как увеличивается прохлада. В холодную и сухую погоду лягушки забиваются в укрытия.
Когда наступает время зимовки, лягушка опускается на дно.
На окраску тела влияет не только температура, но и цвет фона, и освещенность, и влажность. Изменение этих факторов лягушки воспринимают непосредственно кожей.
Одним из наиболее оригинальных приспособлений к условиям обитания в пограничной зоне между сушей и водой является слуховой аппарат лягушки. Оказывается, она воспринимает звуковые сигналы по трем каналам. В воздушной среде звуковые волны улавливаются клетками внутреннего уха, через барабанную перепонку и ушную косточку. Звуки, распространяющиеся по почве, воспри
228
биология
нимаются костями и мышцами конечностей и через кости черепа передаются во внутреннее ухо.
Лягушка бесстрастно взирает на мир двумя большими круглыми глазами. Может, они и не очень выразительны, но то, что уникальны, — несомненно При изучении глаза лягушки оказалось, что сетчатка анализирует информацию с помощью особых клеток. Их назвали детекторами — «обнаруживающими». Каждый тип детекторов реагирует лишь на строго определенные свойства предметов, например движение стимула в определенном направлении. Каждый вид раздражений передается по собственному волокну зрительного нерва в определенный слой мозга. В мозгу полученная информация обрабатывается, и животное воспринимает предмет в целом.
Лягушки неприхотливы и неразборчивы в пище, могут голодать и день, и неделю. Едят бабочек, пчел, ос и других движущихся насекомых. Озерная лягушка пожирает мальков рыб.
На протяжении многих десятков лет физиологи используют лягушек в самых различных опытах. Наблюдения и эксперименты с ними позволили сделать столько важных открытий, что в Париже и Токио даже воздвигнуты памятники лягушке.
Квакши, или древесницы. Обыкновенная квакша — небольшая и очень изящная лягушка; водится на Украине и Кавказе, живет на деревьях и кустарниках. Она может крепко держаться на листве и передвигаться по ней благодаря тому, что пальцы у нее снабжены на концах присасывательными подушечками. Окраска квакши превосходно приспособлена к той обстановке, среди которой она живет: обыкновенно она травянисто-зеленая — под цвет листвы, но в иной обстановке окраска может меняться на бурую или сероватую. Самцы квакши очень громко кричат, раздувая резонатор. Для икрометания квакши спускаются в водоемы, но остаются там очень недолгое время и вскоре вновь возвращаются на деревья.
Суринамская лягушка. Яркая окраска суринамской лягушки предупреждает хищников, что попытка полакомиться ею закончится смертью. Индейцы бассейна Амазонки смазывают лягушечьим ядом, одним из самых смертоносных, наконечники стрел. Яд поражает нервную систему и вызывает свертывание крови
справочник школьника
229
Голиаф. Голиафы живут в водопадах быстрых и полноводных рек. Им нужна большая влажность, поэтому лягушки избегают мест, сильно освещенных солнцем. Вода должна быть обильно насыщена кислородом, не содержать дубильной кислоты и быть не теплее 23 градусов и не холоднее 16—17 градусов. Эти гигантские лягушки живут скрытно, большую часть дня проводят в воде или среди скал, до которых добраться очень сложно. Поймать голиафа чрезвычайно трудно, для этого нужны большая ловкость и умение. Местные жители ловят их сачком с мелкими ячейками. Сачок бросают издалека так, чтобы лягушка его не видела.
Внешне голиаф похож на обыкновенную лягушку. Его морщинистая кожа на спине зеленовато-коричневого цвета, брюшко и внутренняя сторона лап — желтоватые и беловатые. Диаметр глаз может достигать 3.3 сантиметра, ухо маленькое, без раковины. Никакого звука эти лягушки не издают. Некоторые исследователи оценивают максимальный вес голиафов в шесть килограммов, а длину, если вытянуты задние ноги, — в 60 сантиметров. Правда, эти цифры несколько завышены, но несомненно, что голиаф — самая большая из существующих лягушек. Заметного различия между самцом и самкой нет, хотя последняя немного больше
Долгое время неизвестным оставалось развитие голиафов, ученые тщетно искали их головастиков. Но как-то самка в одном из террариумов отложила яйца. Они были диаметром от пяти до шести миллиметров. Теперь ученые знали, как выглядит икра этих лягушек, и стали искать ее всюду, где жили голиафы. С большим трудом удалось обнаружить икру, которая была прикреплена к кусту растения.
Самка голиафа начинает откладывать икру в сухой сезон. За 5—6 дней она кладет более 10 тысяч яиц. Развитие от яйца до лягушки длится примерно 70 дней Головастик сначала имеет длину 8 миллиметров, но в возрасте 45 дней он достигает максимального размера — 4.8 сантиметров После этого хвост отпадает
Исследования содержимого желудка голиафов показали, что они питаются главным образом насекомыми, но не брезгуют и раками, моллюсками, насекомыми земновод-
230 биология
ними и пауками. В их желудках находили даже остатки мелких грызунов.
В первое время главные враги лягушек — птицы и, возможно, некоторые рыбы. Позже голиафы становятся добычей крокодилов.
Местные жители Камеруна и Рио-Муни, где обитают эти лягушки, считают их мясо превосходным. Оно белое и нежное, а передние лапы - особый деликатес...
Пока что в сохранности этих представителей животного мира можно быть уверенным. Отлавливать голиафов очень сложно, да и живут они в почти недоступных для человека местах. Но так как дело касается вида, который вряд ли может приспособиться к другим условиям жизни, необходимо сделать все, чтобы сохранить лягушек-голиафов.
справочник школьника
231
м
МАКРОЭВОЛЮЦИЯ — процесс образование из видов новых родов, из родов — новых семейств и т.д. в исторически грандиозные промежутки времени, недоступный непосредствен ному изучен и ю.
Макроэволюция — надвидовая эволюция, в отличие от микроэволюции, происходящей внутри вида, внутри ее популяций. Однако принципиальных отличий между этими процессами нет, так как в основе макроэволюцион-ных процессов лежат микроэволюционные. Высшая систематическая группа берет начало в процессах микроэволюции, происходящих в популяциях. В макроэволюции действуют те же процессы — борьба за существование, естественный отбор и связанное с ними вымирание. Макроэволюция носит дивергентный характер, так же как и микроэволюция.
Эволюция жизни на Земле осуществляется микро- и макроэволюционными процессами в их единстве. Роль отдельных видов в эволюции выявляется исторически, в образовании высших систематических групп, получивших от них начало.
МАМОНТ — вымерший вид слонов. Известен со второй половины плейстоцена Евразии и Северной Америки.
Мамонтов мы знаем не только по костям, которые иногда находят в земле, но еще и по нескольким трупам, которые
232 биология
были найдены в промерзшей, обледенелой почве Сибири и благодаря этому сохранились с мясом и кожей. Целый труп самца-мамонта был найден в 1901 году в Якутии. Это была замечательная находка. Из кожи с частично сохранившейся шерстью было сделано чучело. В 1924 году скелет мамонта с частью сохранившихся мягких тканей был найден на полуострове Таймыр. И самая последняя находка в 1978 году — мамонтенок, почти не изменившийся за те тысячи лет, что он пролежал в вечной мерзлоте. Геологический возраст этой находки —10 тысяч лет, а возможно, и древнее. Находка целого трупа мамонтенка — единственная в мире, и научное значение ее очень велико.
От современных слонов мамонт отличается круто изогнутыми бивнями и косматой, как у медведя, шерстью. Климат в те времена, когда жил мамонт, не был теплее теперешнего (иначе трупы не могли бы сохраниться), и длинная шерсть должна была служить хорошей зашитой от холода. Однако мамонты все-таки вымерли. При исследованиях тех слоев земли, где находили их остатки, обнаружили, что там, где жил мамонт, в те времена не было лесов, а грунт был болотистым и вязким. Значит, в отличие от современных слонов, это огромное травоядное животное (взрослые мамонты достигали трехметровой высоты) должно было жить в болотах совершенно открыто, не имея возможности куда-либо спрятаться В таких условиях мамонт мог существовать, только пока у него не было сильных врагов. Возможно, обстановка, окружавшая мамонта, изменилась, а животные не смогли приспособиться к новым условиям и поэтому вымерли. Вероятно, главной причиной исчезновения мамонтов было то, что как раз к этому времени человек научился использовать орудия труда и охотился не в одиночку, а сообща
МАСЛИЧНЫЕ РАСТЕНИЯ
Растут в разных географических зонах, но объединяет их одно, неоценимое для нас, людей, качество — высокое содержание масла. Вместе с первыми зерновыми культурами древний земледелец сеял сою, арахис, рапс, лен и др.
Горчица. Одним из наиболее используемых человеком масличных растений является известная всем нам горчица
справочник школьника
233
Все виды горчицы принадлежат к семейству крестоцветных. Это однолетние растения.
Для улучшения качества масла существует два основных пути. Один из них связан с улучшением технологии производства горчичного масла и удаления при этом вредных жирных кислот. Вторым, наиболее перспективным путем является создание новых сортов культуры с низким уровнем этих кислот в семенах. По мнению специалистов, в составе пищевого масла должно быть не менее 80% олеиновой и линоленовой кислот
Ценятся сорта горлицы с повышенным содержанием олеиновой и линоленовой кислот
Культура горчицы представлена 3 видами: белой, сизой (или сарептской) и черной. Они имеют много общих морфологических и биологических признаков, а видовые отличия связаны в первую очередь с их различным происхождением и условиями возделывания.
Большинство ученых считают, что белая горчица родом из Средиземноморья, оттуда она распространилась почти по всем странам Северного полушария. В пользу этого говорит тот факт, что дикие формы белой горчицы, встречаются только в странах, прилегающих к Средиземноморью. Именно здесь и произошло превращение горчицы в культурное растение, которое выращивали уже в античные времена. Еще древние греки и римляне с уважением относились к этой культуре, используя ее в медицин ских целях В переводе с санскрита белая горчица имел; название «согревающая», «уничтожающая проказу»
Первые посевы белой горчицы у нас в стране на приволжских землях относятся к XVIII веку. В настоящее время северной границей распространения белой горчицы, выращиваемой на масло, является 60° северной широты, а при посевах на зеленый корм ее можно выращивать еще севернее.
Из семян белой горчицы получают хорошее масло, которое идет главным образом в пищу, используется и как смазочное Муку из размолотых семян используют для приготовления столовой горчицы.
Короткий вегетационный период растения позволяет возделывать его в севооборотах как промежуточную культуру, а затем скашивать и использовать в качестве зеленого
234
биология
корма. В Греции молодые листья горчицы зимой подают к столу как приправу
В качестве сорного растения сарептская (сизая) горчица была давно известна земледельцам Нижнего Поволжья. Однако лишь в конце XVIII века ее стали вводить в культуру близ селения Сарепта Вологодской губернии. Отсюда и пошло название — сарептская. Такие свойства растения, как холодоустойчивость в начальный период вегетации, скороспелость и связанные с этим преимущества для засушливых районов, а также выносливость к засоленности почв, способствовали распространению культуры в Поволжье и Заволжье.
МЕДВЕЖЬИ — семейство млекопитающих отряда хищных. Их отличительные особенности — крупные размеры, очень короткий хвост и стопохождение. Животное, в отличие от других крупных зверей, при ходьбе опирается не на пальцы, как кошка и собака, а на всю ступню задних ног и на всю ладонную поверхность передних лап; отсюда известная косолапость медведей.
В нашей стране водятся белый и бурый медведи, резко отличающиеся по образу жизни. В лесах Дальнего Востока встречается белогрудый медведь.
Бурый медведь. В Западной Европе почти истреблен, так что в настоящее время это животное сохранилось главным образом на территории России и на Кавказе. Медведь — крупный зверь, весом до 350 килограммов, питается не столько животным, сколько растительным кормом. Пищей служат ягоды, грибы, на животную пищу он переходит, пока еще нет ягод. Разоряя муравейники, медведь добирается до куколок муравьев (муравьиных яиц), а из-под дерна достает червей и личинок жуков. На полях он поедает наливающиеся и спелые колосья хлебов, поспевающую гречиху. Нападает на гнездовья диких пчел, вероятно, это пристрастие к меду нашло отражение и в русском названии зверя. На человека медведь первым почти никог
равочник школьника
235
да не нападает и становится опасным только в тех случаях, когда ему приходится защищаться от преследования охотников и собак.
Всеядности медведя соответствует и строение его зубной системы. Хотя общий тип зубного аппарата у него тот же, что и у других видов отряда хищных, однако коренные зубы у него более широкие и бугорчатые, чем, например, у тигра.
Благодаря всеядности медведь не нуждается в быстроте бега или стремительности движений настоящего хищника, преследующего добычу. Но если стопоходность не способствует быстрому бегу, то именно она дает медведю возможность по собственному побуждению подниматься на задние лапы и некоторое время передвигаться в таком положении, она же помогает медведям легко перебираться по поваленным древесным стволам и вскарабкиваться на деревья в поисках меда.
Свобода и ловкость движений, которые проявляют при этом медведи, самым коренным образом опровергают ходячее представление о неуклюжести этих косолапых зверей и делают их при соответствующей дрессировке способными цирковыми артистами. Дрессировку начинают с раннего возраста.
Перед наступлением зимы — периода бескормицы — медведь устраивает себе берлогу в яме или густой поросли среди пней и бурелома. Здесь он проводит зиму в сонном состоянии без пищи и к весне выходит из берлот и сильно отощавшим и голодным. В это время он становится хищником, тем более что растительного корма мало.
Медвежата появляются в январские морозы. Детеныши беспомощны, до 600 граммов весом. Однако природа здесь поступила мудро: крошечным медвежатам молока нужно совсем немного. Будь они ростом с теленка, вряд ли дотянули бы до весны и мать, и потомство. Медвежонок сосет мать около двух месяцев, до выхода из берлоги, и затем до августа. В марте медведи покидают берлшу. Медведица выводит малышей познавать мир, где им придется охотиться и жить. Мать «чокующими» звуками контролирует поведение малышей. Разные сроки выхода из берлоги медведей объясняются зависимостью от природных условий.
236
биология
Медведь белогрудый У этого зверя много разных имен. Его зовут черным, гималайским, уссурийским и даже тибетским. Уже по этим названиям видно, что обитает он в Азии, а в нашей стране водится только в Приамурье, на юге Дальнего Востока. Белогрудый медведь действительно одно из самых своеобразных и оригинальных животных дальневосточных лесов. Наравне с амурским тигром он может служить как бы символом нашей уссурийской тайги. Белогрудый медведь в основном вегетарианец, в течение круглого года предпочитает растительную пищу. Основной его корм — орехи, желуди, другие плоды. В летнюю пору, когда в тайге мало орехов и ягод, уссурийский медведь охотно раскапывает муравейники, переворачивает Колодины в поисках личинок и червей, но никогда не нападает на копытных животных. Даже погибшую горбушу, которую так любят подбирать на берегах рек бурые медведи, бело-грудки не едят. Белогрудка — крупный, тяжелый зверь, но с акробатической ловкостью залезает на любой, даже совсем гладкий ствол, цепляясь за него длинными крепкими когтями. Но, добравшись до самой вершины, где плодов больше всего, медведь не может удержаться только задними лапами, ему приходится ломать ветви одной передней лапой и подтягивать их к себе. Наломав целую кучу веток, зверь устраивает из них как бы своеобразное гнездо и потом начинает, причмокивая, поедать свое любимое кушанье. Уссурийский медведь неравнодушен к меду и нередко разоряет таежные пасеки. Самая интересная особенность гималайского медведя — обычай устраиваться на зиму в дуплах деревьев. Особенно охотно он зимует в стволах огромных тополей, потому что древесина у них мягкая. Забравшись в дупло или через крупную трещину внутрь гигантского дерева, медведь разгрызает изнутри прелую древесину, устилает дно мягкой трухой и спит на боку, свернувшись калачиком. Зимой у белогрудых медведей на подошвах лап облезает кожа, и звери ее слизывают. То же самое бывает и у бурых медведей Не отсюда ли возникло поверье, будто медведи в берлоге сосут свои лапы9 Потомство у уссурийского медведя появляется в самый разгар зимы, в январе-феврале Медвежата рождаются совсем крохотными, до 500 граммов каждый. Растут медленно, но уже в начале апреля бродят по тайге с матерью. Мясо этою медведя, по мнению охотников, вкуснее, чем у бурого, а
справочник школьника
237
жир отличается особыми целебными свойствами. Поэтому охотники предпочитают добывать именно белогрудых, а не бурых медведей.
Площадь обитания белогрудок сокращается, можно считать, что это уже исчезающий вид.
Белый медведь живет на льдах и островах Северного Ледовитого океана и, промышляя добычу в море, сравнительно редко выходит на сушу. Он крупнее бурого медведя, нередко достигает в длину трех метров и веса до 400 кг. Питается рыбой и тюленями и в погоне за добычей хорошо плавает и ныряет, загребая сильными лапами, пальцы которых соединены между собой плавательной перепонкой. Косматая шерсть, пропитанная жиром и потому не намокающая в воде, а также толстый слой подкожного сала хорошо защищают тело белого медведя от холода. Вместе с тем подкожный жир уменьшает среднюю плотность зверя, что имеет большое значение для животного, промышляющего себе добычу в море.
Зимой, даже во время долгой полярной ночи, белые медведи бродят в поисках пищи. Только самки, которым предстоит к весне произвести на свет детенышей, ложатся в берлогу, устраивая ее в наносах снега, в расщелинах между нагромождением льдин или на берегу под навесом скалы. Медведица в январе рожает до трех медвежат, весом до 500 граммов. В марте медвежонок весит уже десять килограммов. В начале апреля медведица разрывает берлогу и уводит малышей во льды океана, учит самостоятельно добывать пищу. Единственным врагом белого медведя является человек. В суровых условиях Севера погибает много медвежат. Охота на белых медведей запрещена.
МЕЖКЛЕТОЧНЫЕ КОНТАКТЫ возникают в местах соприкосновения клеток в тканях и служат для межклеточного транспорта веществ и передачи сигналов, а также для механического скрепления клеток друг с другом. Основные типы межклеточных контактов:
а) рыхлые, или простые контакты — между плазматическими мембранами соседних клеток имеется щель, заполненная гликопротеидом гликокалликсом, специализированных структур на мембрана* нет;
238
биология
б) межклеточные «замки» — мембраны соседних клеток разделены таким же расстоянием, но изгибаются, образуя на поверхности клеток впячивания;
в) десмосомы — специализированные участки между животными клетками, главным образом эпителиальными. Мембраны идут параллельно, между ними — пластинка плотного вещества;
г) плотные контакты (встречаются в основном в эпителиальных клетках) — разделяются на зону замыкания и зону слипания (промежуточный контакт), в зоне замыкания две соседние мембраны сливаются своими наружными слоями, эта зона непроницаема для макромолекул и ионов, в зоне слипания мембраны разделены щелью, заполненной плотным веществом, вероятно, белковой природы;
д) щелевидные (высокопроницаемые) контакты, свойственные всем типам эпителиальной и соединительной тканей, — плазматические мембраны разделены промежутком в 2—4 нм, пронизанным каналами, по которым низкомолекулярные вещества попадают из цитоплазмы одной клетки в другую, минуя межклеточную среду. В большинстве случаев межклеточные контакты разрушаются при удалении из среды ионов Са2+ Особыми формами межклеточного контакта являются синапсы в нервной ткани.
МЕЙОЗ И МИТОЗ
Мейоз — это деление в зоне созревания половых клеток, сопровождающееся уменьшением числа хромосом вдвое. Он состоит из двух последовательно идущих делений, имеющих те же фазы, что и митоз. Однако, как показано в таблице, продолжительность отдельных фаз и происходящие в них процессы значительно отличаются от процессов, происходящих при митозе.
Эти отличия в основном состоят в следующем. В мейозе профаза I более продолжительна. В ней происходит конъюгация (соединение гомологичных хромосом) и обмен генетической информацией. В анафазе I центромеры, скрепляющие хроматиды, не делятся, а к полюсам отходит одна из гомологичных хромосом. Интерфаза перед вторым делением очень короткая, в ней ДНК не синтези-
справочник школьника
239
Метафаза
Мейоз
1 деление 2 деление
руется. Клетки (галиты), образующиеся в результате двух мейотических делений, содержат гаплоидный (одинарный) набор хромосом. Диплоидность восстанавливается при слиянии двух клеток — материнской и отцовской. Оплодотворенную яйцеклетку называют зиготой.
Митоз, или непрямое деление, наиболее широко распространен в природе. Митоз лежит в основе деления всех неполовых клеток (эпителиальных, мышечных, нервных, костных и др.). Митоз состоит из четырех последовательных фаз (см. далее таблицу) Благодаря митозу обеспечивается равномерное распределение генетической информации родительской клетки между дочерними. Период жизни клетки между двумя митозами называют интерфазой. Она в десятки раз продолжительнее митоза В ней совершается ряд очень важных процессов, предшествующих делению клетки: синтезируются молекулы АТФ и белков, утваива-
240
биология
Сравнение митоза и мейоза
Фаза Митоз Мейоз
1 деление 2 деление
Интерфаза Набор хромосом 2п Идет интенсивный синтез белков, АТФ и других органических веществ Удваиваются хромосомы, каждая оказывается состоящей из двух сестринских хроматид, скрепленных общей центромерой. Набор хромосом 2п Наблюдаются те же процессы, что и в митозе, но более продолжительна, особенно при образовании яйцеклеток. Набор хромосом гаплоидный (п). Синтез органических веществ отсутствует.
Профаза Непродолжительна, происходит спирализация хромосом, исчезают ядерная оболочка, ядрышко, образуется веретено деления Более длительна В начале фазы те же процессы, что и в митозе. Кроме того, происходит конъюгация хромосом, при которой гомологичные хромосомы сближаются по всей длине и скручиваются. При этом может происходить обмен генетической информацией (перекрест хромосом) — крос-синговер. Затем Хромосомы расходятся. Короткая; те же процессы, что и в митозе, но при п хромосом.
Метафаза Происходит дальнейшая спирализация хромосом, их центромеры располагаются по экватору. Происходят процессы, аналогичные тем, что и в митозе. Происходит то же, что и в митозе, но при л хромосом.
справочник школьника
241
Фаза Митоз . Мейоз
1 деление 2 деление
Анафаза Центромеры, скрепляющие сестринские хроматиды, делятся, каждая из них становится новой хромосомой и отходит к противоположным полюсам. Центромеры не делятся. К противоположным полюсам отходит одна из гомологичных хромосом, состоящая из двух хроматид, скрепленных общей центромерой. Происходит то же, что и в митозе, но при п хромосом.
Телофаза Делится цитоплазма, образуются две дочерние клетки, каждая с диплоидным набором хромосом. Исчезает веретено деления, формируются ядрышки. Длится недолго Гомологичные хромосомы попадают в разные клетки с гаплоидным набором хромосом. Цитоплазма делится не всегда. Делится цитоплазма. После двух мей-отических делений образуется 4 клетки с гаплоидным набором хромосом.
ется каждая хромосома, образуя две сестринские хроматиды, скрепленные общей центромерой, увеличивается число основных органоидов цитоплазмы.
В профазе спиралируются и вследствие этого утолщаются хромосомы, состоящие из двух сестринских хроматид, удерживаемых вместе центромерой. К концу профазы ядерная мембрана и ядрышки исчезают и хромосомы рассредоточиваются по всей клетке, центриоли отходят к полюсам и образуют веретено деления. В метафазе происходит дальнейшая спирализация хромосом. В эту фазу они наиболее хорошо видны. Их центромеры располагаются по экватору. К ним прикрепляются нити веретена деления.
В анафазе центромеры делятся, сестринские хроматиды отделяются друг от друга и за счет сокращения нитей веретена отходят к противоположным полюсам клетки.
В телофазе цитоплазма делится, хромосомы раскручиваются, вновь образуются ядрышки и ядерные мембраны. В животных клетках цитоплазма перешнуровывается, в растительных — в центре материнской клетки образуется перегородка.
242
биология
Так из одной исходной клетки (материнской) образуются две новые дочерние.
МЕТАБОЛИЗМ — то же, что обмен веществ, а в более узком смысле — промежуточный обмен, охватывающий всю совокупность реакций, главным образом ферментативных, протекающих в клетках и обеспечивающих как расщепление сложных соединений, так и их синтез и взаимопревращение. Определенная последовательность ферментативных превращений каких-либо веществ в клетке называется метаболическим путем, а образующиеся про-межуточные продукты — метаболитами. Реакции метаболизма, приводящие к биосинтезу сложных соединений из более простых, называются анаболическими, а их совокупность — анаболизмом. Эти реакции, как правило, идут с использованием энергии, обеспечивающей возможность их течения. Ферментативные расщепления сложных соединений на более простые составляют совокупность процессов катаболизма (гидролиз, окисление). Обе стороны метаболизма — анаболизм и катаболизм — тесно взаимосвязаны во времени и пространстве.
Анаболизм создает основу для непрерывного обновления износившихся структур, для поддержания их высокого энергетического уровня.
Конечные продукты катаболизма — вода, двуокись углерода, ряд азотсодержащих соединений — аммиак, мочевина, мочевая кислота и др. — недоступны для дальнейшего биологического окисления в клетке. Катаболические процессы осуществляют энергетическое обеспечение анаболических и поставляют для них исходные вещества; анаболические процессы приводят к построению биологических структур, обеспечивающих течение и регуляцию катаболизма, а также поставляют для него изношенные и подлежащие расщеплению макромолекулы.
Все процессы метаболизма катализируются и регулируются ферментами — веществами белковой природы. В живой клетке протекает множество разнообразных реакций. Понятно, что каждая из них катализируется особым ферментом. В большинстве клеток насчитывают свыше двухсот различных ферментов.
справочник школьника
243
Изучение отдельных звеньев метаболизма у разных классов растений, животных и микроорганизмов обнаружило принципиальную общность основных биохимических превращений в живой природе.
МЕТАМОРФОЗ - это глубокое преобразование строения организма, в процессе которого личинка превращается во взрослую особь. Метаморфоз свойствен большинству групп беспозвоночных и некоторым позвоночным — миногам, ряду рыб, земноводным. Метаморфоз связан обычно с резкой сменой образа жизни животного в процессе онтогенеза, например с переходом от свободноплавающего к прикрепленному образу жизни, от водного — к наземному, от скрытого в земле (в субстрате) к открытому воздушному и т.д. В жизненном цикле животных, развивающихся с метаморфозом, бывает хотя бы одна личиночная стадия, в которой организм существенно отличается от взрослого животного. При развитии с метаморфозом животные на тех или других его стадиях выполняют разные функции, способствующие сохранению вида.
Если в онтогенезе происходит резкое разделение основных функций, при которых насекомое проходит четыре стадии: яйцо — личинка — куколка — взрослое насекомое, это называют развитием с полным превращением. В данном примере личинка усиленно питается, растет, после чего превращается в неподвижную куколку. В куколке происходят сложные процессы перестройки личиночных тканей и органов в ткани и органы взрослого насекомого, которое выходит из куколки. Регуляция метаморфоза осуществляется гормонами.
У растений метаморфоз — видоизменения основных органов, происходящие в онтогенезе и связанные со сменой выполняемых ими функций или условий функционирования. Истинный метаморфоз — превращение одного
244 биология
органа в другой со сменой формы и функции — происходит у многих травянистых растений (постепенное отмирание надземного побега и переход его в корневище, луковицу, клубнелуковицу на время неблагоприятного периода). В большинстве же случаев метаморфозу подвергаются не взрослые органы, а их зачатки, например при превращении части побегов и листьев в колючки у кактуса или усики у гороха.
МИКРОЭЛЕМЕНТЫ — химические элементы, содержащиеся в организмах в низких концентрациях (обычно тысячные доли процента и ниже) и необходимые для их нормальной жизнедеятельности. В растения и микроорганизмы микроэлементы поступают из почвы и воды, в организм животных и человека — с водой и пищей. В живых тканях накапливаются преимущественно микроэлементы, которые находятся в окружающей среде в форме подвижных, легко усваиваемых (водорастворимых) соединений. Роль и функции микроэлементов в различных организмах весьма разнообразны. Многие микроэлементы входят в состав ферментов (например, цинк — в карбоангидразу), витаминов (кобальт — в состав витамина В12), гормонов (йод — тироксин, цинк и кобальт — в инсулин), дыхательных пигментов (железо — в гемоглобин и др. железосодержащие пигменты, медь — в гемоцианин). Действие микроэлементов, входящих в состав биологически активных соединений, проявляется главным образом в их влиянии на обмен веществ. Некоторые микроэлементы влияют на рост (марганец, цинк, йод — у животных, медь, цинк, марганец — у растений), на кроветворение (железо, кобальт, медь), на процессы тканевого дыхания. Биологический эффект того или иного микроэлемента часто зависит от присутствия в организме других микроэлементов. Так, кобальт эффективно действует на кроветворение и при наличии в организме достаточных количеств железа, меди и марганца повышает усвоение меди, которая влияет на обмен веществ. Недостаток микроэлементов в организме приводит к заболеваниям. Микроэлементы используют в медицине, для повышения урожайности сельскохозяйственных культур {микроудобрения) и продуктивности сель
справочник школьника 245
скохозяйственных животных (добавки микроэлементов к кормам)
МИМИКРИЯ — подражательное сходство незащищенного организма с защищенным или несъедобным; один из типов покровительственной окраски.
Некоторые виды неядовитых змей и насекомых похожи на ядовитых По форме и окраске тела некоторые цикады, сверчки, личинки отдельных видов кузнечиков напоминают муравьев и т.д.
Мимикрия у растений служит большей частью для привлечения или для отпугивания животных и обычно касается отдельных органов, а не организма в целом.
Растения «обманывают» животных, подражая другим растениям — моделям. Так, лишенные нектара цветки (например у белозора), внешне сходные с медоносными, привлекают насекомых, которые в поисках нектара опыляют их. Ловчие аппараты насекомоядных растений (непентес) часто напоминают яркие цветки других растений, привлекая этим насекомых, которые погибают в ловушках.
Мимикрия — результат естественного отбора мутаций, имеющих сходное фенотипическое проявление у различных видов, она помогает незащищенным организмам выжить. Процесс возникновения приспособительных окрасок и форм носит явно дивергентный характер и связан с избирательным истреблением животных или растений другими животными, руководствующимися в поисках пиши зрением
МОБИЛЬНЫЕ ГЕНЫ — «прыгающие» гены, структурно и генетически дискретные фрагменты ДНК, способные перемешаться по геному клеток
С момента возникновения хромосомной теории наследственности до конца 70-х годов представление о том, что каждый ген имеет определенное место на хромосоме и не способен произвольно менять его, казалось незыблемым. Единственным известным способом перемещения генов друг относительно друга были хромосомные мутации — транслокации и инверсии
246
биология
В 50-х годах XX века американская исследовательница Б.Мак-Клинток генетическими методами показала, что в хромосомах кукурузы предположительно существуют генетические элементы, способные перемещаться в геноме — исчезать с прежних мест и появляться в новых. Спустя четверть века генетиками было доказано существование таких элементов.
Мобильные гены обнаружены у самых различных организмов: у бактерий, дрожжей, растений и животных. Они существенно различаются по длине нуклеотидной последовательности и, следовательно, по своим свойствам. У дрозофилы, хорошо изученной в этом отношении, описано около десяти типов мобильных элементов, часть из которых похожи друг на друга, иные резко отличаются. Количество копий, содержащихся в одном геноме, колеблется для разных мобильных элементов от 10 до 1000. Длина нуклеотидной последовательности мобильных элементов варьируется в широких пределах, от 1000 до 10000 тысяч пар нуклеотидов.
Существует, вероятно, не менее двух способов перемещения мобильных генов. Первый из них связан с «вырезанием» мобильного элемента в одном месте хромосомы и «встройкой» его в другом месте. Такие перемещения, по-видимому, имеют обычно случайный, ненаправленный характер. Другой тип событий представляет собой направленные перемещения. В этом случае в исходном положении мобильный элемент сохраняется, но появляется и в новом, хотя и вполне определенном месте. Таким образом, в данном случае речь идет о появлении дополнительной копии мобильного элемента. Для этого необходимо удвоение молекулы ДНК данного мобильного элемента и его последующее встраивание в определенное место генома. Роль мобильных генов еще предстоит тщательно изучить. Так, Б. Мак-Клинток показала, что встраивание мобильного элемента рядом с геном, контролирующим окраску семян у кукурузы, может активировать этот ген. В результате окраска зерен меняется, например с красной на белую.
Мобильные гены вносят в геном факторы нестабильности и изменчивости, что, возможно, определяет их важную роль в эволюции.
справочник школьника
247
МОДИФИКАЦИИ — изменения признаков организма (его фенотипа), вызванные факторами внешней среды и не связанные с изменениями генотипа. Спектр модификационной изменчивости определяется нормой реакции. Например, все растения картофеля, выросшие на одном поле, будут отличаться по высоте, кустистости, качеству и форме клубней и другим показателям. Эта очень широкая модификационная изменчивость определяется разнообразными влияниями среды, которые испытывает каждый саженец картофеля. Способность к модификации — признак наследственный. Например, антилопа гну зимой в заповеднике Аскания-Нова отращивает густой подшерсток, а антилопа канна к такой модификации не способна и может зимовать лишь в отапливаемых помещениях. Одна из важных характеристик модификационной изменчивости — направленность модификаций. Например, у всех здоровых людей, имеющих светлый цвет кожи, солнечные лучи вызывают образование загара; огородные растения, возделываемые на почве, богатой органическими удобрениями, достигают более крупных размеров. Модификации, таким образом, резко отличаются от мутаций, которые происходят в различных направлениях, даже в тех случаях, когда они вызываются радиацией и т.д. Интенсивность модификационных изменений пропорциональна в определенной степени силе и продолжительности действия на организм фактора, ее вызывающего.
Степень развития мускулатуры в зависимости от частоты и интенсивности тренировок — убедительный пример, подтверждающий справедливость этого положения. Модификации представляют собой полезное для организмов приспособление, особенно в тех случаях, когда организмы достаточно регулярно сталкиваются с действующим фактором. В некоторых случаях модификации не имеют приспособительного значения, а, напротив, представляют собой аномалии и даже уродства. Каждая модификация — следствие одной или нескольких мутаций, которые проявляются в фенотипе лишь при воздействии на развивающийся организм специфических внешних условий. Без этих условий модификация не возникает, а развивается так называемая норма. Модификация «загар» под действием
248
биология
ультрафиолетовых лучей стала нормой на юге: южные европеоиды и негроиды уже рождаются со смуглой или темной кожей. Во всех случаях наследуется не сам фенотип, а способность к его проявлению.
МОЗЖЕЧОК
Позади продолговатого мозга и моста располагается мозжечок. Он имеет два полушария. Серое вещество мозжечка лежит поверхностно, образуя его кору, испещренную многочисленными бороздами. Белое вещество лежит в мозжечке под корой. Мозжечок центростремительными и центробежными волокнами связан со всеми отделами центральной нервной системы. К мозжечку приходят импульсы от всех рецепторов, которые раздражаются во время движений тела. Двусторонние связи мозжечка и коры больших полушарий дают ему возможность оказывать влияние на произвольные движения. Большие полушария головного мозга через мозжечок регулируют тонус скелетных мышц и координируют их сокращения. У человека при нарушении или выпадении функций мозжечка нарушается регуляция мышечного тонуса; движения ног и рук резкие, некоординированные, походка шаткая, напоминающая походку пьяного
МОЛОКО — это секрет специальных желез, тот признак, по которому назван высший класс животных: млекопитающие. Молоком кормят своих детенышей и кит, и землеройка, и утконос. У каждого животного из большой семьи млекопитающих молоко свое, не похожее на молоко другого зверя. Рекорд по жирности побивают китообразные. Длительность кормления различна. Особенно долго кормят своих детей высшие приматы Недалеко от них ушли крупные китообразные — до 6—7 месяцев.
Молоко — это поистине совершеннейший из всех продуктов, и как же страдают новорожденные, если они по какой-то причине его лишены' Состав молока у разных видов неодинаков (см. таблицу), что зависит от потребностей новорожденных в тех или иных его компонентах.
справочник школьника
249
Животные Сахара Белки Жиры Минеральные вещества
Буйволица 38 62 125 8
Верблюдица, 33 30 55 7
Дельфин 13 110 460 . 6
Кит 4 95 200 10
Кобыла 60 20 12 4
Коза 47 33 40 6
Корова 45 35 40 6
Кошка 50 92 35 11
Овца 50 67 70 8
Оленуха 29 100 175 14
Ослица 66 17 11 4
Свинья 32 75 45 10
Слониха 72 32 190 6
Собака 40 70 85 11
Для сравнения — состав женского молока:
75 11 35 9
МУРАВЬИ относятся к отряду перепончатокрылых Муравьи не только строят сложные гнезда, но и имеют «домашний скот» — тлей, которых они доят. Среди южноамериканских видов встречаются также муравьи — «огородники», которые разводят в своих гнездах некоторые грибы. В основе по
250
биология
ведения муравьев лежат сложные наследственные инстинкты (например, новорожденные муравьи — «скотоводы» без всякого научения со стороны старших начинают «заботиться» о положенных к ним в гнездо яйцах тлей). Муравьи способны также постоянно учиться, а попав в неожиданную ситуацию, умеют принимать «разумные» решения. Муравьи живут огромными семьями. Любой муравей, научившись чему-то новому, может тут же обучить собратьев. А научиться у старших особенно легко. У муравьев чрезвычайно сильно развит инстинкт подражания. Чтобы успешно учиться, нужно обладать хорошей памятью. Муравьи на нее не жалуются. Активные фуражиры, ведущие самостоятельный поиск пищи, хорошо знают свой охотничий участок и отлично помнят дорогу домой. Если муравьиную дорогу-тропу перегородить замысловатым лабиринтом, фуражиры, поблуждав по его закоулкам, в конце концов находят проход и затем помнят путь в лабиринте не меньше четырех дней, если из-за плохой погоды пришлось безвылазно сидеть дома. У муравьев развита не только зрительная память. Они обладают развитым чувством времени и широко пользуются этим.
Члены муравьиной семьи тесно общаются между собой, все делают сообща, во всем помогают друг другу. Муравьи — в самой полной мере общественные существа. Действовать отдельно от коллектива способны лишь немногие. Если муравью приходится трудиться в гнезде в одиночку — рыть подземный ход, подбирать мусор, он это делает вяло, неохотно. Когда над тем же заданием трудится группа, работа спорится.
Муравьи-амазонки, крупные рыжеватые муравьи, встречающиеся в южных районах России, являются настоящими рабовладельцами. Их саблевидные челюсти похожи не на зазубренные лопаточки, как у других муравьев, а на клинки. Это превосходное оружие. Но из-за тех же челюстей амазонки многого лишились: не могут ни дома строить, ни личинок воспитывать, ни добывать пищу. Амазонки превратились в касту воинов. А кормят их «рабы», которые живут с ними в одном гнезде. Муравьи-амазонки идут в бой большими сомкнутыми колоннами и легко одолевают темно-бурых муравьев, похищая у них куколок, которые потом выполняют в гнезде всю основную работу.
справочник школьника
251
Важную роль в жизни рыжего лесного муравья играют усики (органы обоняния и осязания), которыми насекомые все время шевелят: ощупывают почву и встречаемые на пути предметы, ударяют друг друга. Замечено, что в различных случаях муравьи по-разному трогают, ощупывают, ударяют друг друга усиками и соответственно изменяют свое поведение. Они как бы объясняются своеобразными жестами.
Большую роль играют рыжие лесные муравьи в защите деревьев от вредителей. Муравьи, гнездящиеся в земле, вместе с дождевыми червями принимают участие в почвообразовательных процессах, способствуя разрыхлению и перемешиванию почвы.
МУСКУСНЫЕ ЖЕЛЕЗЫ — видоизмененные кожные железы некоторых пресмыкающихся и млекопитающих, вырабатывающие мускус. У крокодилов одна пара мускусных желез лежит по бокам нижней челюсти, другая открывается в клоаку. У черепах железы находятся в месте соединения спинного и брюшного щитов. Среди млекопитающих мускусные железы есть у самцов и самок выхухоли (в основании хвоста), бобра (в анальной области, в виде крупного мешка со складчатыми стенками и широким просветом), ондатры (под кожей у основания мужских половых органов). У самцов кабарги мускусный мешок расположен на нижней стенке живота. Мускус играет роль химического сигнала для мечения территории, привлечения особей противоположного пола, а также для смазки шерсти.
МЫШЦЫ И ИХ ФУНКЦИИ
Общее число скелетных мышц около 600, у взрослого человека они составляют более 40% массы его тела. Все мышцы головы, туловища и конечностей состоят из поперечнополосатой мышечной ткани. Сокращение поперечнополосатых мышц подчинено нашей воле, в отличие от гладких мышц внутренних органов, которые составляют непроизвольную мускулатуру.
Гладкие мышцы находятся в стенках кровеносных сосудов и многих внутренних органов. Скелетные мышцы прочно прикреплены к костям. Это прикрепление осущест-
252
биология
движение, брове и лба
открывание и закры вание глаз
движение чел юс теи и губ
движение ребе
сгибание предплечья
движение голе и стопы
наклоны и повороты туловища
сгибани кисти
движения пальцев
движения ниж-неи конечности
круговое движен нижнеи конечное
сгибание коленного сустава
поднятие, опускание, вращение головы
сведение и вращение плеча
разгибание предплечья
сгибание конечности в коленном суставе, ходьба, бег, движение стопы
сохпанение верти-ного положения тела
'С-
вляется с помощью сухожилий — беловатых тяжей соединительных тканей, сросшихся с костью. Чаще всего оба конца мышцы прикрепляются к соседним костям, подвижно соединенным друг с другом. При сокращении мышцы укорачиваются и тянут соответствующие кости, то есть производят движение. Мышцы лица, языка, мягкого неба, глотки, мимические не связаны с суставами. Форма мышц зависит от выполняемой функции.
Мышцы обеспечивают поддержание равновесия нашего тела, глотательные движения, образование звуков речи и др. Движения возможны благодаря тому, что кости, соединенные подвижными суставами и приводимые в движение мышцами, используются как рычаги. По функциональным признакам мышцы подразделяются на сгибатели и разгибатели, которые действуют согласованно, так как иннервирующие их нервные центры последовательно переходят ип состояния возбуждения в состояние торможения. Работа мышц связана с расходованием энергии. Энергию для мышечного сокращения дает АТФ (аденозинтрифос-форная кислота) Однако запасы АТФ в мышце небольшие и истощаются за доли секунды. Для синтеза АТФ используется энергия, освобождаемая при окислении глюкозы. Кровь, протекающая через мышцы, снабжает их необходимыми питательными веществами, кислородом и уносит
справочник школьника
253
углекислый газ, воду и другие продукты распада органических веществ, образовавшихся в процессе их работы.
Таким образом, эффективность и продолжительность работы мышц зависит от кровоснабжения мышц и, следовательно, от работы сердечно-сосудистой системы.
Утомление мышц — временное понижение работоспособности, наступающее в результате работы и исчезающее после отдыха. Когда кровоснабжение не соответствует возросшим потребностям интенсивно работающей мышцы, в крови накапливаются продукты распада органических веществ. Они угнетающе действуют как на саму мышцу, так и на иннервирующие ее нервные центры. Вследствие этого снижается работоспособность, развивается утомление. Опыт показывает, что чем больше нагрузка и быстрее ритм сокращений мышц, тем скорее развивается утомление. И.М.Сеченов показал, что работоспособность самая высокая, а утомление развивается медленнее всего при средних ритме и нагрузке. Он также установил, что восстановление работоспособности утомленных мышц руки ускоряется, если в период отдыха производить работу другой рукой. В отличие от покоя, такой отдых он назвал активным отдыхом. В его основе лежит распространение процессов возбуждения из центра работающей руки на заторможенный центр утомленной руки и его растормаживание. Для борьбы с утомлением необходимо чередовать разнообразную деятельность.
254
биология
и
НАСЕКОМОЯДНЫЕ РАСТЕНИЯ - автотрофные растения, способные улавливать насекомых и частично переваривать их с помощью протеолитических ферментов и органических кислот.
Росянка — насекомоядное растение. Ее листья способны не только фотосинтезировать, но и захватывать насекомых и переваривать их. Красноватые реснички листьев и выделяемый ими сок привлекают насекомых. Они садятся на лист, и наиболее мелкие из них прилипают к нему. Реснички изгибаются по направлению к добыче и удерживают ее. Лист выделяет сок с ферментами — веществами, благодаря которым насекомое переваривается. Специальные клетки листа поглощают питательные вещества, продукты пищеварения. В результате от насекомого остается только покров. Так росянка приспособилась к добыванию пищи в условиях ее недостатка на сфагновом болоте.
Другое растение растет по склонам сухих каменистых и песчаных холмов Португалии. Оно называется росолист, или мухолов. Его узкие, как ленточки, листья густо покрыты липкой слизью. Выделяется эта слизь так же, как и у нашей росянки, из особых волосков. Но волоски эти не могут шевелиться и сгибаться. Своим видом они очень напоминают грибы со шляпкой. Слизь такая липкая и клейкая, что к ней прилипают не только комары и мухи, но и такие крупные и сильные насекомые, как оводы и даже цикады.Росолист выделяет особое вещество, привлекающее насекомых своим медовым запахом. На этот запах прилетает и приползает много насекомых. Одно растение может одновременно ловить около 100 насекомых. Португальские крестьяне у себя дома подвешивают к потолку
справочник школьника 255
кустики росолиста и при его помощи избавляются от назойливых мух.
Хищных, или насекомоядных, растений на земном шаре насчитывается около пятисот видов. Первые сведения о них появились в XVII веке, когда с острова Мадагаскар были привезены в Европу насекомоядные растения кувши-ночники, у которых концы листьев видоизменились в настоящие кувшины с крышечками. Когда крышечка открывается, насекомые, привлекаемые яркой окраской и душистым медом, которым смазано горло кувшина, попадают на дно этой своеобразной ловушки и тонут в наполняющей ее жидкости. Жидкость эта по своему химическому составу напоминает желудочный сок высших животных. В ней перевариваются пойманные насекомые. Самые крупные кувшины тропических растений непентеса и сарраце-нии не превышают 30 сантиметров. Другие растения еще меньше, и сильные насекомые без труда освобождаются из их капканов.
НЕАНДЕРТАЛЬЦЫ —древние ископаемые люди, одна из локальных групп палеоантропов. Ареал древних людей, как показывают многочисленные находки в’Африке, Азии и Европе, достаточно велик. При раскопках часто встречаются каменные орудия, следы костров, кости убитых животных, иногда остатки скелетов древних людей. Древние люди обитали и в
суровых условиях подвергшейся обледенению Европы, что
свидетельствует о значительном прогрессе их развития по сравнению с древнейшими людьми. Древние люди умели не только поддерживать, но и добывать огонь. В теплом климате они селились по берегам рек, под навесами скал; в холодном — в пещерах, которые им часто приходилось отвоевывать у пещерных медведей, львов. Пещера, в которой пылал костер, надежно защищала и от холода, и от нападений хищных зверей. Это были люди среднего роста, но с мощными костями и, видимо, невероятно сильные, атлетического строения. Черепа их еще имели обезьяньи
256
биология
черты — у них не было подбородочного выступа, имелся мощный надглазничный валик и покатый лоб. Но объем мозга достигал 1700 см3, хотя лобные и височные его доли были обычно не очень развиты. Палеоантропы создали новую индустрию камня и культуру скребел и наконечников («Мустьерская культура»), широко пользовались огнем и были смелыми охотниками. По-видимому, тогда были изобретены копье с каменным наконечником и меховая одежда. Несмотря на звероподобные черты, палеоантропы думали не только о том, как выжить. Они уже хоронили своих близких, украшая могилы цветами, рогами и др.
С палеоантропами связано несколько нерешенных вопросов. Переходные формы между ними и архантропами найдены на юге Франции и в Африке. Но уже близкие по возрасту формы из Европы выглядят очень «современно» — у них более высокий свод черепа, менее покатый лоб. 'А самые поздние, «классические» неандертальцы Южной и Центральной Европы, наоборот, самые звероподобные — все черты палеоантропов у них как бы подчеркнуты. Ученые считают, что они не были нашими непосредственными предками, их эволюция шла другим путем.
НЕЗАМЕНИМЫЕ АМИНОКИСЛОТЫ не синтезируются в организме животных и человека или синтезируются в недостаточном количестве и должны поступать с пищей. Для человека необходимы 8 незаменимых аминокислот: валин, изолейцин, лейцин, метионин, треонин, триптофан, фенилаланин. Остальные аминокислоты относят к заменимым, но некоторые из них — лишь условно. Например, тирозин образуется в организме только из фенилаланина и при недостатке последнего в пище может оказаться незаменимым. Для разных животных набор незаменимых аминокислот неодинаков, он определяется видом животных, их возрастом и т.д. (например, для цыплят незаменимых аминокислот 15). Отсутствие или недостаток одной или нескольких незаменимых аминокислот в пище приводит к отрицательному балансу азота в организме, нарушениям биосинтеза белков, роста и развития. В результате развиваются тяжелые заболевания. Потребность в незаменимых аминокислотах возрастает в периоды ин-
справочник школьника
257
тенсивного роста организма, при беременности, некоторых заболеваниях.
НЕЙРОН — нервная клетка или нейроцит, основная структурная и функциональная единица нервной системы, обладающая специфическими проявлениями возбудимости. Способен принимать сигналы, перерабатывать их в нервные импульсы и проводить к нервным окончаниям, контактирующим с другими нейронами.
Нейрон состоит из тела и отростков. Различают два типа отростков: дендриты и аксоны. Отростки могут быть длинными и короткими. Большинство дендритов — короткие, сильно ветвящиеся. У одного нейрона их может быть несколько. По дендритам нервные импульсы поступают к телу нервной клетки. Аксон — длинный, чаще всего мало ветвящийся отросток, по которому импульсы идут от тела клетки. Каждая нервная клетка имеет только 1 аксон, длина которого может достигать нескольких десятков сантиметров. По аксонам нервные импульсы в организме могут передаваться на большие расстояния. Аксоны часто покрыты оболочкой из жироподобного вещества белого цвета — миелина. Их скопления в центральной нервной системе образуют белое вещество. Короткие отростки и тела нейронов не имеют такой оболочки. Их скопления образуют серое вещество.
Нейроны различаются по форме и функциям. Одни нейроны, чувствительные, передают импульсы от органов чувств в спинной и головной мозг. Тела чувствительных нейронов лежат на пути к центральной нервной системе в нервных узлах — ганглиях. Нервные узлы — это скопления тел нервных клеток за пределами центральной нервной системы. Другие нейроны, двигательные, передают импульсы от спинного и головного мозга к мышцам и внутренним органам. Связь между чувствительными и двигательными нейронами осуществляется в спинном и головном мозге вставочными нейронами, тела и отростки которых не выходят за пределы мозга. Спинной и головной мозг связан со всеми органами нервами. Для всех нейронов характерен высокий уровень обмена веществ, особенно синтеза белков и РНК. Интенсивный белковый синтез необходим для обновления структурных и метаболических
9 Биология
258
биология
белков цитоплазмы нейронов и его отростков. У большинства животных дифференцированные нейроны не делятся. В онтогенезе и в филогенезе происходят постоянные количественные и качественные перестройки межнейронных связей.
Нервы — скопления аксонов нервных клеток, покрытых миелиновой оболочкой. Нервы, состоящие из аксонов двигательных нейронов, называют двигательными нервами Чувствительные нервы состоят из дендритов чувствительных нейронов Большинство нервов содержат и аксоны, и дендриты. Такие нервы называются смешанными. По ним импульсы идут в двух направлениях — к центральной нервной системе и от нее к органам
НЕОТЕНИЯ — задержка онтогенеза у некоторых видов организмов с приобретением способности к половому размножению на стадии, предшествующей взрослому состоянию
Способность к неотении имеет приспособительное значение для тех видов организмов, в онтогенезе которых происходит смена сред обитания, причем условия существования взрослой стадии подвержены значительным изменениям и в отдельные годы могут быть крайне неблагоприятными. В таких случаях популяции неотенических личинок увеличивают шансы данного вида на выживание. Неотения известна у земноводных. Классический пример полной неотении — некоторые популяции амбистом, половозрелые водные личинки которых широко известны под названием аксолотлей. В мелких теплых водоемах онтогенез амбистом проходит с метаморфозом, в глубоких холодных — часто наблюдается неотения. Неполная неотения свойственна некоторым видам тритонов. Задержка метаморфоза у неотенических земноводных связана с пониженной функцией щитовидной железы. В эксперименте можно вызвать метаморфоз аксолотлей, добавляя в воду препарат, содержащий гормон щитовидной железы — тиреоидин.
У растений неотения известна среди моховидных, па-портниковидных, голо- и покрытосеменных; например, ею объясняют происхождение у последних женского гаметофита — зародышевого мешка. Путем неотении и последую
справочник школьника
259
Другие или совсем
щей прогрессивной эволюции могли возникнуть многие современные группы растений.
НЕПАРНОКОПЫТНЫЕ — отряд млекопитающих, который объединяет лошадей, ослов, зебр, носорогов. На их ногах наиболее развит третий палец отсутствуют, или развиты слабо.
Осел — ближайший родственник лошади. Около семи тысяч лет назад осел уже был домашним животным у древних египтян и |
оттуда распространился по другим I
странам. У нас ослов держат глав- у ным образом в Закавказье и в республиках Средней Азии, где пользуются ими как верховыми и
вьючными животными. Выносливость осла, крепость спины и копыт поразительны. Тащится по жаркой каменистой местности миниатюрный ослик, а верхом на нем, чуть не волоча ноги по земле, сидит солидный человек. Сам сидит да еще навьючил на осла два мешка с кладью. Просто не верится, как такое небольшое животное может столько тащить на себе! Лошадь способна унести на спине вьюк в половину своего веса, осел — почти вдвое больше, а человек может унести на плечах груз в 5/4 собственного веса. Жара ослу нипочем. Похрустел сухой сорняковой травкой или соломой бросовой — и пошел тащить! Осел — упрямое, умное и смелое животное. В Аргентине говорят: ни одна пума не решается подступиться к ослу. В схватке он бьет копытами, грызет зубами, да еще столь громко орет, что хищник после первых атак предпочитает оставить его в покое. Чтобы прибавить ослам силы и роста, люди давно уже скрещивают их с лошадью. Получают гибриды двух типов: мулов и лошаков. Лошак (помесь жеребца с ослицей) — менее удачный вариант, чем мул (помесь осла с кобылой), и лошаков перестали разводить. Но мулы, соединив в себе лучшие качества осла и лошади, с успехом служили и служат людям — и в упряжках, и под вьюком, и под седлом. Лучшие породы мулов ростом и силой не уступают средней лошади и всегда были полезны в дальних путешествиях. А несколько веков назад их признавали
260
биология
лучшим транспортным средством епископы Даже рыцари в походах, стараясь сберечь силы боевых коней, ездили на мулах.
Кулан — единственный представитель отряда непарнокопытных, обитающий в природных условиях Туркменистана, Афганистана и Ирана.
Кулан прекрасно приспособлен к перенесению жары и холода. От перегрева его спасает короткая шерсть, а под кожей — густая кровеносная сеть, что обеспечивает высокую теплоотдачу. Противостоять высокой температуре воздуха помогает и поведение кулана. Жаркие часы суток он проводит на обдуваемой ветром возвышенной поверхности земли. В жизни куланов важную роль играют водопои. Особенно когда влаги в кормах мало, кулан должен регулярно пить. Водопои определяют летнее размещение его по территории, суточный ритм и поведение. Зимой от холода куланов спасает густой, с подшерстком мех. Кроме того, волосы этих животных на боках и спине волнистые и не раздуваются ветром. В самое холодное время зимы куланы собираются в большие табуны. Во время отдыха они сбиваются в кучу, в середине которой теплее, чем снаружи. Греются по очереди. Жить в открытом пространстве — не миновать встречи с хищниками. Поэтому у кулана хорошо развиты обоняние, зрение и слух. Особое значение имеет табун, который сообща защищает молодняк.
Кулан может развивать скорость до 70 км/час. Соперничать с куланом по резвости и выносливости не может даже гепард, которому хватает сил только на один короткий бросок.
Табун куланов водит матерая самка, а настоящий вожак косяка — жеребец — идет сзади. Он охраняет свой гарем от соперников и врагов, руководит направлением его движения. Долгое время кулан был важным промысловым животным. Высоко ценилась его шкура, из которой изготовляли ценный сафьян — шагрень. Мясо и‘жир использовали в пищу. Со временем количество куланов сократилось, с 1953 года охраной куланов стал заниматься заповедник Барса-Кельмес в Казахстане.
Носороги — сейчас это семейство представлено только двумя видами в Африке и тремя в Азии. 50 миллионов лет назад носороги водились даже в Америке. Тело шерстистого носорога (с кожей, мясом, костями) находили в сибир
справочник школьника
261
ском льду, а люди позднеледнико-вого времени увековечили его в на- ЛаЦж скальной живописи. Жили они и в древней Евразии, однако все вы-мерли.
Еще в древние времена жители «MmgMply
Юго-Восточной Азии почему-то ре- дЯеМкИЙ?/,
шили, что измельченный в порошок .— рог носорога является сильным то- —и#»-4Шиг
визирующим средством. Современная наука доказала беспочвенность этих легенд, но подпольные торговцы Юго-Восточной Азии продолжают платить по 750 долларов за килограмм рога.
После слона носорог — это самое сильное животное на нашем континенте. Обычно боятся его рогов, рекордная длина которых — 138 сантиметров, но в дикой природе носорога с длинным рогом встретишь нечасто.
Носороги близоруки, на расстоянии 40 метров не отличат человека от дерева. Слух у них лучше, зато обонянием они могут поспорить с собаками. Своих «соплеменников» черные носороги находят по следам. В национальных парках Африки начали по-настоящему изучать носорогов только с 1980 года. За день они проделывают путь к водопою до 10 км. С наступлением вечера носороги оживляются, начинают бегать и даже играют. Питаются носороги молодыми побегами кустарников и травой. Носорожьи санитары — египетские цапли и волоклюи — выклевывают паразитов с их грубой шкуры. Носороги нападают на людей, если люди сами провоцируют на это действие.
НЕРВНАЯ СИСТЕМА воспринимает внешние и внутренние раздражители, анализирует и перерабатывает поступающую информацию, хранит следы прошлой активности (следы памяти) и соответственно регулирует и координирует функции организма. В основе деятельности'нервной системы лежит рефлекс, связанный с распространением возбуждения по рефлекторным дугам и процессом торможения. Нервная система образована главным образом нервной тканью, основная структурная и функциональная единица которой — нейрон. В ходе эволюции животных
262 биология
происходило постепенное усложнение нервной системы и одновременно усложнялось их поведение. В развитии нервной системы отмечают несколько этапов. У простейших нервной системы нет, но у некоторых инфузорий есть внутриклеточный фибриллярный возбудимый аппарат. По мере развития многоклеточных формируется специализированная ткань, способная к воспроизведению активных реакций, то есть к возбуждению. Сетевидная, или диффузная, нервная система впервые появляется у кишечнополостных (гидроидные полипы). Она образована отростками нейронов, диффузно распределенными по всему телу в виде сети. Диффузная нервная система быстро проводит возбуждение из точки раздражения во всех направлениях, что придает ей интегративные свойства.
Диффузной нервной системе свойственны и незначительные признаки централизации (у гидры уплотнения нервных элементов в области подошвы и орального полюса). Усложнение нервной системы шло параллельно с развитием органов движения и выражалось прежде всего в обособлении нейронов из диффузной сети, погружении их в глубь тела и образовании там скоплений. Так, у свободно живущих кишечнополостных (медуз) нейроны скапливаются в ганглии, образуя диффузно-узловую нервную систему. Формирование этого типа нервной системы связано, в первую очередь, с развитием специальных рецепторов на поверхности тела, способных избирательно реагировать на механические, химические и световые воздействия. Наряду с этим прогрессивно увеличивается число нейронов и разнообразие их типов, формируется нейроглия. Появляются двухполюсные нейроны, имеющие дендриты и аксоны. Проведение возбуждения становится направленным. Дифференцируются и нервные структуры, в которых осуществляется передача соответствующих сигналов другим клеткам, управляющим ответными реакциями организма. Таким образом, одни клетки специализируются на рецепции, другие — на проведении, третьи — на сокращении. Дальнейшее эволюционное усложнение нервной системы связано с централизацией и выработкой узлового типа организации (членистоногие, кольчатые черви, моллюски). Нейроны концентрируются в нервные узлы (ганглии), связанные нервными волокнами между собой, а также с
справочник школьника
263
рецепторами и исполнительными органами (мышцы, железы).
Дифференциация пищеварительной, половой, кровеносной и др. систем органов сопровождалась совершенствованием обеспечения взаимодействия между ними с помощью нервной системы. Происходит значительное усложнение и возникновение множества центральных нервных образований, находящихся в зависимости друг от друга. Околощитовидные ганглии и нервы, контролирующие питание и роющие движения, развиваются у филогенетически высших форм в рецепторы, воспринимающие свет, звук, запах; появляются органы чувств. Так как основные рецепторные органы располагаются в головном конце тела, то и соответствующие ганглии в головной части туловища развиваются сильнее, подчиняют себе деятельность остальных и образуют головной мозг. У членистоногих и кольчатых червей хорошо развита нервная цепочка. Формирование адаптивного поведения организма проявляет себя наиболее ярко на высшем уровне эволюции — у позвоночных — и связано с усложнением структуры нервной системы и усовершенствованием взаимодействия организма с внешней средой. Одни части нервной системы проявляют в филогенезе тенденцию усиленного роста, другие остаются слаборазвитыми. У рыб передний мозг слабо дифференцирован, но хорошо развиты задний и средний мозг, мозжечок. У земноводных и пресмыкающихся из переднего мозгового пузыря обособляются промежуточный мозг и два полушария с первичной корой мозга.
У птиц сильно развит мозжечок, средний и промежуточный мозг. Кора выражена слабо, но вместо нее сформировались особые структуры (гиперстриатум), выполняющие те же, что и кора у млекопитающих, функции.
Высшего развития нервная система достигает у млекопитающих, особенно у человека, главным образом за счет увеличения и усложнения строения коры больших полушарий. Развитие и дифференциация структур нервной системы у высших животных обусловили ее разделение на центральную и периферическую.
264
биология
НОРКИ — представители семейства куньих.
Зверек гибок, быстр, силен. Существует два вида норок: европейская и американская. Последнюю называют еще клеточной, потому что только ее разводят в неволе. Она крупнее европейской, и мех у нее лучшего качества. Американскую норку стали разводить в неволе в конце прошлого века. К нам завезли впервые в 1928 году, расселили на огромной территории Сибири. Европейская норка — оседлый зверь и сама расселяется очень неохотно. Потому-то, видно, она и не заняла обширные сибирские земли, а обитала к западу от Иртыша.
Обитают по берегам ручьев и рек. Дикая норка — отличный пловец и ныряльщик. У воды им легче добывать себе пищу: лягушек, рыб, птиц, ондатру. В драке она до пораз,ительности ловка, упорна и яростна. Даже на преследующих ее собак иногда нападает первой и, бывает, выходит, победителем. В обороне, кроме обычных средств, норка использует еще и особое «химическое оружие». Специальные железы ее вырабатывают едкую зловонную жидкость, которая при необходимости распыляется облаком перед носом врага. Такую «газовую» атаку выдерживает не всякая охотничья собака. Норочье «отравляющее вещество» стали применять в парфюмерной промышленности для закрепления- стойкости приятных запахов в духах. Стойкий неприятный запах выдает живую норку. Диким американским норкам свойственна охота к перемене мест. Кочуя, они порой удаляются на значительные расстояния от водоемов. В природе зверькам приходится вести суровую борьбу за существование. И это, конечно, сказывается на качестве их меха. Но именно дикая американская норка дала в результате кропотливой селекции нынешнее богатство красок. Селекционеры вывели более ста различных цветных форм норок и продолжают выводить новые. Все они входят в три основных типа цветных зверей: коричневый, голубой, белый.
Норки, такие крепкие в природе, чрезвычайно капризны к условиям содержания и кормления. При клеточном разведении у части из них притупляется агрессивность.
справочник школьника
265
НУТРИЯ
У этого зверя из отряда грызунов много названий: болотный бобр, бобровидная крыса. На родине в Южной Америке индейцы называют его коину, а испанские завоеватели окрестили болотного бобра нутрией.
Нутрия завезена в Россию в 1930 году. В отличие от ондатры это в основном субтропическое животное удалось акклиматизировать только в южных районах страны, а в северных нутрию разводят на зверофермах.
У нутрии небольшие круглые уши, голый хвост, пальцы задних лап с почти полными плавательными перепонками, ушные отверстия могут замыкаться. Нутрия ведет полуводный образ жизни у незамерзающих водоемов, хорошо плавает и ныряет. Активна ночью и в сумерках. Из стеблей болотных растений строит гнезда, может рыть норы. Два раза в год рождает до 8 детенышей, зрячих, покрытых шерстью. Хотя чудесный мех и защищает от мороза, нутрии не умеют жить подо льдом, как бобры, и в суровые зимы гибнут. Поэтому в центральных районах их разводят в вольерах, в водоемы выпускают только на лето, а осенью отлавливают.
266
биология
ОБМЕН ВЕЩЕСТВ (см. также Метаболизм) — совокупность протекающих в живых организмах химических превращений, обеспечивающих их рост, жизнедеятельность, воспроизведение, постоянный контакт и обмен с окружающей средой Благодаря обмену веществ происходит расщепление и синтез молекул, входящих в состав клеток, образование, разрушение и обновление клеточных структур и межклеточного вещества. Например, у человека половина всех тканевых белков расщепляется и строится заново в среднем в течение 80 суток, белки печени и сыворотки крови наполовину обновляются каждые 10 суток, а белки мышц — 180, отдельные ферменты печени — каждые 2—4 часа. Обмен веществ неотделим от процессов превращения энергии: потенциальная энергия химических связей сложных органических молекул в результате химических превращений переходит в другие виды энергии, используемой на синтез новых соединений, для поддержания структуры и функции клеток, температуры тела, для совершения работы и т.д. Все реакции обмена веществ и превращения энергии протекают при участии биологических катализаторов-ферментов. У самых разных организмов обмен веществ отличается упорядоченностью и сходством последовательности ферментативных превращений, несмотря на большой ассортимент химических соединений, вовлекаемых в обмен. В то же время для каждого вида характерен особый, закрепленный генетически тип обмена веществ, обусловленный условиями его существования.
Обмен веществ складывается из двух взаимосвязанных, одновременно протекающих в организме процессов — ассимиляции и диссимиляции, или анаболизма и ката-
Схема обмена веществ живого организма
КЛЕТКА
справочник школьника
ю
О)
268
биология
болизма. В ходе катаболических превращений происходит расщепление крупных органических молекул до простых соединений с одновременным выделением энергии, которая запасается в форме богатых энергией фосфатных связей, главным образом в молекуле АТФ. Катаболические превращения обычно осуществляются в результате гидролитических и окислительных реакций и протекают как в отсутствие кислорода (анаэробный путь — гликолиз, брожение), так и при его участии (аэробный путь — дыхание). Второй путь эволюционно более молодой и в энергетическом отношении более выгодный. Он обеспечивает полное расщепление органических веществ до СО2 и Н2О. Разнообразные органические соединения в ходе катаболических процессов превращаются в ограниченное число небольших молекул (помимо СО2 и Н2О); например, углеводы — в триозофосфаты и пируват. Конечные продукты азотистого обмена — мочевина, аммиак, мочевая кислота.
В ходе анаболических превращений происходит биосинтез сложных молекул из простых молекул-предшественников. Автотрофные организмы (зеленые растения и некоторые бактерии) могут осуществлять первичный синтез органических соединений из СО2 с использованием энергии солнечного света — фотосинтез.
Гетеротрофы синтезируют органические соединения только за счет энергии и продуктов, образующихся в результате катаболических превращений. Исходным сырьем для процессов биосинтеза являются простые органические соединения. Каждая клетка синтезирует характерные для нее белки, жиры, углеводы и другие соединения. Например, гликоген мышц синтезируется в мышечных клетках, а не доставляется кровью из печени.
Совокупность катаболических и анаболических реакций, протекающих в клетке' в любой данный момент, составляет ее метаболизм.
Катаболизм + Анаболизм = Метаболизм.
Различные обменные реакции приурочены к определенным частям клетки. Вся ферментативная система гликолиза локализуется в растворимой фракции цитоплазмы. В митохондриях идет биологическое окисление окислительным фосфорилированием (АДФ =* АТФ), в лизосомах — гидролитические ферменты, в рибосомах — синтез
справочник школьника 269
белка, а биосинтез липидов — в эндоплазматической сети И Т.Д.
В процессе эволюции организмы выработали тонкие регуляторные системы, обеспечивающие высокую степень упорядоченности и согласованности реакций и позволяю щие приспособиться к изменениям условий окружающей среды. Для всех организмов существуют в основном одинаковые системы регуляции, действующие на уровне клеточного обмена веществ.
Сравнительная характеристика аэробного и анаэробного / дыхания
Аэробное дыхание (окислительное фосфорилирование) Анаэробное дыхание (брожение)
Участвует Ог Не участвует Ог
Глюкоза распадается до СОг и Н2О Глюкоза распадается до триоз и других сложных органических соединений
Экзергонический процесс Экзергонический процесс
Используется до 50% химической энергии, заключенной в молекуле глюкозы Используется меньшая часть химической энергии
Характерно для большинства организмов Характерно для ряда микроорганизмов, а также для недифференцированных клеток и клеток опухолей
Ферменты локализованы в митохондриях Ферменты локализованы в цитоплазматическом матриксе
Высокоразвитые организмы обладают дополнительными регуляторными механизмами — нервными и гормональными. Гормоны выполняют в клетках и тканях контролирующие функции, либо непосредственно воздействуя на ферменты или их синтез, либо влияя на проницаемость клеточных мембран, функциональное состояние клеточных органоидов и систему циклических нуклеотидов. Атрофия тканей после повреждения соответствующих нервов указывает на важность нервной регуляции клеточного обмена веществ.
270
биология
ОБМЕН ИНФОРМАЦИЕЙ
Ученые считают, что жесты и мимика появились у наших далеких предков.задолго до возникновения звуковой речи и широко использовались для обмена информацией. По существу, это уже был язык, правда, относительно бедный и примитивный. Но если наши предки умели объясняться с помощью жестов и мимики, может быть, и животные о чем-то говорят между собой? Поводов для обмена информацией у животных сколько угодно. Дети должны знать своих родителей, а родителям необходимо отличать своих детенышей, узнавать их. Члены большой семьи или целого стада должны быть знакомы друг с другом. Чтобы не возникало ошибок, они подают друг другу особые знаки, своеобразный пароль. Сторожа стаи, обнаружив приближение какого-то существа, настораживаются, подают сигнал тревоги. Для члена стаи, возвращающегося из дальнего странствия, сигнал тревоги звучит как вопрос: кто идет9 И он торопится предъявить опознавательный знак.
Сигналы, заменяющие визитные карточки, есть у многих зверей. Тигрица, возвращаясь в логово, издает короткое Негромкое фырканье «ууф». Сигнал подается, чтобы успокоить тигрят. Многие птицы узнают по голосу своих детей. Птенцы фламинго, вылупившись из яйца, остаются в гнезде три-четыре дня. На крупных гнездовьях фламинго скапливается до полумиллиона, и в этой шумливой стае родители, возвращающиеся с кормежки, безошибочно находят своих детей. Для большинства животных удостоверением личности служит запах. У общественных насекомых (муравьев, пчел) каждая семья имеет собственный запах. Он и дает право на беспрепятственный доступ в собственный дом. По ритму песни узнают своих в брачный период птицы, кузнечики, сверчки. Песня птицы — очень красивое удостоверение личности. Для летающих насекомых удостоверением личности может стать писк или жужжание, возникающие от работы крыльев. Причем частота взмахов большей частью постоянная, и насекомые строго ее придерживаются. Птицы и амфибии владеют территорией и охраняют ее только в брачный период. У многих четвероногих территория закрепляется на всю жизнь. Из-за терри
справочник школьника 271
торий между животными нередко вспыхивают яростные драки. Чтобы избежать драк, многие животные оповещают, что территория занята. Медведи метят свои территории «запаховыми пограничными столбами». У индийских слонов специальные пахучие железы находятся впереди уха. Прогуливаясь по джунглям, слоны трутся о стволы деревьев — так они оставляют пахучие метки, чтобы отставшему члену стада было легче их найти. У оленей такие железы находятся около глаз. 'Олени оставляют метки на стволах деревьев, на уровне носа.
Особенно удобно метить свою охотничью территорию соболю. У него пахучие железки находятся на подошвах. Пограничные метки соболь устанавливает на ходу, метит не границы своего участка, а охотничьи тропы.
Особенно много поводов для обмена информацией возникает у членов одной семьи или стада. Детям необходимо уметь сказать своим воспитателям, что они голодны. Юные чайки бесцеремонно хватают родителей за клюв, и те вынуждены их накормить. Беспомощные птенцы многих видов, услышав приближение родителей, широко разевают рты, вытягивают шеи, трясут головками и пищат.
Ученые обнаружили многочисленные свистовые сигналы у дельфинов и индивидуальные оттенки в звуковой сигнализации. Невозможность использования в воде жестов и мимики для связи между дельфинами компенсировалась разнообразием звуковых сигналов.
ОБОНЯТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА(обонятельный анализатор) — морфофункциональная система, осуществляющая восприятие и анализ химических раздражителей, действующих на органы обоняния животных. Состоит из воспринимающего отдела, проводникового и центрального отделов. В слизистой оболочке полости носа расположено множество обонятельных рецепторов, имеющих булавовидную форму и снабженных ресничками. Именно эти реснички и принимают на себя молекулы пахучих веществ. Затем по нервным волокнам к мозгу направляются импульсы, сигнализирующие о запахе. Обонятельные рецепторы очень чувствительны — достаточно одной десятимиллионной доли грамма пахучего вещества, чтобы его воспринял человек. Скорость адаптации к разным запахам различна,
272
биология
она зависит также от концентрации пахучих веществ в воздухе. При больших концентрациях полной адаптации к некоторым запахам, по-видимому, не происходит. Обонятельный анализатор особенно быстро адаптируется к определенному запаху, другие запахи в это время продолжают восприниматься.
ОБОРОНИТЕЛЬНЫЕ РЕФЛЕКСЫ — защитные рефлексы, направленные на защиту организма от повреждающих факторов. В основе элементарных оборонительных рефлексов лежат безусловно-рефлекторные механизмы. Например, при защите дыхательной системы от попадания в нее инородных тел у млекопитающих возникают рефлексы кашля и чихания. При защите пищеварительной системы — рефлекс рвоты, при защите зрительного аппарата — рефлекс мигания. Более сложные оборонительные рефлексы направлены на защиту всего организма от опасности и могут проявляться агрессивно-оборонительным поведением — нападением или пассивно-оборонительным — затаиванием. В этих случаях при осуществлении оборонительных рефлексов основную роль выполняют сложные системы условных рефлексов. Оборонительные рефлексы, типичные для вида, проявляются на определенных этапах развития.
ОВЕС — хлебный злак, он занимает третье место по распространенности после пшеницы и ржи. Овес отличается от других злаковых своим соцветием — метелкой. Культурный овес «вышел» из сорняков, засоряя, а порой
справочник школьника 273
вытесняя злаковые культуры. Его зерно очень питательно, поэтому оно идет на выработку многих пищевых продуктов. Из овсяной муки пекут блины, лепешки, сладкое печенье.
Вкусна и каша из овсяной крупы, особенно дробленой, — «геркулес». У англичан это национальное блюдо, его почти все едят по утрам.
Овес — отличный корм для домашних животных. Используются не только зерна, но и стебли. Нередко на полях высеивают овес с бобовыми культурами для получения более качественного сена или травяной муки.
ОВЦЕБЫК (мускусный бык)
Несколько тысячелетий _____________
назад на территории нашего Се-
вера обитали овцебыки — круп- I итДи
ные травоядные животные, но затем они вымерли. И сейчас еще встречаются в тундре черепа и иГ другие кости ископаемых овце-быков. А вот на канадском севере
они сохранились до наших дней. Но там их постигла обынная судьба крупных травоядных. Их нещадно истребляли из-за ценных шкур и вкусного мяса. На Аляске овцебыки исчезли к 1870 году. В 1917 году правительство Канады взяло этих зверей под охрану. Северо-западнее Гудзонова залива в районе реки Телон был организован заповедник. В начале нашего века многие страны, на территории которых в далеком прошлом обитал овцебык, занялись акклиматизацией. Первая партия быков была привезена на Таймырский полуостров в 1974 году.
Овцебыки — неприхотливые животные. Эти великаны Арктики, достигающие полутонны веса, довольствуются малым — тем же лишайником, той скудной растительностью, которую дарит вечной мерзлоте полярное лето. По сравнению с ними наш северный олень — изнеженный гурман. Ему подавай корма побольше и посвежее, оттого и кочуют оленьи стада по тундре. Овцебыки же домоседы. Держатся вокруг одного места, добывая и зимой корм из-под снега. Ведут себя степенно, неторопливо. Впрочем, в этой их степенности виноваты во многом полярные
274 биология
холода. И вот почему. От крепких морозов овцебыков защищает добротная шуба из длинной шерсти. Девяноста сантиметров достигает она подчас, свисая с боков гигантов почти до земли. Среди длинных остей шерсти — плотный серовато-коричневый пуховый подшерсток. Шуба шубой, но энергию и тепло сохранять надо. Едят овцебыки мало, лишь пятой части корма, необходимого тем же оленям, хватает им с лихвой, чтобы поддержать жизнедеятельность организма. А чтобы зря не расходовать накопленную энергию, овцебыкам приходится быть степенными, неторопливыми, неуклюжими с виду. Но только до тех пор, пока вдруг не появится волчья стая. Учуяв серых разбойников, стадо мускусных быков занимает круговую оборону. Вот когда преображаются эти животные, на деле доказывая, что они смелые, решительные бойцы. Держат оборону до последнего, не пускаясь в бегство. Потому волки и предпочитают чаще атаковывать .отбившихся одиночных овцебыков. И что интересно, попавший в беду мускусный бык ищет выступ скалы или откос, защищающий с тыла. И тогда уж бьется до конца.
Самки овцебыков — внимательные, заботливые матери. Жирность молока у овцебыков достигает 11%. В первые дни самки кормят телят молоком часто и обильно, до 20 раз в сутки. В первые часы жизни теленок может следовать за матерью. Но большая активность наступает у него через два-три дня. Телята очень игривы. Уже через несколько суток после рождения они начинают знакомиться со сверстниками, заводить друзей, что способствует объединению в одну группу и самок.
ОДЕЖДА ЖИВОТНЫХ
У каждого животного есть своя давно устоявшаяся мода на одежду. Любой организм, как бы просто он ни был устроен, во что-то одет. Даже одноклеточные амебы, которые больше похожи на каплю густоватой жидкости, чем на живое существо, и те на своей поверхности имеют нечто напоминающее оболочку. Главное назначение коЖи — защита организма.
Толщина ее зависит от местообитания. Для водных жителей не нужна особенно толстая кожа. Другое дело суша. Наземным животным приходится кожу иметь по
справочник школьника 275
прочнее. Толщина кожи зависит также от размера животного. Маленькая мышка, если и заденет случайно за острый камень, не нанесет себе увечья: удар будет слишком слабым. Другое дело буйвол или слон. Сила их удара значительно больше. Тонкая кожа этого не выдержит. У слонов, носорогов и бегемотов она так толста и прочна, что пуля, выпущенная из охотничьего ружья, иногда ее не пробивает. Некоторые части тела, которые чаще подвергаются травмам, имеют специальные кожные нашлепки. У верблюдов кожа в два раза толще, чем у быка. Но и она не спасла бы животных от ожогов, не будь у них на груди и ногах огромных мозолей. Днем песок в пустыне накаляется до 60—70°. Верблюду горячий песок не страшен. Когда он ложится, то с грунтом соприкасаются только участки тела, покрытые мозолями. Такие же мозоли на подошвах предохраняют ноги от острых камней и раскаленного песка.
У обезьян другая забота: они любят посидеть. Одни для этого выбирают шероховатые стволы и ветви деревьев. Павианы много времени проводят среди скал и камней. На острые осколки не присядешь, и у большинства обезьян на задней части тела есть большие мозоли. Звери пользуются ими как походным переносным стулом.
Больше всего раны угрожают конечностям.
Плохо пришлось бы сухопутным животным, особенно крупным, если бы природа не снабдила их обувью. Мозолистые утолщения кожи на подошвах, когти и копыта — это все ороговевшие выросты верхнего слоя кожи.
Животные выбирают себе обувь в зависимости от того, где они живут и как привыкли передвигаться. Медведи, барсуки и др. наступают на всю стопу.
Другие животные ходят, опираясь только на пальцы. У собак и кошек пятка никогда не касается земли. Так удобнее бегать. Лошади, зебры, ослы, антилопы, газели, горные бараны и козероги при ходьбе касаются земли только самыми кончиками пальцев. Олени, антилопы опираются всего на два пальца, а лошади, ослы и зебры — даже на один. Поэтому копыта являются не обувью в полном смысле слова, а всего лишь напальчниками. В отличие от людей размер обуви животных не всегда соответствует их росту. Северные олени, лани, лоси, которым нередко приходится странствовать по глубокому снегу, по мягкой болотистой почве, чтобы не вязнуть, носят относительно
276 биология
большие, широкие копыта. Обитатели горных склонов и скал щеголяют в изящных маленьких копытцах. Ими удобнее цепляться за скалы.
Рыбы одели свое тело в броню, покрыв ее чешуей. Рыбья кольчуга — произведение внутреннего слоя кожи. У акул, скатов она имеет острые шипы. Чешуйки костистых рыб, как черепица, заходят друг на друга.
Кожа рептилий: ящериц, змей, крокодилов, черепах — покрыта роговыми щитками различной величины и формы. Они предохраняют тело от потери влаги и, как кольчуга древнерусского воина, которую немного напоминают, помогают спасаться от хищников. Защита от зубов, безусловно, ненадежная. Кожу ящерицы, покрытую слабенькими чешуйками, легко прокусить, ну а если зубы лисы или шакала по чешуйкам скользнут, то это уже шанс вырваться из пасти и удрать. У птиц чешуйками покрыты только ноги. Эти защитные чулочки предохраняют птичьи лапки от травм.
Самыми прочными доспехами обладают черепахи. У крупных черепах (а их вес может превышать полтонны) надежность брони столь велика, что Животные вполне могут сойти за небольшой танк.
Бронированные чудовища есть среди всех классов животных. Заковано в броню тело насекомых. Многие моллюски строят себе настоящие доты. Крупная группа млекопитающих — ящеры. Живут в Африке и на юге Азии. Все их тело покрыто роговыми чешуйками. В жаркое время дня ящер приподнимает чешуйки брони, проветривая тело, а при опасности сворачивается в тугой шар. Если у самки детеныш, она, сворачиваясь, помещает его внутрь шара. Роговая черепица ящеров, в отличие от броненосцев, не имеет костной основы. Случается, хищнику удается выломать из брони ящера одну-две чешуйки. На месте утраченных скоро вырастают новые.
Оказывается, можно обороняться и по-иному. У зайцев кожа очень тонкая, непрочная. Если лисица застанет косого врасплох и успеет в него вцепиться, это еще не гарантирует ей обеда. Рванувшись посильнее, заяц убегает, оставив в лисьих зубах кусочек своей кожи. При этом не возникает даже серьезного кровотечения, так как в заячьей коже сосудов немного, а образовавшаяся рана через несколько дней заживает
справочник школьника 277
Еще один вид защиты от врагов — иглы. Это опять образование верхнего кожного слоя. Пользуются иглами ехидны, ежи, дикобразы. Иглы держатся на теле древесного дикобраза не очень прочно, поэтому хищник, решившийся атаковать зверька, покидает поле боя с утыканной иглами мордой.
Отличным средством активной обороны служат и другие производные кожи: когти, клювы, рога. Насколько они могут быть эффективны, ясно при первом взгляде на голову буйвола или лапу хищника.
В процессе эволюции высшие животные нашей планеты приобрели очень важное приспособление: способность поддерживать постоянную температуру тела. Поддерживать температуру тела на уровне 39° в мороз — дело очень дорогое. Приходится «сжигать» в своем теле большое количество пищи. Экономить тепло помогает опять-таки кожа, ее особые органы: волосы и перья. Качество шубы зависит от того, где обитает животное, от времени года. К зиме шерсть становится в два раза гуще.
Среди зверей, постоянно живущих в воде, большинство совершенно голы! Их тело согревает подкожная жировая клетчатка.
ОДНОДОЛЬНЫЕ
Принято общепризнанное деление цветковых на два класса — однодольные и двудольные. Для растений класса однодольных характерен комплекс признаков:
1) зародыш семени с одной семядолей;
2) раннее отмирание главного корня и развитие придаточных корней;
3) листья с параллельнонервным или дугонервным жилкованием;
4) большинство однодольных — травянистые растения;
5) в стебле с рассеянно расположенными закрытыми пучками отсутствует камбий и вторичное утолщение.
Однодольные доставляют человечеству основной продукт питания — хлеб, что и определяет практическое значение их в целом. Самое многочисленное семейство класса однодольных — это злаковые и лилейные.
Лилейные — многолетние травы с корневищами, луковицами, клубнелуковицами, реже — древовидные растения
278
биология
(алоэ, драцены). Плод — коробочка (у тюльпана) или ягода (у ландыша). Цветки одиночные (у тюльпана) или собранные в соцветия — шаровидные (у лука) и кисть (у лилий). Большинство лилейных опыляются насекомыми, некоторые — ветром. К лилейным относятся ценные продовольственные растения (лук, чеснок, спаржа) и многие декоративные растения с красивыми и душистыми цветками (разные виды лилий, гиацинты).
Среди лилейных встречаются и лекарственные растения (ландыш, купена, вороний глаз).
Ландыш майский обладает простым околоцветником, листочки которого срослись. Цветки собраны в кисть. Плод у ландыша майского — ягода. Во всех частях растения содержатся гликозиды сердечного действия. Поэтому препараты из ландыша майского применяют для лечения заболеваний сердечно-сосудистой системы, часто в сочетании с препаратами валерианы и боярышника. А в парфюмерной промышленности из растения готовят эссенцию для духов.
Крупная черно-синяя ягода вороньего-глаза и вправду напоминает блестящий глаз какой-то птицы. Именно птицы употребляют мякоть плода. Попутно птицы разнесут по лесу семена. А для зверей и человека вороний глаз ядовит, и горечью своих ягод он «честно» предупреждает их об этом.
Подснежники. Людей всегда изумляла способность подснежников расти под снегом. Так называют все растения, цветущие ранней весной. В соке этих растений много сахаров, которые не дают им замерзнуть.
Тюльпаны — всем известные декоративные растения, цветущие весной, относятся к лилейным, классу однодольных. Дикорастущие тюльпаны распространены в Евразии и Северной Африке. Разнообразны они в горах и предгорьях Средней Азии и в Казахстане. Тюльпан — это луковичное растение. Как и во всех луковицах, в луковице тюльпана можно увидеть донце — видоизмененный стебель и чешуи — видоизмененные листья. Длинные корни луковичным растениям не нужны, поскольку запас воды и питательных веществ накапливается в самой луковице. Тюльпаны — растения засушливых мест обитания. Лето, осень и зиму они существуют в виде луковиц. Весной развиваются надземные побеги.
справочник школьника
279
Тюльпаны разводят как декоративные растения. Первые культурные тюльпаны были завезены в Европу в XVI веке из Константинополя. В настоящее время известно более 4000 сортов тюльпанов. Промышленное выращивание культуры этого растения очень сильно развито в Голландии.
В первый послевоенный год (1946) в Москву в адрес Большого театра пришла посылка. В ней оказались луковицы тюльпанов. Прислал их из Голландии цветовод Карл Лефебр, который был большим поклонником русского балета. Луковицы были высажены в сквере перед театром. Это были тюльпаны новой группы, полученные Лефебром от скрещивания старинных садовых сортов с дикими среднеазиатскими тюльпанами, и именно привлечение «дикарей» — устойчивых, ярких — обусловило успех работы. «Дикари» оздоравливают сорта тюльпанов от болезни и вредителей.
ОДНОДОМНЫЕ РАСТЕНИЯ — растения, у которых однополые цветки мужские (тычиночные) и женские (пестичные) находятся на одном растении. К однодомным растениям относят огурцы.
Обоеполые цветки — те, у которых есть тычинки и пестики.
Но у некоторых растений одни цветки имеют только пестики — пестичные цветки, а другие — только тычинки — тычиночные цветки. Такие цветки называют раздельнополыми.
Коноплю, тополь, иву называют двудомными растениями, так как у них тычиночные цветки расположены на одних растениях, а пестичные на других. Двудомны некоторые виды осок.
ОКСИГЕМОГЛОБИН — оксигенированный гемоглобин, соединение гемоглобина с молекулярным кислородом; переносит О2 от органов дыхания к тканям и определяет ярко-красный цвет артериальной крови. Относительное содержание оксигемоглобина в крови зависит от парциального давления кислорода. При высоком парциальном давлении кислорода (в капиллярах легких) соеди
280 биология
нение гемоглобина на 95% находится в форме оксигемоглобина. Резкое падение парциального давления кислорода в тканевых капиллярах в результате быстрой диффузии кислорода в ткани превращает оксигемоглобин в гемоглобин. Этому способствует высокое содержание в тканях углекислого газа.
Оксигемоглобин обладает свойствами слабой кислоты, что имеет важное значение в поддержании постоянства реакции крови (pH).
Гемоглобин способен образовывать соединение с углекислым газом. Этот процесс происходит в капиллярах тканей. В капиллярах легких, где содержание углекислого газа значительно меньше, чем в капиллярах тканей, соединение гемоглобина с углекислым газом распадается.
Таким образом, гемоглобин переносит не только кислород от легких к тканям. Он участвует и в переносе углекислого газа.
При напряженной мышечной работе поглощение кислорода тканями возрастает в 10 раз.
ОЛЕНИ, парнокопытные. Когда мы слышим слово «олень», перед нашим мысленным взором возникает крупное благородное животное на стройных ногах и с высоко поднятой головой, увенчанной великолепны
ми рогами. Так действительно выглядят самцы благородных оленей и их многочисленных разновидностей. Самка менее импозантна, но тоже красива.
Благородный олень — типичный представитель настоящих оленей. Когда-то он был широко распространен в Евразии, Северной Африке и Северной Америке. Вполне естественно, что олени, долго жившие в полной изоляции, постепенно меняли облик. Сейчас выделяют много подвидов благородного оленя, внешне сильно отличающихся друг от друга.
Широкой известностью пользуются европейский и кавказский; живущий в Средней Азии бухарский; сибирский марал, дальневосточный изюбрь. Благородные олени
справочник школьника 281
встречаются в лесах: от южной границы тайги на севере до субтропических лесов на юге. Едят все — от древесной коры до лишайников и побегов сосны. Но там, где природа богата кормами, предпочитают свежую зелень. Расселению оленей на север препятствуют скудность кормов, обилие снега. Глубокий снег — кормовое бедствие. Живут олени небольшими стадами по 3—6 голов, состоящими из взрослой самки и ее разновозрастного потомства. Зимой образуются более крупные смешанные стада, куда допускаются и самцы. В брачный период возникают гаремы из самца и 3—20 самок. В это время самцы на зорях ревут, высоко подняв голову и закинув назад рога. Роют копытами землю, вытаптывают небольшие площадки-точки, ломают ветви деревьев, трутся рогами о стволы, валяются в грязи. Когда появляется соперник, начинается бой, хотя до серьезных стычек дело не доходит. При появлении более сильного оленя хозяин гарема умолкает и, цыкнув на жен, чтобы ничем не выдали себя, спешит увести. Примерно так же ведут себя самцы других видов настоящих оленей. Менее драчливы лоси. Детеныши рождаются в укромных местах, малыши лежат затаившись, а мать ходит невдалеке, приближаясь к малышу только в момент кормления. Через неделю оленята настоящих оленей начинают сопровождать мать и не позже чем через месяц принимаются за траву.
К концу года на лбу у «мальчиков» появляются пеньки. До шести лет рога увеличиваются и тяжелеют. От волков олени защищаются копытами и рогами.
Косули относятся к самым маленьким европейским оленям.
Косуля изящна и грациозна. Водится она в светлых лесах, где есть большие поляны, поросшие густой травой. Встречается это животное в кустарниковых и тростниковых зарослях по берегам степных рек и озер. Питаются косули травой, ветками деревьев, ягодами черники, земляники, брусники. Не отказываются от каштанов, желудей и грибов, но в отличие от лосей кору не едят. В поисках-желудей косуля иногда раскапывает глубокий снег. Летом от жары животное прячется в траве или кустах. Но стоит набрести на ее лежку, стремительно уносится прочь.
Лань — небольшой олень с рогами-лопатами, украшенными по заднему краю отростками. Типичные места ее обитания — страны Средиземноморья. Сейчас ареал вое-
282
биология
станавливается за счет искусственного расселения. В России ее нет. Лань во всяком возрасте одета в пятнистую шубку. Обычно у взрослых оленей приняты однотонные одежды, а пятнистость детей у одетых более строго родителей — явление обыденное. Пятнистые шкуры взрослых ланей помогают им оставаться незаметными. Однако этот вид маскировки хорош лишь для вечнозеленых лесов. В зоне умеренного климата, где деревья к зиме сбрасывают листву, пятнистая шкура с наступлением холодов теряет свое защитное значение. Пятнистым ланям приходится дважды «переодеваться», то есть сезонно.
Пятнистые олени восстановлены и спасены через заповедники на территории России. Этот олень легко привыкает к разным климатическим условиям. В крупных оленесовхозах выращивают пятнистых оленей для получения пантов (срезают молодые рога), которые идут затем на производство пантокрина.
Северный олень встречается на Севере в диком состоянии и хорошо приспособлен к местным условиям. Густой зимний мех. широкие и глубоко расщепленные копыта, а также хорошо развитые боковые пальцы с копытцами позволяют северному оленю переносить трудные условия длинной арктической зимы. Благодаря строению копыт ноги оленя получают широкую площадь опоры и поэтому не проваливаются в снег. Разгребая копытами снег, олень и в зимнее время может добыть из-под него лишайник ягель, который и является его обычным кормом и даже получил поэтому название «олений мох». Дикие олени поддаются одомашниванию. Не одно столетие служит северный олень местным жителям. Олень — средство передвижения, шкуры служат одеждой и для постройки юрт; мясо, молоко оленей идут в пищу.
Северные олени всегда держатся стадами и очень общительны. На пустынных пространствах многоснежной тундры, бедной растительностью, стадам животных прожить легче, чем в одиночку. В стаде можно укрыть оленят от волков, спокойнее отдохнуть.
Домашние олени похожи на диких и внешне, и по образу жизни, и по поведению. Они легко дичают, когда осенью во время миграций стада диких оленей подходят к домашним, часть животных смешивается, переходит из стада в стадо, а потом дикие идут дальше и уводят с собой
справочник школьника
283
сородичей, прирученных человеком. Дикий северный олень — один из многочисленных видов копытных животных в нашей стране.
Рога оленей не похожи на рога других животных. Они образуются на специальных выростах лобной кости — так называемых пеньках. Рога не достаются оленям на всю жизнь: каждый год звери сбрасывают старые рога, а на их месте затем вырастают новые, которые никогда не бывают точной копией предыдущих. У молодых животных рога маленькие и неветвистые. С возрастом, по мере возмужания оленя, рога становятся больше, тяжелей, на них появляются новые отростки. А когда самцы стареют, новые рога вырастают более простыми, чем были в расцвете сил. Рогами щеголяют только самцы, за единственным исключением: головы северных оленей — и самок, и самцов — увенчаны большими рогами, причем самки пользуются ими на несколько месяцев в году дольше, чем самцы.
Рога оленей — это костные отростки, не покрытые роговым чехлом, как у быков, коз. Когда олени сбрасывают свои рога, вершинка костного пенька обрастает хрящом, который снаружи покрыт кожей с шерсткой, похожей на бархат. Из этой хрящевидной ткани со скоростью до 1 см в сутки и растут рога. Они снабжены кровеносными сосудами и нервными волокнами. Молодые рога (их называют пантами) на ощупь мягкие и теплые. Их легко повредить, к тому же они очень чувствительны не только к механическим повреждениям, но и к укусам мошки. Окостеневают рога постепенно, снизу вверх. После этого кожа на рогах лопается и отпадает. Олени стараются ускорить очистку рогов и трутся ими о стволы и ветви деревьев. На поверхности рогов, полностью очистившихся от кожи, видны продольные извитые бороздки, углубления — следы нервных волокон, сосудов, питавших растущий рог. После окончания брачного периода рога сбрасываются, и только самки северного оленя пользуются ими всю долгую зиму.
ОНДАТРА — мускусная крыса. Ондатру, уроженку Северной Америки, впервые завезли в Россию в 1928 году. Область распространения ондатры — от границ Финляндии до Дальнего Востока. Плотность обитания зависит от кормовой базы. Ведет ондатра полуводный образ жизни.
284
биология
Хотя форма тела не располагает к скоростному передвижению в воде, ондатра при тихом ходе вынослива и является хорошим ныряльщиком; без воздуха может обходиться до двенадцати минут. Мех окрашен сверху в нежно-коричневый цвет. Мех густой, очень плотный и пышный. В воде ондатра покрывается пузырьками воздуха, мех от этих пузырьков серебрится, оставаясь сухим. Для сохранения «влагоупорности» меха зверек постоянно следит за ним: смазывает жировыми выделениями, расчесывает. Есть у ондатры и приспособление к «амфибиотическому» образу жизни: повышенное содержание в крови гемоглобина, а в мышцах — миоглобина создает дополнительные резервы кислорода, отчего она может находиться более продолжительное время под водой. Ондатра любит тихие водоемы с обилием водных и прибрежных растений. Жилища устраивает в норах и по берегам или в хатках, которые возвышаются на кочках водоема. Основной корм ондатры — сочные корневища, побеги осоки и др. растения. Если растительного корма мало, может отлавливать мальков, моллюсков.
Зверек осторожен и при слабом зрении и обонянии полагается в основном на тонкий слух. Ведет сумеречный образ жизни. Очень трудолюбивы эти зверьки. Срезанные острыми зубами растения буксируют к берегу, где часть съедают на кормовых площадках, а другую часть прячут в хатки про запас. Особенно активны они осенью: строят дополнительные норы и хатки, запасают на зиму корм, много едят и сильно жиреют. Упорно готовятся к зиме. Хатки ондатра строит из крупных стеблей сухих растений. Гнездовая камера — внутри копны, а вход в нее — снизу, под водой. Весеннее половодье учитывается ондатрой, поэтому есть и береговые норы. Весной рождается до 12 детенышей. Рождаются слепыми и почти голыми, с красноватым брюшком, растут быстро. Ондатрята очень живучи. Будучи еще безволосыми, они способны подолгу находиться в холодной воде и не простужаться. В августе бывает второй помет. Самцы активнейшим образом участвуют в выращивании детенышей. Природа не одарила ондатру смышленостью, условные рефлексы у нее вырабатываются с трудом. Осенью она селится где придется, не учитывая глубины водоемов. Ей важно лишь, чтобы был сиюминутный корм и дом. Отсюда большая смертность в зимний период и весной. Высокая плодовитость, невзыскатель
справочник школьника 285
ность к пище, активный образ жизни словно бы специально существуют для восполнения многочисленных потерь ондатрового поголовья. При разумном регулировании численности ондатры она не причиняет вреда водоемам. Ондатра остается ценным пушным зверьком.
ОПЫЛЕНИЕ — перенос пыльцы с пыльников на рыльце пестика (у цветковых растений) или на семяпочку (у голосеменных). После опыления из пылинки развивается пыльцевая трубка, которая растет в сторону завязи и доставляет мужские половые клетки — спермин — в яйцеклетку, находящуюся в семяпочке, где и происходит оплодотворение и развитие зародыша. У цветковых растений существует перекрестное опыление и самоопыление (пыльца переносится на рыльце пестика этого же цветка).
Перекрестное опыление имеет биологическое преимущество перед самоопылением, так как приводит к новым комбинациям признаков у дочернего организма. С другой стороны, самоопыление способствует стабилизации признаков вида. Многим видам растений свойственно только самоопыление, у других оно проявляется в случае, когда по каким-либо причинам (неблагоприятные климатические условия и т.д.) не происходит перекрестного опыления. В процессе эволюции у растений появились приспособления, способствующие перекрестному опылению: раздельнополость цветков и особенно растений (есть растения двудольные — тополь, ива), неодновременное созревание в обоеполых цветках пыльников и пестиков. Перекрестное опыление осуществляется с помощью животных, птиц, насекомых, ветра, воды. В процессе эволюции у животных (главным образом насекомых) и растений выработались множество взаимных приспособлений, содействующих опылению. Во многих случаях изменение их признаков шло совместно. Цветение растений тесно связано с определенными стадиями развития насекомых-опылителей. Одни растения, например клевер, узко приспособлены к опылению шмелями.
Крупные одиночные цветки, собранные в соцветия мелкие цветки, яркая окраска лепестков или листочков простого околоцветника, аромат нектара — признаки на-секомоопыляемых растений. Цветки душистого табака рас-
286
биология
Самоопыление Перекрестное опыление
крываются только с наступлением сумерек. Они сильно пахнут, привлекая ночных бабочек.
Ветроопыляемые растения чаще растут большими скоплениями — заросли берез, рощи орешника. Рожь, пшеницу человек высеивает на больших пространствах земли.
У ветроопыляемых растений созревает очень много пыльцы, и цветки у них не бывают яркими, крупными. Обычно цветки мелкие, собраны в соцветия. Цветут такие растения часто до распускания листьев, или же их соцветия высоко поднимаются над листьями (злаки, осока). У подорожника его цветки могут опыляться и насекомыми, и ветром.
Искусственное опыление осуществляет человек, целенаправленно перенося пыльцу с одного на другой цветок. Оно осуществляется с разными целями: например, для получения новых сортов, для устойчивости к заболеваниям, для изменения окраски венчика цветка и т.д.
ОРАНГУТАНЫ — род человекообразных обезьян. Орангутан — малайское слово. В переводе означает лесной человек. Эта крупная обезьяна и впрямь похожа на человека.
справочник школьника
287
Жизнь орангов изучена мало. Орангутаны принадлежат к отряду приматов. Водятся они только на островах Юго-Восточной Азии — Суматре и Калимантане.
Раньше орангутаны были широко распространены по всей территории этих островов. Но интенсивный отлов обезьян для зоопарков и охота на них привели к печальному результату. Теперь орангутанов можно встретить только в некоторых районах Суматры и Калимантана.
Обитают оранги в тропических лесах. Живут на деревьях. Густые кроны дают им все — и еду, и укрытие, и место для игр и отдыха. Держатся обезьяны небольшими группами, состоящими обычно из одного самца и нескольких самок с детенышами. Орангутаны-малыши живут с матерью лет до четырех. Мать оберегает их на первых порах, обучает. Потом подростки учатся многому друг от друга, осваивая искусство жизни в стаде.
Оранги — растительноядные животные. Они едят разные сочные плоды, кору, листья деревьев, хотя не брезгуют яйцами птиц, да и самими птицами.
Спят орангутаны много, по 14 часов в сутки. Для отдыха они устраивают себе гнезда на высоте 10—12 метров в развилках больших деревьев. В однажды построенное гнездо оранги редко возвращаются во второй раз.
Молодые орангутаны — жизнерадостные озорные существа. Способность к подражанию и элементарному мышлению характерна для всех человекообразных обезьян. Орангутаны — не исключение. Некоторые исследователи утверждают, что орангов можно без особого труда научить сидеть за столом, есть вилкой, наливать и пить молоко из чашки. Орангутана можно научить ездить на велосипеде, забивать гвозди молотком, отпирать и запирать ключами замки. В опытах с орангутанами было отмечено, что есть среди них и прилежные ученики, обладающие хорошей памятью. Один из орангутанов из связки разных ключей выбирал нужный ключ с такой же легкостью, как и человек. Все эти качества играют важную роль в жизни обезьяны в природе. Подражая взрослым животным, молодые обезьяны учатся находить пищу, обороняться от врагов, ухаживать за потомством, строить гнезда, иначе не выжить в тропических лесах.
288
биология
Самцы завоевывают руку и сердце своих избранниц песней, больше похожей на вибрирующий рев и ворчание. Матери обожают своих отпрысков.
ОРГАНОИДЫ КЛЕТКИ — постоянные клеточные структуры, клеточные органы, обеспечивающие выполнение специфических функций в процессе жизнедеятельности клетки — хранение и передачу генетической информации, перенос веществ, синтез и превращения веществ и энергии, деление, движение и др. К органоидам клеток эукариот относят хромосомы, клеточную мембрану, митохондрии, комплекс Гольджи, эндоплазматическую сеть, рибосомы, микротрубочки, микрофиламенты, лизосомы; в животных клетках присутствуют также центриоли, микрофибриллы, а в растительных — свойственные только им пластиды. Иногда к органоидам клеток эукариот относят и ядро в целом. Прокариоты лишены большинства органоидов, у них имеются лишь клеточная мембрана и рибосомы, отличающиеся от цитоплазматических рибосом клеток эукариот. В специализированных эукариотных клетках могут быть сложные структуры, в основе которых находятся универсальные органоиды, например микротрубочки и центриоли — главные компоненты жгутиков и ресничек. Микрофибриллы лежат в основе тоно- и нейрофибрилл. Специальные структуры одноклеточных, например жгутики и реснички (построены так же, как у клеток многоклеточных), выполняют функцию органов движения.
Чаще в современной литературе термины «органоиды» и «органеллы» употребляют как синонимы.
Структуры, общие для животных и растительных клеток
Схематическое изображение Структура Функции
Плазматическая мембрана (плазмалемма, клеточная мембрана) Два слоя липида (бислой) между двумя слоями белка Избирательно проницаемый барьер, регулирующий обмен между клеткой и средой
справочник школьника
289
Схематическое изображение Структура Функции
Ядро Самая крупная органелла, заключенная в оболочку из двух мембран, пронизанную ядерными порами Содержит хроматин — в такой форме раскрученные хромосомы находятся в интерфазе Содержит также структуру, называемую ядрышком Хромосомы содержат ДНК — вещество наследственности ДНК состоит из генов, регулирующих все виды клеточной активности Деление ядра лежит в основе размножения клеток, а следовательно, и процесса воспроизведения В ядрышке образуются рибосомы
Эндоплазматический ретикулум (ЭР) Система уплощенных мембранных мешочков — цистерн — в виде трубочек и пластинок Образует единое целое с наружной мембраной ядерной оболочки Если поверхность ЭР покрыта рибосомами, то он называется шероховатым По цистернам такого ЭР транспортируется белок, синтезированный на рибосомах. Гладкий ЭР (без рибосом) служит местом синтеза липидов и стероидов
Рибосомы Очень мелкие органеллы, состоящие из двух субчастиц — большой и малой. Содержат белок и РНК приблизительно в равных долях. Рибосомы, обнаруживаемые в митохондриях (а также в хлоропластах — у растений), еще мельче Место синтеза белка, где удерживаются в правильном положении различные взаимодействующие молекулы Рибосомы связаны с ЭР или свободно лежат в цитоплазме Много рибосом могут образовать полисому (полирибосому), в которой они нанизаны на единую нить матричной РНК
10 Биология
290
биология
Схематическое изображение Структура Функции
Митохондрии Митохондрия окружена оболочкой из двух мембран, внутренняя мембрана образует складки (кристы) Содержит матрикс, в котором находятся небольшое количество рибосом, одна кольцевая молекула ДНК и фосфатные гранулы При аэробном дыхании в кристах происходит окислительное фосфорилирование и перенос электронов, а в матриксе работают ферменты, участвующие в цикле Кребса и в окислении жирных кислот
Аппарат Гольджи Стопка уплощенных мембранных мешочков — цистерн На одном конце стопки мешочка непрерывно образуются, а с другого — отшнуровы-ваются в виде пузырьков Стопки могут существовать в виде дискретных дик- тиосом, как в растительных клетках, или образовывать пространственную сеть, как во многих животных клетках Многие клеточные материалы, например ферменты из ЭР, претерпевают модификацию в цистернах и транспортируются в пузырьках Аппарат Гольджи участвует в процессе секреции, и в нем образуются лизосомы
Лизосомы Простой сферический мембранный мешочек (мембрана одинарная), заполненный пищеварительными (гидролитическими) ферментами Содержимое кажется гомогенным Выполняют много функций, всегда связанных с распадом каких-либо структур или молекул
Микротельца Органелла не совсем правильной сферической формы, окруженная одинарной мембраной Содержимое имеет зернистую структуру, но иногда в нем попадается кристаллоид, или скопление нитей Все микротельца содержат каталазу — фермент, катализирующий расщепление пероксида водорода. Все они связаны с окислительными реакциями
справочник школьника
291
Схематическое изображение Структура Функции
Клеточная стенка, срединная пластинка, плазмодесмы.
клеточная стенка Жесткая клеточная стенка, окружающая клетку, состоит из целлюлозных микрофибрилл, погруженных в матрикс, в состав которого входят другие сложные полисахариды, а именно гемицеллюлозы и пектиновые вещества. У некоторых клеток клеточные стенки претерпевают вторичное утолщение Обеспечивает механическую опору и защиту Благодаря ей возникает тургорное давление, способствующее усилению опорной функции Предотвращает осмотический разрыв клетки. По клеточной стенке происходит передвижение воды и минеральных солей Различные модификации, например пропитывание лигнином, обеспечивают выполнение специализированных функций
средняя пластинка Тонкий слой пектиновых веществ (пектатов кальция и магния) Скрепляет друг с другом соединение клетки
плазмодесма Тонкая цитоплазматическая нить, связывающая цитоплазму двух соседних клеток через тонкую пору в клеточной стенке. Пора выстлана плазматической мембраной Сквозь пору проходит десмотубу-ла, часто соединенная на обоих концах с ЭР Объединяют пррто-пласты соседних клеток в единую непрерывную систему — сим-пласт, по которой происходит транспортировка веществ между этими клетками
Хлоропласт Крупная, содержащая хлорофилл пластида, в которой протекает фотосинтез Хлоропласт окружен оболочкой из двойной мембраны и заполнен студенистой стромой В строме находится система мембран, собранных в стопки, или граны В ней же В этой органелле происходит фотосинтез, то есть синтез сахаров и других веществ из СОг и воды за счет световой энергии, улавливаемой хлорофиллом Световая энергия превращается в химическую
292
биология
Схематическое изображение Структура Функции
может отлагаться крахмал. Кроме того, строма содержит рибосомы, кольцевую молекулу ДНК и капельки масла
Крупная центральная вакуоль Мешок, образованный одинарной мембраной, которая называется тонопластом В вакуоли содержится клеточный сок — концентрированный раствор различных веществ, таких, как минеральные соли, сахара, пигменты, органические кислоты и ферменты. В зрелых клетках вакуоли обычно бывают большими Здесь хранятся различные вещества, в том числе и конечные продукты обмена. От содержимого вакуоли в сильной степени зависят осмотические свойства клетки. Иногда вакуоль выполняет функции лизосом
Сравнительная характеристика РНК и ДНК
Признаки РНК ДНК
Местонахождение в клетке Ядро, рибосомы, цитоплазма, митохондрии, хлоропласты Ядро, митохондрии, хлоропласты
Местонахождение в ядре Ядрышко Хромосомы
Строение макромолекулы Одинарная полинуклео-тидная цепочка Двойной неразветвлен-ный линейный полимер, свернутый правозакрученной спиралью
Мономеры Рибонуклеотиды Дезоксирибонуклеотиды
Состав нуклеотида Азотистое основание (пуриновое — аденин, гуанин, пиримидиновое — урацил, цитозин); рибоза (углевод)’ остаток фосфорной кислоты Азотистое основание (пуриновое — аденин, гуанин, пиримидиновое — тимин, цитозин); дезоксирибоза (углевод): остаток фосфорной' кислоты
справочник школьника
293
Признаки РНК ДНК
Типы нуклеотидов Адениловый (А), гуаниловый (Г), уридиловый (У), цитидиловый (Ц) Адениловый (А), гуаниловый (Г), тимидиловый (Т), цитидиловый (Ц)
Свойства Не способна к самоудвое-нию. Лабильна Способна к самоудвое-нию по принципу комплементарное™ (редупликации); А-Т, Т-А, Г-Ц, Ц-Г Стабильна
Функции Информационная (иРНК) — передает код наследственной информации о первичной структуре белковой молекулы; рибосомальная (рРНК) — входит в состав рибосом; транспортная (тРНК) — переносит аминокислоты к рибосомам; митохондриальная и пластидная РНК — входят в состав рибосом этих органелл Химическая основа хромосомного генетического материала (гена); синтез ДНК, синтез РНК, информация о структуре белков
ОРИЕНТАЦИЯ ЖИВОТНЫХ — биоориентация, способность животных определять свое положение в пространстве, среди особей того же или другого видов. Ориентация животных — сложный процесс, включающий получение информации о внешнем мире по разным каналам связи (рецепторным системам), ее обработку, сопоставление в ЦНС (центральной нервной системе) и формирование ответной реакции. Причем обработка сигналов состоит из распознавания образа и определения положения источника сигнала по отношению к организму Способы ориентации — результат приспособленности к определенным экологическим условиям, в зависимости от которых у конкретных групп животных преимущественное развитие имеют те или иные механизмы и системы получения информации о внешнем мире. Многие насекомые ориентируются по поляризованному свету, некоторые воспринимают ультрафиолетовые лучи. Птицы и млекопитающие способны ориентироваться не только по множеству земных ориентиров, но и по положению Солнца, Луны,
294
биология
звезд (астронавигация). Инстинкт дома объясняется запоминанием характерных особенностей ландшафта, то есть в запоминании участвуют и органы чувств. Многие животные ориентируются по запахам при поисках пищи, брачного партнера, миграциях и расселении. Самцы некоторых бабочек (павлиноглазок и др.) способны находить по запаху самку на расстоянии до 10 км. Акустическая ориентация имеет преимущества в водной среде и биотопах с густой растительностью, где возможности зрения ограничены. Многие хищники (летучая мышь, лиса) находят и ловят добычу по слуху. Совы по шороху определяют местоположение грызуна на расстоянии до 20 метров с точностью до одного градуса. Терморецепция — восприятие излучения тепла добычей — используется охотящимися в норах на грызунов ямкоголовыми змеями (удавы, щитомордники), имеющими особый терморецептор на морде в виде ямки, закрытый пленкой (способны воспринимать колебания температуры воздуха в тысячные доли градуса). Насекомые (мухи, жуки, термиты, муравьи), птицы, водные млекопитающие ориентируются по магнитному полю Земли, рыбы с помощью органов боковой линии тела ориентируются по направлениям тока воды. Ориентация животных всегда результат сопоставления информации, полученной по разным каналам связи из внешней среды. Ориентационное поведение особи корректируется с членами по популяции, стаду, стае, колонии. Этим объясняется преимущество группового образа жизни при миграциях, во время размножения, в период роста молодняка.
ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ РЕФЛЕКСЫ - врожденные реакции организма животных на любое воздействие, осуществляемые центральной нервной системой. С ориентировочных рефлексов начинается любой сложнорефлекторный акт организма. Ориентировочный рефлекс не имеет специальных рефлексогенных зон и может быть вызван различными раздражителями. Прежде всего при ориентировочных рефлексах включаются сема-тические реакции, которые внешне могут проявляться в повороте глаз, ушей, головы в сторону неожиданного сигнала, а иногда и в виде затаиваний. Эти реакции сопровождаются изменением частоты дыхания, сердечных
справочник школьника
295
сокращений, расширением или сужением кровеносных сосудов. Организм подготавливается для срочного выполнения новых рефлекторных реакций. У всех исследованных млекопитающих существуют определенные сроки формирования ориентировочных рефлексов. Например, у животных, рождающихся зрячими, ориентировочные рефлексы проявляются в первые дни жизни, у слепых детенышей — позднее: новорожденные щенки реагируют на свет на 19-й день. Ориентировочные рефлексы переходят в определенные формы исследовательского поведения животных, особенно в незнакомых ему местах.
ОРЛЫ — род крупных птиц семейства ястребиных. К орлам от- k[Lf |А носятся беркут, могильник, степ- ЯЛК iUJ
ной, большой и малый Мая UEh
подорлики. ijw НЮИ?
Степные орлы. Еще не очень давно, в начале века, орлы были обычными птицами в степной зоне. Сейчас значительно сокра-тился их ареал, упала и числен-ность этих птиц. Размах крыльев до 2.5 метров. В степи выполняют роль санитаров. Иногда степные орлы устраивают гнезда прямо на земле. Оно скорее напоминает загон: в середине пустота, а края выложены из самых необычных предметов. Строя дом, орлы стаскивают все, что попадается на глаза: в степи плохо со строительным материалом. В лесостепной зоне орлы строят более комфортабельные гнезда. В кладке 1—2 птенца. От зари до зари приходится летать родителям за пропитанием, подолгу парить в синеве летнего неба, незаметно подкрадываться к сусликам. Степные орлы — ловцы сусликов. Орлы выжидают появления сусликов из норы, сливаясь с землей в неподвижный «камень». При появлении суслика «камень» внезапно оживает и на мгновение парализует волю жертвы, а бегает орел не хуже собаки.
Орел-могильник. В европейских странах могильника называют императорским или королевским орлом. Почему же везде императорский, а у нас — могильник? До сих пор
296
биология
существует лишь одно предположение по поводу этого почти зловещего названия: будто в старину любили сиживать орлы на степных могильных курганах. Видимо, современное название появилось после первых путешествий отечественных зоологов по Казахстану, ибо чаще всего видели этого орла и его гнезда на деревьях возле каменных и саманных мавзолеев, разбросанных по всему Приаралыо.
Гнездо у могильника всегда на дереве. В бору — на вершине самой высокой сосны, в пустыне — на саксауле, на колючем мхе. Первое гнездо молодой пары невелико, но из года в год достраивается до таких размеров, что в нем, не теснясь, может встать десяток взрослых орлов. В семейном укладе орел — охотник, он немного помогает в строительстве, немного в насиживании, но основная обязанность в течение гнездового периода — добывание корма, охота. Орлица в период насиживания живет на готовом корме. Ловят орлы сусликов, диких уток, мелких птиц, довольствуются свежей падалью и охотно становятся стервятниками. Прямое истребление могильникам не грозит, но спугнутая с гнезда орлица не защищает свое гнездо от разграбления вороньем, если поблизости будут люди. Вторую кладку яиц не делают. Поэтому гнездовья птиц должны охраняться.
ОСЕТРОВЫЕ РЫБЫ
Осетровые — уцелевшие остатки очень древнего отряда костнохрящевых рыб — группы, которая существовала еще в девонский период одновременно с древними хрящевыми рыбами-аклами, тогда как процветающие в нашу эпоху костистые появились только в середине мезозоя.
Осетры вместе со своими близкими родичами — белугой, севрюгой и стерлядью — с давних пор славятся у нас своими высокими гастрономическими качествами; вместе с тем рыбы семейства осетровых представляют большой интерес для «чистой науки». Получен плодовитый гибрид белуги и осетра — бестер.
Что же это за рыба — бестер? По внешнему облику она и самом деле нечто среднее между белугой и стерлядью. От матери-белуги дитя унаследовало хищный образ жизни исобность к интенсивному росту. От отца-стерляди — ороспелость и превосходные вкусовые качества. Утверж
справочник школьника 297
дают, что бестер вкуснее стерляди. И еще одно. Гибрид оказался достаточно плодовитым Бестер вынослив, мало болеет, необыкновенно спокоен и уравновешен. Сейчас разводится в искусственных водоемах многих рыбозаводов.
Стерлядь — пресноводная рыба, живет в реках, впадающих в Черное, Азовское, Каспийское и Балтийское моря, есть в крупных реках Сибири. У этих рыб нет костного позвоночника. Главной опорой тела у них служит хорда. Она тянется от головы до хвоста в виде сплошного гибкого шнура й сохраняется в течение всей жизни. Такой гибкий скелет из хорды и хрящей не мог служить опорой тела сухопутного животного и возможен только для существа, которое живет в воде. Недостаточно крепким такой скелет оказывается даже и для рыбы, которой приходится делать быстрые и сильные движения мускулистым телом, и мы видим, что у стерляди слабость внутреннего скелета восполняется наружным скелетом из нескольких рядов костг ных щитков («жучков»). Голова покрыта костными щитками. Хвост оканчивается загнутым кверху острием. Такое устройство хвостового плавника способствует тому, что при плавании передний перетягивает вниз, и стерлядь без особого усилия может опускаться вниз и держаться у дна реки, разыскивая там себе пищу и не задевая за дно хвостом.
Рот перемещается на нижнюю поверхность головы. Стерлядь начинает размножаться только с 3 года жизни, когда она достигает величины до 30 см. Поэтому промысловая стерлядь должна быть не меньше 27 см.
Русский осетр, достигающий 2-метровой длины и до 100 кг весом, водится в Каспийском, Азовском и Черном морях. Заходил он в прежние времена и в Москву-реку.
В западноевропейских морях и реках, а у нас в бассейне Невы встречается другой осетр — атлантический, теперь уже близкий к исчезновению.
Знали и промышляли осетровых с давних пор. Известно, что в Греции (в V веке до н.э.) ни один званый обед не обходился без осетров. Из-за икры осетровых вспыхнула кровопролитная война между торговыми городами-государствами Венецией и Генуей. В домах богатых римских патрициев осетров подавали к столу на золотом блюде, да еще украшенном живыми цветами. А в Китае право лакомиться осетровыми было привилегией членов императорской фамилии.
298
биология
Севрюга величиной мало уступает осетру, но от него и от белуги отличается очень длинным и очень узким рылом, имеющим форму кинжала. Водится в Каспийском и Черном морях.
Осетровых рыб называли на Руси красной рыбой. А ведь красного цвета в их окраске совсем нет. И мясо осетров бледно-розоватое. Красной рыбой наши предки называли осетров за прекрасные вкусовые качества.
Кроме вкусного мяса, они поставляют икру (черную), вязигу (высушенная спинная струна) и рыбий клей.
ОСМОТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ плазмы. Даже незначительные нарушения солевого состава плазмы могут оказаться губительными для многих тканей, прежде всего для клеток самой крови. Суммарная концентрация минеральных солей, белков, глюкозы, мочевины и других веществ, растворенных в плазме, создает осмотическое давление. Явление осмоса возникает везде, где имеются два раствора различной концентрации, разделенные полупроницаемой мембраной, через которую легко проходит растворитель (вода), но не проходят молекулы растворенного вещества. В этих условиях растворитель движется в сторону раствора с большей концентрацией растворенного вещества. Одностороннюю диффузию воды через полупроницаемую перегородку называют осмосом.
Осмотическое давление плазмы в основном создается неорганическими солями, поскольку концентрация сахара, белков, мочевины и др. органических веществ в плазме невелика. Осмотическое давление обеспечивает в организме обмен воды между кровью и тканями.
Солевой раствор, имеющий такое же осмотическое давление, как плазма крови, называют изотоническим раствором. Для человека изотоничен 0.9% раствор поваренной соли, а для лягушки — 0.6% раствор этсй же соли. Солевой раствор, осмотическое давление которого выше, чем осмотическое давление плазмы крови, называют гипертоническим; если осмотическое давление раствора ниже, чем в плазме крови, такой раствор называют гипотоническим.
Поскольку растворитель движется всегда в сторону более высокого осмотического давления, то при погружении эритроцитов в гипотонический раствор, по законам
справочник школьника
299
осмоса, вода интенсивно начинает проникать внутрь клеток. Клетки набухают, их оболочки разрываются, и содержимое эритроцитов поступает в раствор. Наблюдается гемолиз. Кровь, в которой эритроциты подверглись гемолизу, становится прозрачной, или, как иногда говорят, лаковой. У человека гемолиз начинается при помещении его эритроцитов в 0.44—0.48% раствор NaCl, а в растворах 0.28—0.32% NaCl уже почти все эритроциты оказываются разрушенными. Если эритроциты попадают в гипертонический раствор, они сморщиваются.
Несмотря на то что в кровь может поступать разное количество воды и минеральных солей, осмотическое давление крови поддерживается на постоянном уровне. Это достигается благодаря деятельности почек, потовых желез, через которые из организма удаляются вода, соли и другие продукты обмена веществ.
Компоненты плазмы крови и их функции
Компоненты Функция
Компоненты, присутствующие в постоянной концентрации
Вода Основной компонент лимфы. Служит источником воды для клеток. Разносит по телу множество растворенных в ней веществ. Способствует поддержанию кровяного давления и объема крови
Белки плазмы
Сывороточный альбумин Содержится в очень большом количестве. Связывает присутствующий в плазме кальций
Сывороточные глобулины
а-Глобулин Связывает тироксин в билирубин
^-Глобулин Связывает железо, холестерол и витамины A, D и К
у-Глобулин Связывает антигены и играет важную роль в иммунологических реакциях организма (у-глобулины обычно называют антителами). Связывает также гистамин
Протромбин Каталитический фактор, участвующий в свертывании крови
Фибриноген Участвует в свертывании крови
Ферменты Участвуют в метаболических процессах
300 биология
Компоненты Функция
Минеральные ионы
Na+, К+, Са2+, Mg2\ Н2РО4*, РО?’, СГ, НСОз’, SO?’ Совместно участвуют в регуляции осмотического давления и pH крови. Оказывают ряд других воздействий на клетки организма; например, Са2+ может участвовать в свертывании крови, а также в регуляции мышечного сокращения и чувствительности нервных клеток, влияет на коллоидное состояние клеточного содержимого
Компоненты, концентрации которых изменяются
Растворимые продукты пищеварения и продукты, подлежащие экс-креминации; витамины; гормоны Постоянно транспортируются в клетки и выделяются из них
справочник школьника
301
п
ПАВИАНЫ — переходное звено от низших обезьян к человекообраз-ным. Это крупные животные с тус-той бурой шерстью, хорошо маскирующей их на фоне выжжен- ^|||ияГ
ной солнцем растительности. Живут шЮШШ
павианы стадами, часто большими. |м|И|Я.
Род павианов объединяет не-
сколько видов: гамадрилов, бабуи- gHHjgE нов, анубусов.
Гамадрилы образуют стадо до 100 особей. Каждая группа состоит из взрослых особей, подростков и детенышей. Отношения между членами стада основываются на господстве и подчинении. Во главе стада — сильный вожак, он оберегает стадо, следит за порядком. Самка с новорожденными и детенышами также занимают особое положение. Хуже всех в стаде приходится подросткам и старым самкам. Стадо гамадрилов занимает обычно территорию до 3 км2 Спят в
расщелинах и под навесами скал.
Гамадрилы всеядны; питаются сочными плодами, побегами растений, кореньями, а иногда и птицами. Едят руками, которые отличаются подвижностью и ловкостью, могут схватить очень маленький предмет
В промежутках между едой они отдыхают, при этом нередко обыскивают друг друга. Эта процедура состоит в очищении меха от соринок, насекомых и опавших волос. И здесь проявляется принцип господства и подчинения — подчиненная особь старается угодить господствующей В стаде гамадрилов часто происходят ссоры, в которые вме
302
биология
шивается вожак. Все это сопровождается различными звуками и мимикой. Помимо звуков они пользуются выразительными жестами, мимическими движениями, даже взглядом Так, вожак одним суровым взглядом может утихомирить ссорящихся. Но когда сходятся пути павианов и леопардов, обезьяны не отступают.
ПАВЛИНЫ — род фазановых. Обитают в Индии и Шри-Ланке. Всем, кто исповедует индуизм, обижать павлинов запрещено. Вблизи поселений, где их охраняют религиозные обычаи, павлины безбоязненно кормятся на рисовых полях. Павлин посвящен богу Кришне. Мяукающий крик павлина «мии-ау» в Индии «переводят»
как «дождь, иди». Действительно, перед грозой и муссонами павлины особенно разговорчивы. В сезон дождей у них токовые игры. Ну а получается, будто павлины криками вызывают обилие дождей, необходимых урожаю.
Токует павлин словно с сознанием своей безусловной неотразимости. Ждет, красуясь, приближения и почтительного внимания самок, которых в его окружении немного. Павы серенькие и неприметные. Токуя, павлин распускает веером огромный «стоглазый» хвост — длиной до 130 см Точнее, это надхвостье, а сам хвост у павлина маленький, до 45 см. Переливчатые, украшенные глазами перья ослепляют, горит медно-золотая кольчуга, дрожит золотая «коронка» на голове. Павлин гордо поворачивается, словно перед зеркалом: смотрите, каков я!
Токование длится недолго. Пава несет до 6 яиц. Гнездо устраивается над землей в гуще веток.
Птенцы растут медленно, красивый хвост у петухов появляется только к четвертому году жизни. В этом возрасте они уже способны к продолжению рода.
4 тысячи лет назад павлины, привезенные из Индии, уже жили в садах Вавилона.
В Индии павлинов и сейчас держат как полудомаш-июю птицу
справочник школьника
303
Павлинов вывозили с их родины — из Индии, с полуострова Индостан — и держали в Европе и у нас, в России, «для красоты» — как декоративных птиц.
Павлин, которого мы обычно видим в зоопарке, — обыкновенный. Есть еще павлин синекрылый, родом из Азии, и африканский. Дикие павлины обитают в зарослях кустарников, на лесных вырубках, по берегам рек.
ПАЛЕОЗОЙ
Палеозойская эра следует за протерозоем, предшествует мезозою. Подразделяется на две или три подэры — раннепалеозойскую (кембрий-силур) и позднепалеозойскую (девон-пермь). Иногда ранний палеозой называют собственно палеозоем, а поздний — метазоем. Палеозой — эра активного горообразования — каледонская, герцинская складчатость, каждая из которых проходила во многих местах Земли. Палеозой — время интенсивной эволюции высших растений. В палеозое известны представители почти всех типов и классов беспозвоночных, а также позвоночных, исключая птиц и млекопитающих. Для первой половины палеозоя характерно господство водных — появление рыб, морских беспозвоночных, преобладание водорослей. Для второй половины — освоение суши растениями и животными (земноводными и пресмыкающимися).
Геохронологическая таблица
Эры Периоды и их длительность (в млн лет) Животный и растительный мир
Название и длительность (в млн лет) Возраст (в млн лет)
Кайнозойская (новой жизни), 67 67 Антропоген, 1.5 Появление и развитие человека Животный и растительный мир принял современный облик
Неоген, 23 5 Господство млекопитающих, птиц
304
биология
Эры Периоды и их длительность (в млн. лет) Животный и растительный мир
Название и длительность (в млн. лет) Возраст (в млн. лет)
Палеоген, 42 Появление хвостатых лемуров, долгопятов, позднее — парапитеков, дриопитеков. Бурный расцвет насекомых. Продолжается вымирание крупных пресмыкающихся. Исчезают мно- 4 гие группы головоногих моллюсков. Господство покрытосеменных растений
Мезозойская (средней жизни), 163 230 Меловой, 70 Появление высших млекопитающих и настоящих птиц, хотя и зубастые птицы еще распространены. Преобладают костистые рыбы. Резкое сокращение папоротников и голосеменных. Появление и распространение покрытосеменных
Юрский, 58 Господство пресмыкающихся. Появление археоптерикса. Процветание головоногих моллюсков. Господство голосеменных
Триасовый, 35 Начало расцвета пресмыкающихся. Появление первых млекопитающих, настоящих костистых рыб
Палеозойская (древней жизни), 340 Возможно, равен 570 Пермский, 55 Быстрое развитие пресмыкающихся. Возникновение зверозу-бых пресмыкающихся. Вымирание трилобитов. Исчезновение каменноугольных лесов. Богатая флора голосеменных
Каменноугольный, 65-75 Расцвет земноводных. Возникновение первых пресмыкающихся. Появление летающих форм насекомых, пауков, скорпионов. Заметное уменьшение трилобитов. Расцвет папоротникообразных. Появление семенных папоротников
справочник школьника
305
Эры Периоды и их длительность (в млн. лет) Животный и растительный мир
Название и длительность (в млн. лет) Возраст (в млн. лет)
Девонский, 60 Расцвет щитковых. Появление кистеперых рыб. Появление стегоцефалов. Распространение на суше высших споровых
Силурийский, 30 Пышное развитие кораллов, трилобитов. Появление бесчелюстных позвоночных — щитковых. Выход растений на сушу — псилофиты. Широкое распространение водорослей
Ордовикский, 60 КембрийЬкий, приб 70 Процветают морские беспозвоночные. Широкое распространение трилобитов, водорослей
Протерозойская (ранней жизни), 2030 2700 Органические остатки редки и малочисленны, но относятся ко всем типам беспозвоночных. Появление первичных хордовых — подтипа бесчерепных
Архейская (самая древняя в истории земной коры), 900 Возможно, >3500 Следы жизни незначительны. Породы органического происхождения указывают на существование бактерий и водорослей
ПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКАЯ ЛЕТОПИСЬ — остатки животных и растений, а также следы их жизнедеятельности, сохранившиеся в последовательных слоях осадочных пород. Палеонтология — основной документ для восстановления истории развития отдельных групп организмов, времени появления и вымирания, темпов эволюции, филогении, расширения и сужения ареалов, миграций. Однако только на основе палеонтологической летописи полная картина развития органического мира не может быть воссоздана, так как не сохраняются некоторые органы организма. Обычно в ископаемом состоянии сохраняется только минерализованный скелет животных, хотя известны редкие находки отпечатков медуз и червей. От некоторых
306
биология
организмов (в частности, от растений) сохраняются разрозненные части (отпечатки листьев, стволы, плоды, пыльца), по которым не всегда удается' воссоздать облик целого организма, а иногда даже невозможно определить принадлежность остатка (особенно пыльцы) к определенной группе растений. Возможность сохранения остатков зависит также от образа жизни животных, их обилия и многих других причин. Остатки кистеперых рыб хорошо известны из отложений верхнего палеозоя и мезозоя; считалось, что в мелу группа вымерла. В 1938 году у Коморских островов в Индийском океане обнаружена современная кистеперая рыба — латимерия. Таким образом, для выяснения истории тех или иных групп имеют значение не только массовые, но и единичные находки, так как они могут дать представление о переходных формах и т п. Например, находки остатков археоптерикса существенно изменили представления об истории класса птиц.
ПАЛЬМЫ — однодольные древовидные растения.
Для многих арабских, африканских и азиатских народов кокосовая и финиковая пальмы являются и кормилицей, и поилицей. Вся пальма от корня и до листьев используется ими. Существует даже обычай украшать соцветиями пальмы и колыбель новорожденного, и фату невесты.
О финиковой пальме арабы говорят: «Царица оазиса купает свои ноги в воде, а прекрасную голову в огне солнечных лучей». Пальма — поразительная неженка: ей холодно даже на небольших возвышенностях в тропических странах. Она любит тепло и влажный ветер с океана. Жизнь пальмы начинается в питомнике, затем подросшие деревца высаживают на плантацию. Через несколько лет пальма достигает высоты 18 метров. Стволы кокосовых пальм никогда не бывают абсолютно прямыми. Как правило, они наклонены в сторону. На четвертом — шестом году жизни пальма начинает плодоносить и, если за ней хорошо ухаживать, дает до шести урожаев в год. Орехи кокосовых пальм величиной с детскую голову, поэтому находиться под таким деревом опасно. Из стволов кокосовых пальм делают стены хижин, а из листьев — крышу. Хижину освещают кокосовым маслом, из скорлупы коко
справочник школьника
307
сового ореха делают посуду, домашнюю утварь. Из сока орехов готовят напитки.
Главное богатство финиковой пальмы — финики, которых она дает до 250 килограммов в год. Для многих африканских народов финики и козье молоко — главные продукты питания. Сушеные финики арабы называют «аджу», что значит «хлеб пустыни». Арабы ухитряются готовить из фиников десятки разнообразных блюд и напитков. Верхушечные почки и цветочные обвертки пальмы дают так называемую «пальмовую капусту». Если ее заквасить, получится своеобразный пальмовый сыр. Финиковую пальму увековечили в названии города Иерихона, что в переводе означает «город пальмы», а Фамар — «финиковая пальма». Ее изображение чеканят на монетах и медалях. Полоса земли между Атласскими горами и Сахарой называется Биллебульджерид, то есть Страна фиников.
Кроме кокосовой и финиковой пальм, существует много других видов, большинство из которых используется для декоративных целей. В Индии и на островах Малайского архипелага в болотистых местах растет саговая пальма. Из ее сердцевины получают крахмалистую муку, из которой изготовляют крупу саго.
Собирать урожай фиников и кокосовых орехов далеко не просто, для этого необходимы сноровка и навыки.
Иногда между пальмами протягиваются веревки, и тогда верхолазы, подобно канатоходцам, путешествуют на высоте от дерева к дереву вместе со своими орудиями производства.
ПАМЯТЬ — это отражение непосредственного и прошлого опыта человека путем запоминания, сохранения и последующего воспроизведения ранее пережитых им чувств, мыслей и образов прежде воспринятых предметов и явлений. Основными процессами памяти являются запоминание, сохранение, узнавание, воспроизведение.
Запоминание может быть произвольным и непроизвольным. Непроизвольное запоминание — это запоминание, при котором человек не прилагает усилий, не применяет специальных приемов, обеспечивающих запоминание. Непроизвольно запоминаются события личной жизни, которые произвели сильное впечатление. При
308
биология
произвольном запоминании используются специальные приемы: составление плана, повторение и т.д.
Механическое запоминание основано на многократном повторении.
Осмысленное запоминание основано на установлении смысловых связей с уже известным материалом и между частями данного материала.
Виды памяти.
а) Двигательная память — это запоминание и воспроизведение произведенных человеком движений. Спортивные, трудовые навыки усваиваются благодаря двигательной памяти.
б) Эмоциональная память сохраняет пережитые человеком чувства. Человек может побледнеть при одном воспоминании о пережитом страхе.
в) Смысловая память — это запоминание и сохранение, а затем воспроизведение прочитанных мыслей, стихотворений.
г) Образная память способствует запоминанию и воспроизведению лиц, картин природы, музыкальных мелодий, запахов. Образная память есть у всех людей, но особенно развита она у художников, писателей, актеров, композиторов. Благодаря этому художники могут писать портреты в отсутствие лица, по памяти. Развитие памяти происходит в процессе обучения. Фактически разные виды памяти взаимосвязаны, и в процессе любой деятельности один и тот же материал запоминается с помощью двух и более видов памяти.
ПАПИРУС — многолетнее травянистое растение. Стебли до 5 метров высоты, трехгранные, толстые, с чешуевидными листьями при основании. Соцветие крупное, зонтиковидное, с многочисленными цилиндрическими колосьями (длиной 1—2 см) из небольших плоских колосков. Папирус произрастает в тропической Африке, образуя вдоль берегов рек и озер, в медленно текущей воде обширные заросли. В древности папирус культивировали в Египте, Палестине и некоторых странах Южной Европы.
Стебли использовали для изготовления писчего материала. Разрезая сердцевину стеблей папируса на полоски, древние египтяне умело склеивали их и получали прекрас
справочник школьника 309
ный писчий материал. Самые древние из свитков папируса вот уже много веков хранят священные тексты египетских жрецов. Более 3 тысяч лет, вплоть до VIII века, папирус был основной «бумагой».
Само слово «бумага» во многих европейских языках произошло от названия папируса. Папирус являлся символом Нижнего Египта (а белый лотос — Верхнего). В Древнем Египте папирус использовался как материал для обуви, циновок, тканей и для строительства. В 1970 году на папирусной лодке «Ра», построенной по древнеегипетским образцам, норвежец Тур Хейердал пересек Атлантику за 55 дней. На постройку лодки длиной 12 метров и шириной 5 метров ушло 300 тысяч стеблей папируса.
ПАПОРОТНИКИ — отдел высших споровых растений.
Множество легенд сложено о «цветке папоротника». Растение это казалось загадочным, потому что никто никогда не видел его цветков. Только старинное поверие утверждало, что папоротник цветет в глухую июньскую ночь, накануне религиозного праздника Ивана Купалы. В старину люди ходили искать чудесный цветок, считая, что он наделен волшебной силой — помогает найти клады, скрытые в земле. Но давно уже известно, что у папоротников цветков нет. Они, как и мхи, размножаются не семенами, а спорами.
Папоротники наших лесов — многолетние травянистые растения. Они растут во влажных тенистых местах, чаще под пологом леса и по сырым оврагам.
Особенно велико разнообразие папоротников в тропических лесах. Там они растут не только на земле, но поселяются и на ветвях и стволах деревьев. В тропической Азии, в Австралии, в Центральной и в Южной Америке встречаются древовидные папоротники, которые внешне напоминают пальмы.
В наших лесах встречаются различные папоротники: щитовник, орляк, страусопер и др. У папоротников есть стебли, листья, корневище, от которого отходят придаточные корни. Листья крупные, рассеченные. Молодые, еще не распустившиеся полностью листья папоротника улиткообразно закручены. Листья папоротников растут верхушкой, как побег. Органические вещества откладываются в
310
биология
молодым растением
Развитие папоротника.
корневище. Если летом приподнять лист папоротника, на его нижней стороне можно увидеть маленькие бугорки. В бугорках находятся кучки мелких мешочков, в которых созревают споры. Созревшие споры выпадают, разносятся ветром, попадают в благоприятные условия, прорастают. Из проросшей споры развивается заросток. Заросток живет самостоятельно, прикрепляясь к почве ризоидами. На нижней стороне заростка развиваются мужские гаметы — сперматозоиды и женские гаметы — яйцеклетки. При помощи воды происходит слияние клеток — в результате образуется зигота. Из зиготы развивается зародыш. Зародыш сначала получает питательные вещества из зеленого заростка.
У папоротника «орляка» молодые закрученные «завитки» листьев съедобны. Собирают их рано весной, в первые две недели их появления. Обжаренные в масле с сухарями, они напоминают по вкусу грибы. Папоротники — великолепные декоративные растения.
ПАРНОКОПЫТНЫЕ
К отряду парнокопытных относятся лось, северный олень, различные виды козлов, дикие кабаны, бегемоты,
справочник школьника
311
жирафы. Парнокопытные в основ-ном растительноядные животные. Ноги их имеют по четыре или по два пальца, покрытые у большинст- -ва видов копытами. Многие из пар-нокопытных одомашнены — коро- л Дг
вы, яки, овцы, козы, свиньи, -qtI? северные олени. Aifc
Коровы. «Кроме короля, нет ничего важнее коровы» — такая поговорка существует у африканского племени ватусси. И действительно, мясо, молоко, сметана, творог, масло — всем этим мы обязаны корове.
Крупный рогатый скот был одомашнен очень давно. Конечно, предки современных коров выглядели несколько иначе, чем сейчас. Коровы не одно тысячелетие живут рядом с человеком. За это время вывели много пород, с разными свойствами. Различают молочные, мясные и мясо-молочные породы. Коровы молочных пород не крупные по величине, но дают много молока. Лучшие породы этой группы из разводимых в нашей стране — холмогорская, ярославская, красная степная. К лучшим мясным породам коров относят калмыцкую, казахскую белоголовую. Эти коровы хорошо переносят суровые зимы и жаркое лето. Коровы молочно-мясных пород крупные и дают много молока. Одна из лучших пород — симментальская. Она выведена в Швейцарии около 200 лет назад.
Коровы обладают своими особенностями. Обоняние у крупного рогатого скота развито слабее, чем у других животных. Прежде чем начать есть траву на пастбище, коровы тщательно обнюхивают землю — именно землю, а не траву. И если на этом участке недавно были раскиданы удобрения, они отказываются пастись. А вкусен ли корм? На этот вопрос корове дают ответ 25 тысяч вкусовых сосочков, расположенных на языке и во рту. Коровы различают сладкое, кислое, соленое, горькое. «У коровы молоко на языке», — гласит поговорка. И на сегодняшний день в производстве молока — корма самое важное.
У коров быстро образуются условные рефлексы, они безошибочно находят дорогу домой. Для продуктивности коров очень большое значение имеет спокойная обстановка. Истинный сон длится недолго. И если у животного
312
биология
закрыты глаза, это не означает, что оно спит, — просто отдыхает. Коровы общаются друг с другом звуковым мычанием. Это мычание имеет много звуковых оттенков. Особенно общительны телята. При стадном содержании коров есть лидер, как у всех животных этого отряда.
Яки. Дикие яки — жители Тибета — довольно крупные животные. Рост старых самцов достигает двух метров в холке, а вес доходит до одной тонны. Из органов чувств у яков развито обоняние. Животные легко передвигаются по горным склонам, не уступая в этом диким горным козлам. На равнинах же бегают не столь быстро — их может нагнать любая лошадь. Яки жвачные парнокопытные, входят в семейство полорогих. Яки не мычат, а издают хрюкающие звуки. Дикие яки держатся в одиночку или небольшими группами по 3—5 животных. Старые быки ведут одиночный образ жизни.
Домашние яки водятся в высокогорных районах Памира, Алтая, Тибета. Они мельче диких. Для местных жителей одомашненные яки уже около трех тысяч лет заменяют и корову, и лошадь, и овцу, и свинью. Люди получают от них молоко, шерсть, мясо. Молоко яков очень густое, богатое белком и жиром. Не случайно памирцы шутят: «Заяц на молоке яка-кутаса спляшет и не провалится». На яках перевозят поклажу и ездят верхом. Сильные и выносливые, они легко переносят по горным тропам вьюки до 140 килограммов. Раньше, когда на Памире не было дорог, яки-кутасы были основным видом транспорта. На высоте 4—5 тысяч метров всегда холодно, воздух сильно разреженный. Если переселить туда нашу корову, она долго не проживет. А якам все нипочем. Длинные, густые и грубые волосы, покрывающие грудь, бока, живот, ноги, образуют как бы сплошную «юбку», доходящую до земли. Як может лежать на снегу, подстилая свою шерсть, и не простужаться. Лето и зиму яки пасутся сами, им не надо готовить корм впрок.
Домашние яки скрещиваются с местным рогатым скотом. Полученные гибриды — хайныки — отличаются большой работоспособностью, однако бесплодны самцы-хай-ныки, а самки дают потомство.
Памирские яки-кутасы прекрасно отличают своего хозяина от пришедших чужих людей. Пасущееся стадо охраняет вожак. Исключительно выносливые яки — это
справочник школьника
313
ценнейший памятник природы и важный генетический резерв для улучшения племенных качеств одомашненных яков и коров.
ПАРТЕНОГЕНЕЗ — девственное размножение, одна из форм полового размножения организмов, при которой женские половые клетки развиваются без оплодотворения. Партеногенетическое размножение описано для тлей, дафний, некоторых рыб и др. животных. Образование яйцеклетки при партеногенезе, как правило, происходит путем обычного митотического деления, без редукции хромосом и их пецекомбинирования. Развивающиеся организмы при этом полностью идентичны материнскому. У многих перепончатокрылых насекомых, в том числе и у медоносной пчелы, яйцеклетки образуются в результате мейоза и являются гаплоидными. Они могут быть оплодотворены, а могут развиваться и партеногенетически. Пчелиная матка, например, откладывает как оплодотворенные, диплоидные яйца, так и неоплодотворенные, гаплоидные. Из диплоидных яиц развиваются самки (в зависимости от кормления личинок — рабочие пчелы или матки), а из гаплоидных в результате партеногенетического развития возникают трутни. У рыб, в частности у серебряного карася, у некоторых тритонов наблюдается разновидность партеногенеза — гиногенез. В случае гиногенеза обязательное условие развития неоплодотворенного яйца — проникновение в него спермия, который может быть и другой видовой принадлежности. При этом истинного оплодотворения не происходит, ядро спермия погибает, но само проникновение спермия в яйцо является стимулом для начала дробления неоплодотворенной яйцеклетки.
Партеногенез можно вызвать экспериментально, воздействуя на неоплодотворенные яйца высокой температурой, кислотами, светом и другими агентами.
ПАСЛЕНОВЫЕ — семейство двудольных растений.
Пасленовые — одно из важнейших в хозяйственном отношении семейств; оно включает пищевые растения (картофель, томаты, баклажаны), декоративные (петуния, душистый табак), лекарственные (красавка-белладонна).
314
биология
Томат (помидор). У этого растения два общепринятых названия: «помидор» и «томат». Слово «помидор» происходит от итальянского названия «помо д’оро» — «яблоко золотое». На древнемексиканском это растение называлось «томатль».
Помидоры были долгое время декоративными растениями в Европе. Родина их Южная Америка. Не столько из-за небольших желтеньких цветочков, сколько из-за крупных оранжевых и красных плодов украшали ими клумбы садов, обвивали беседки. И до середины XIX века помидоры были садовыми и комнатными растениями. У дикого томата, растущего в Южной Америке, ягоды не больше горошины и свисают кистями, как у красной смородины. Растения дикого томата образуют густо переплетенные заросли высотой до 1.5 метра. Ягода дикого томата весит меньше 1 грамма. Плоды культурных же сортов, например бычьего сердца, весят до 700 граммов.
Вначале плоды томатов не употребляли в пищу, считая их ядовитыми. Но есть сведения, что в Италии их употребляли в пищу уже в 1811 году.
В России томаты впервые стали выращивать в огородах в 1850 году.
Незрелые плоды томатов содержат ядовитое вещество, но при созревании оно полностью разрушается. Зрелые плоды богаты витаминами. Благодаря особому свойству растений — изменчивости, селекционерам удалось вывести очень много сортов томатов для разных климатических зон и с разными вкусовыми качествами.
Картофель. В наше время покажется странным, если вы преподнесете кому-нибудь букет из цветков картофеля. А в XVII веке такие букеты считались роскошными. Скромными фиолетовыми или розовыми цветками картофеля украшали прически королев и петлицы камзолов придворных. Родина картофеля — побережье Чили и горы Перу. Картофель хорошо выживает в высокогорных районах. Это основная пищекультура перуанцев, а сейчас уже и многих других народов.
Европейцы не знали картофеля до 1565 года, то есть до посещения Южной Америки испанцами. Привезенный из Америки картофель сначала возделывали как декоративное растение, украшая им клумбы. И только в конце XVII
справочник школьника
315
века в европейских странах картофель стали выращивать для получения съедобных клубней.
Распространению картофеля в Европе способствовали частые неурожаи зерновых, приводившие к голоду. В Ирландии уже в XVII веке картофель в значительной мере заменял хлеб, особенно в неурожайные годы.
В России дорогу «второму хлебу» прокладывал Петр I. Привыкание к картофелю шло с трудом. Еще в 1848 году были уезды, где говорили: «Кто ест картофель — ест души человеческие». Все это в прошлом. Противников, кажется, не осталось. Ширятся площади под картофелем. И чем они больше, тем крепче натиск вредителей. Академик Н.Вавилов находит единственный возможный выход. Экспедиция в Америку за диким картофелем приносит надежду. К 1932 году собран богатый материал. И «вавиловские дикари» стали расти под Ленинградом. «Дикий картофель» на родине растет как сорняк, он не страдает от фитофторы, не поражается раком. Не боится картофельного жука. Поэтому при выведении сортов картофеля использовали генетический материал «дикаря» для повышения иммунных свойств.
Сейчас картофель в нашей стране — важнейшая продовольственная культура, техническая и кормовая. Из клубней картофеля получают крахмал, патоку, спирт, используют для откорма скота.
Картофель размножается семенами при выведении новых сортов. А обычно высаживают клубни, то есть происходит вегетативное размножение.
В позеленевших клубнях картофеля скапливается ядовитое вещество — соланин, разрушающееся при варке.
В семействе пасленовых много ядовитых растений: даже стебли и листья помидора используют для борьбы с вредителями фруктовых деревьев.
Ядовитое растение белена и близкий родственник дурман растут как сорняки. Семена белены похожи на семена мака. Дети, играя коробочками-плодами, могут их съесть, что вызовет сильное отравление. Алкалоиды белены вызывают помутнение рассудка, поэтому о человеке, ведущем себя неразумно, говорят: «Белены объелся». Но в малых дозах алкалоиды белены используют в медицине. Например, в состав некоторых жидких мазей входит беленное масло. Порошок из листьев белены, дурмана и белладон
316
биология
ны — составные части препарата астматол. Дурман вызывает сильное отравление своими плодами — орехами.
Распространен повсеместно, особенно в южных районах страны.
Из листьев белладонны до сих пор получают атропин — необходимое лекарстве при глазных операциях.
Белладонна и ее смертоносные свойства были известны уже в Древнем Риме. Поэ-
Белладонна
тому ее назвали «атропа», в честь Атропы — богини смерти.
Однако древние римляне знали, что при осторожном об-
ращении с соком белладонны можно расширить зрачки и тем самым сделать свои глаза более красивыми, а если есть ягоды белладонны с темно-вишневым соком, то можно подрумянить и щеки. Поэтому древнеримские модницы
очень ценили растение, которое, как они полагали, каждую женщину может превратить в красавицу. Оригинальное сочетание упоминаний богини смерти и красивой женщины в названии невзрачного, но очень ценного для человека растения.
Стручковый перец наряду с другими растениями привезли в Европу экспедиции Колумба в конце XV века. Поразительно быстро распространилось это растение по всем государствам и стало использоваться как пряность.
Человек улучшил дикие растения перца, и сейчас известны овощные его сорта. Они довольно крупные (сладкий перец), являются чемпионами по содержанию витамина С. У пряных сортов (горький перец) перца плоды мелкие, содержат особое вещество — капсаицин, обладающее горьким вкусом и раздражающим действием на слизистую оболочку рта.
справочник школьника
317
Перец даже выиграл сражение. В 1532 году испанские конкистадоры напали на селение индейцев на берегу реки Ориноко. Жители выставили против них отряд из воинов, вооруженных... жаровнями с пылающими углями. Когда испанцы приблизились, индейцы стали засыпать в жаровни порошок из плодов горького перца. Клубы удушливого дыма поползли в сторону конкистадоров. Этот едкий дым разъедал глаза, вызывал удушающий кашель, перехватывал дьрсание. Испанцам пришлось отступить.
Табак. Кто же был первым курильщиком в Европе? Опять дело связано с экспедицией Колумба. Им был испанский матрос Родриго де Глере. Вернувшись на родину, он часто запирался у себя дома и в одиночестве курил. Его жена увидела дым, выходящий из носа супруга, и донесла в «святое учреждение». К счастью, инквизиторы оправдали Родриго.
В то время как картофель, томат и другие растения, завезенные из Америки, с трудом пробивали себе дорогу, табак (самое ненужное из растений, привезенных оттуда) распространился почти мгновенно. Несмотря на то что разведение его — трудоемкий процесс, требующий очень много ручного труда.
В России, за курение наказывали плетьми, но курильщики не переводились. Возник обычай не только курить табак, но и нюхать его. Петр I за границей сам быстро пристрастился к курению и отменил все ограничения на курение в России.
Курильщиками изобретено много способов курения и выведено много сортов табака.
ПАУКИ
Паукообразные берут свое начало 400 миллионов лет тому назад, когда на Земле появились первые беспозвоночные. Затем последовал период адаптации, за время которой пауки поселились почти во всех климатических зонах и экологических нишах.
Пауков можно найти всюду: на высоте четырех миль в Гимала
318
биология
ях, в пустынях. Моряки замечали пауков, дрейфующих по ветру на нитевидных парашютах далеко в океане. Длительность жизни у пауков разная. Тарантулы живут до тридцати лет. Обычно пауки живут около года. Головы у пауков как таковой нет, груди тоже, есть головогрудь. Ткачество — ремесло распространенное, но не обязательное. Не всем паукам для охоты требуются ловчие сети. Но вот найти такого паука, который бы не умел прясть нить, пожалуй, невозможно. А нить эта требуется для самых различных целей — и для охоты, и для благоустройства жилья, и для создания кокона, защищающего яйца, и даже для летания по воздуху.
Что же такое паучья нить? Это сложное протеиновое жидкое вещество, которое выделяется особыми железами. Будучи выдавлена через так называемые «бородавки», жидкость коопулирует на воздухе и становится прочной и эластичной Прочность паутины такова, что сравниться с ней могут очень немногие волокна. Стальная нить равного диаметра уступает паучьему «шелку» по прочности на разрыв.
Эластичность паутины тоже удивительна: отдельное волоконце может растягиваться на 20% длины. За год жизни паук способен датЬ сотни километров «шелка», обыкновеннейший крестовик за месяц вырабатывает 3 километра паутины. На что годится паучий шелк? В 1899 году в поисках наилучшей ткани для покрытия дирижабля был изготовлен превосходный образец паутинной материи длиной 5 метров. Эта ткань была представлена на Всемирной выставке в Париже в 1900 году. Сейчас ткани из паутины изготавливают жители Мадагаскара. Очевидцы утверждают, что такое паутинное платье блестит, словно золото. Почему же от пауков не получают ткани промышленным способом? Оказывается, для создания 6 метров ткани потребовалось бы 200 километров паутины, и вообще любая ткацкая фабрика, использующая менее пятисот тысяч пауков, оказалась бы нерентабельной.
Инженерные способности пауков не кончаются созданием «воздушных замков».
Пауки-норокопатели. Живут они преимущественно в тропиках и субтропиках. Размеры тела невелики: два-три сантиметра, лапы тоже короткие, а вот хелицеры острые, длинные, изогнутые. В ротовом аппарате есть роговые
справочник школьника
319
образования, похожие на зубы. С помощью этих образований пауки роют норки-колодцы глубиной до 30 см. Стены колодцев изнутри выстланы плотной паутиной. Сквозь стенки колодца, «армированные» паутиной, не прорваться никакому подземному врагу. Главная же прелесть такого жилища в крышке, которая прикрывает колодец сверху. Она сделана из частичек почвы и опять-таки имеет в основе несколько слоев паутинных нитей — не дверца, а «железобетонный люк».
Что еще умеют делать пауки? Они умеют все. Сколько видов пауков — столько и «призваний». Общая специальность у них — охотники. Правильнее сказать, охота — смысл жизни.
Паук-волк. Пауки эти особые: ловчих сетей они не ткут, но паутину вырабатывают. Вяжут трубчатые домики, оттуда нападают на пробегающих насекомых. Размерами «волки» не особенно велики: самые крупные достигают в размахе ног 7 сантиметров. Этих пауков отличают длинные и сильные бегательные ноги и сравнительно небольшое брюшко. Преследуют жертву по-волчьи. Самка бродячих пауков, отложив свои яички в паутинный кокон, не оставляет его без присмотра, а таскает его на себе и охраняет до тех пор, пока из него не выйдут паучата.
Пауки, ткущие сети, придерживаются иной методики охоты, к ним относится всем известный крестовик. Соткав паутину, они удаляются в убежище. Проходит время, и вот внезапно нить, которая тянется к ткачу от сети, начинает вибрировать: сигнал! Паук выбегает в центр паутины, определяет направление и по сухой радиальной нити мчится к своей жертве, попавшейся на клей: спиральные нити — липкие. Далее жертва парализуется ядом и пеленается в паутину для прочности. Токсическое вещество, впрыснутое с помощью хелицер-ротовых конечностей, оказывается еще и своего рода желудочным соком. Внутренности насекомого разжижаются, после чего хищник, снова пронзив «зубами» оболочку, высасывает содержимое
Спаривание у пауков происходит в конце лета. Ему предшествует своеобразное «заигрывание» проворного в своих движениях самца с малоподвижной в это время самкой. После спаривания самец поспешно удаляется, инстинктивно избегая опасности, так как поведение самки в это время коренным образом изменяется: она относится
320
биология
к своему «супругу» только как к возможной живой добыче и частенько умерщвляет нерасторопного самца. Осенью оплодотворенная самка делает желтоватый кокон из особого сорта паутины и откладывает в него несколько сотен яичек. Этот кокон паучиха прикрепляет где-нибудь в укромном месте, например в трещине коры. Весной из яичек вылупляется множество крошечных паучков, которые первое время держатся вместе, сплетая общее гнездо величиной с горошину.
Самые хитроумные повадки паука обусловлены его потребностями, которые, хотя и вызывают столько трагических смертей в мире насекомых, для человека поистине благо. Ведь человек живет тем, что выращивает на огороде, в поле, и отчасти благодаря нашим восьминогим друзьям численность насекомых-вредителей хоть как-то ограничивается.
ПАХУЧИЕ ЖЕЛЕЗЫ — железы, выделяющие пахучий секрет, служащий для защиты, привлечения особей противоположного пола в брачный период, «ограждения» своей территории.
Среди беспозвоночных пахучие железы свойственны многочисленным членистоногим, особенно насекомым: клопам, жукам, гусеницам и т.д.
Пахучие железы развиты у позвоночных. У рыб они находятся, по-видимому, в коже, у крокодилов — под нижней челюстью и в области клоаки (мускусные железы). Пахучие железы располагаются на голове, туловище, конечностях, хвосте. Копытные животные помечают свою территорию потиранием шерсти о стволы деревьев.
У хорьков, куниц, скунса или вонючки пахучие железы служат средством химической защиты от преследователей.
В основании хвоста выхухоли расположены мускусные железы. Их сильно пахнущие выделения делают зверька несъедобным для хищника и служат ему надежным средством защиты.
- Летучие пахучие вещества многих пахучих желез образуются в результате переработки микроорганизмами секрета этих желез в их резервуарах или выводных протоках.
справочник школьника
321
ПЕЛИКАНЫ
Шесть разных видов пеликанов обитают на зем- jreSfry_______________
ном шаре. Кудрявый и ро-зовый гнездятся у нас на . v'-?a
Черном, Азовском, Кас-пийском морях и близлежа-щих водных пространствах. ~
Длинные перья на затылке
и верхней части шеи, закручивающиеся завитками и напоминающие гриву, помогли людям выбрать имя кудрявому пеликану. Оперение другого пеликана розоватое.
Древен род пеликанов. Их предки появились на Земле 50—60 миллионов лет назад. Неглубокие пресные и соленые озера, прибрежные мелководья морей — вот их стихия. Это артельные птицы: гнездятся колониями, добывают корм всем сообществом, совершают перелеты сотенными стаями. Великое дело коллектив! Чем больше гнезд в колонии, тем менее пугливы птицы: чувствуют рядом крыло соседей, родни. Пеликаны загодя собираются с зимовок домой, чтобы к середине апреля уже быть на месте. Перелет сложный из Африки, Китая, Индии, кое-где птицы зимуют на юге России. После брачного периода создаются пары, возникает пеликанья семья.
На полузатопленной сплавине с вытоптанным камышом, низких, плоских островах, обязательно вблизи чистой воды, начинается строительство гнезда. Главный архитектор-строитель — самка. Самец — подсобный рабочий» Гнезда строят высокие и широкие, чтобы не затопило и не
свалились в воду птенцы.
Август. Окрепшие птенцы пробуют свои силы в полете. Вместе со взрослыми они осваивают новую стихию, самую привычную для птиц, — воздух. Первое время родители вместе с птенцами-подростками сообща ловят рыбу. Найдут мелководный залив, оцепят его полукругом и принимаются хлопать по воде крыльями, клювами, постепенно сужая дугу и приближаясь к берегу. Не у них ли научились люди ловить рыбу неводом, гнать зверя загоном? На Каспийском море так и говорят, глядя на рыбалку пеликанов, — бабы тянут. С ними за компанию — бакланы, чайки,
11 Биология
322
биология
поганки. Бакланы плывут впереди, постоянно ныряя и наводя еще большую панику среди рыб. Подогнав стайку к берегу, начинают лов. Шум стоит невообразимый, но улова хватает на всех с избытком. Набьют пеликаны свои мешки с рыбой, и каждый отправляется восвояси. Мешки у них не простые. Кости, к которым они прикреплены, очень подвижны, и когда птицы ловят рыбу или сильно набивают мешок, то подклювье становится почти круглым, как обруч, да и сам мешок может растягиваться, увеличивать свою емкость. Но после лова пеликаны обязательно отцеживают воду, набравшуюся в мешок во время рыбалки.
И все же соленая вода попадает в организм птицы. Излишки соли удаляют специальные железы. Вместе с выделяемой ими жидкостью соль стекает по специальным желобкам, расположенным по краям верхней части клюва.
Насытившись, птицы отдыхают. Примостившись на деревьях, вытягивают вертикально шею и вслед за нею вытягиваются сами, изображая древесный сук.
Человек издавна использовал способность пеликанов и бакланов ловить рыбу. Сидят пернатые рыбаки по бортам лодки хозяина и наблюдают своим острым взглядом за тем, что происходит под водой. Чуть зазевается какая рыба, пеликан соскальзывает на воду, и вот уже добыча трепещет в клюве. А чтобы птицы не глотали пойманную рыбу, им на шею надевают кольцо, а за работу, как за хорошо выполненный трюк, ждет награда — мелкая рыбешка.
Все меньше и меньше становится пеликанов. Реки перегораживаются плотинами, люди забирают из них воду для орошения полей. Нет воды — нет рыбы. Птицы лишаются исконных мест кормежки, гнездовьев, укрытий.
Баба-птица — живое украшение озер и побережий нашей планеты — должна жить и в третьем тысячелетии.
ПЕНИЁ ПТИЦ — одна из форм демонстрационного поведения самцов, реже самок, в сезон размножения. Пение птиц совпадает со сроками наступления половой активности, облегчает встречу полов, иногда предупреждает о занятости гнездового участка. Чаще всего наиболее заметную песню имеют виды, живущие в условиях ограниченной видимости. Пение птиц может быть индивидуальным, групповым (тетерев), парным — строго
справочник школьника
323
согласованным, при котором самец и самка издают звуки по очереди, воспроизводя единую видовую песню. У многих птиц (куриные, кулики, кукушки и др.) песня полностью наследственна, у большинства воробьиных передается от поколения к поколению путем научивания. Однако ритмические параметры песни наследуются. Различия в вокализации у близких видов поддерживают репродуктивную изоляцию между ними. Интенсивность пения птиц тем выше, чем богаче звуковая среда. Пение одних птиц активизирует других. Птицы-пересмешники, например скворцы, сойка и др., способны выборочно копировать звуки окружающей среды, обогащая ими свою песню. Некоторые из них, например скворцы, воспитанные в комнатных условиях, вплетают в песню слова и целые фразы человеческой речи. Сравнение строения песни используется для изучения родства между видами. Велико и эстетическое значение пения птиц. Имитация и художественная обработка песен птиц широко использовались в народной музыке.
ПЕПСИН — фермент желудочного сока позвоночных. Вырабатывается клетками слизистой желудка. Желудочный сок человека — бесцветная жйдкость кислой реакции (рН=0.8), с большим содержанием соляной кислоты и незначительным количеством слизи. В желудочном соке имеются два белковых фермента — пепсин и химозин. Пепсин вырабатывается желудочными железами в неактивной форме и активизируется соляной кислотой. Пепсин расщепляет белки до альбумоз (простых аминокислот). Пепсин легко расщепляет белки мяса и яиц, очень медленно — белки хрящей и сухожилий.
Открыт в 1836 году Т.Шванном; в 1930 году получен Дж.Нортропом в кристаллическом виде. Молекула пепсина — полипептидная цепь (327 аминокислотных остатков), содержит 3 дисульфидных связи и остаток фосфорной кислоты. Наиболее легко расщепляет пептидные связи, образованные остатками ароматических и дикарбоновых аминокислот.
Пепсин применяется в медицине для лечения желудочных заболеваний.
324
биология
ПЕРВАЯ СИГНАЛЬНАЯ СИСТЕМА — система отражения действительности в форме ощущений и восприятий, общая для животных и человека; составляет основу высшей нервной деятельности и сводится к совокупности многообразных (вплоть до весьма сложных) условных и безусловных рефлексов на непосредственные раздражители или их следы. Термин «первая сигнальная система» был предложен в 1932 году И.П.Павловым. Первая сигнальная система человека характеризуется большей, чем у животных, скоростью концентрации нервного процесса, его подвижностью, обеспечивающей быстроту переключения, образованием условных рефлексов высших порядков. Животные лучше различают отдельные раздражители, а человек — всевозможные комбинации их.
Но высшая нервная деятельность человека имеет свои качественные особенности, которые ставят его над всем животным миром. И хотя у человека условные рефлексы вырабатываются быстрее, чем у животных, отличаются большой прочностью, легче образуются рефлексы на сложные комплексы раздражителей, не это составляет основное отличие человека от животных.
Формирование человека связано с трудовой деятельностью. Только человеку свойственно высокоразвитое сознание, членораздельная речь, отвлеченное мышление. «У человека появились, развились и чрезвычайно усовершенствовались сигналы второй системы, — в виде слов, произносимых, слышимых и видимых» (И.П.Павлов). Слово, речевые сигналы могут не только заменить непосредственные сигналы, но и обобщать их, выделять отдельные признаки и качества предметов и явлений, устанавливать их связи.
Вторая сигнальная система социально обусловлена. Вне общества, без общения с другими людьми вторая сигнальная система не развивается.
ПЕРЕЛЕТЫ ПТИЦ — ежегодные относительно дальние перемещения птиц из области гнездования в область зимовок с возвращением хотя бы части птиц обратно; одна из форм миграции животных.
справочник школьника 325
Перелет — приспособление к сезонным колебаниям климата и зависящим от этого факторам (наличие доступной пищи, открытой воды и т.д.). Перелетные птицы, обитая на севере, только в гнездовой период могут не иметь адаптаций к суровым условиям. Годовой биологический цикл у перелетных птиц более стремителен: период размножения короткий, кладка частично лишь одна, линька бурная и непродолжительная. Популяции вида в одной части ареала могут быть оседлыми, а в другой — перелетными (районы Сибири). Сроки перелета часто зависят от способа питания: зерноядные птицы обычно перелетают раньше, а улетают позднее насекомоядных. В основе перелета птиц лежит наследственная программа (содержащиеся дома птицы проявляют в соответствующие сезоны перелетное беспокойство). Весной сигналом к перелету помимо «внутреннего календаря» служит увеличение светового дня (изменяя длину светового дня, можно искусственно вызвать перелетное состояние), осенью чаще всего действует один «внутренний календарь». Сигнал к перелету обрабатывается первоначально в гипоталамусе, который стимулирует секрецию гормонов гипофиза. Гормоны гипофиза изменяют суточные ритмы работы печени, вызывают отложение жира, перелетное беспокойство, сопровождаемое образованием стай, включают механизмы бионавигации. Накопление жира настолько характерная и хорошо заметная черта, что она служит одним из основных показателей, по которому можно судить о готовности птицы к полету. Дальние мигранты бывают значительно жирнее ближних, мелкие птицы значительно жирнее крупных. Так возникает перелетное состояние. Дальность перелета зависит от экологических потребностей вида на зимовках (зерноядные зимуют ближе к местам гнездования, чем насекомоядные), успешности конкуренции на зимовках с другими видами и от истории расселения вида. В результате естественного отбора у различных видов птиц закрепились и календарные сроки отлета, хотя бывает, что раннее наступление осенних холодов заставляет птиц некоторых видов спешить с отлетом. Весной, наоборот, перелетное стремление заставляет птиц идти и навстречу невзгодам, как бы стараясь преодолеть их, хотя бы это стоило им жизни. Но если перелетное стремление у птиц относится к области инстинктов, то
326
биология
выбор того или иного направления при полете и умение находить при этом дорогу требует уже иного объяснения.
Анализ пролетных путей привел исследователей XIX— XX веков к заключению, что такая традиция восходит к очень отдаленным временам, когда очертания морских берегов были иными, чем в современную эпоху. Отмечались примеры, когда птицы, придерживающиеся морских берегов, без всякой видимой причины вдруг сворачивали в море и, пролетев над ним часть пути, снова приближались к берегу Оказалось, что в этих случаях птицы следуют направлению когда-то существовавшей береговой линии, ныне уже исчезнувшей под водой.
В основе происхождения перелетов лежит не оледенение территорий, а смена благоприятных для жизни птиц сезонов года. Анализ палеонтологических данных позволяет отнести возникновение перелетов к более ранним срокам — нижнетретичному времени.
Далеко не всегда направление, которого держатся птицы, может быть объяснено «традицией» — традицией в том смысле, что молодые птицы следуют за более старыми вожаками, а впоследствии передают этот опыт следующим поколениям. У скворцов перелет начинают не «старики», а молодые птицы, еще не обладающие опытом дальних перелетов Далее оказалось, что стаи перелетных птиц продолжают свой перелет и в глухое ночное время, причем держатся на большой высоте и, следовательно, не могут пользоваться какими-либо видимыми земными ориентирами.
Среди разных гипотез ориентирования птиц более правдоподобно предположение (частично подтверждаемое и некоторыми экспериментаторами), что птицы на пролете реагируют на положение Солнца над горизонтом, а ночью ориентируются по положению созвездий. С помощью радарного метода удалось установить, что по объему ночные перелеты превосходят дневные и что более массивный характер они имеют при ясном небе, когда птицы могут ориентироваться по звездам
Некоторые птицы одним броском преодолевают пространства над Средиземным морем и Сахарой Американская древесная славка, к примеру, гнездится на Аляске, а зимует в Южной Америке. Перелетая на колоссальное расстояние, она садится всего один раз. 100 часов беспоса
справочник школьника
327
дочного полета — это поражает даже знающих птичьи способности орнитологов.
Каким образом птицы так быстро и так безошибочно определяют свое местонахождение и направление к гнезду? Если используя только свои биологические часы, биологический магнитный компас и умение разбираться в угловых величинах, то эта способность птиц просто фантастична. Ведь даже человеку, опирающемуся на почти неограниченные возможности электронно-вычислительных машин, для расчетов требуется достаточно долгое время. Птицы решают такие задачи почти мгновенно. Остается предположить, что у птиц есть какие-то пока совсем неизвестные компасы. На эту мысль наводят и другие опыты. Когда птиц выпускали в пасмурную погоду над открытым морем, где не было никаких ориентиров, они несколько минут кружили над судном, словно искали свою дорогу, а потом решительно направлялись прямо домой. Или в планетарии: выключались все звезды, а искусственное магнитное поле с помощью соленоидов поворачивалось перпендикулярно земному. Птицы некоторое время пользовались этим сложным магнитным полем, а потом все же находили ошибки и брали правильное направление. Как узнавали, что правильно, а что нет? Это пока остается загадкой.
ПЕРИКАРД — околосердечная сумка, сердечная сорочка, прочный соединительнотканный мешок, окружающий сердце некоторых беспозвоночных и всех позвоночных. Состоит у позвоночных из наружного листка и внутреннего — эпикарда, который сращен с миокардом и начальными частями крупных сосудов, выходящих из сердца и входящих в него. Щелевидная перикардиальная полость между листками перикарда содержит серозную жидкость, облегчающую скольжение сердца при его сокращениях. У высших позвоночных богато иннервирован чувствительными волокнами. Перикардиальная полость является одним из отделов вторичной полости тела.
ПЕРИСТАЛЬТИКА — волнообразно распространяющиеся сокращения стенок пищевода, желудка, кишечника, мочеточника и др. органов, благодаря которым в норме
328
биология
происходит передвижение их содержимого в дистальном направлении. Перистальтические движения осуществляются в результате координированной деятельности продольного и кольцевого слоев мышц. Скорость распространения перистальтических волн в разных органах различна. Так, у человека, например, ритм перистальтики желудка составляет 2—3, а двенадцатиперстной кишки — 10—12 волн в минуту Характер перистальтики обусловлен способностью гладких мышц к автоматическим сокращениям и деятельностью расположенных в них нервных сплетений. Перистальтика регулируется вегетативной нервной системой, центральной нервной системой и гуморальными факторами.
На перистальтику влияют физические и химические свойств? пищи. Антиперистальтика — движение волны сокращений в оральном направлении — является физиологическим свойством толстого кишечника, обеспечивающим задержку содержимого в нем и лучшее всасывание воды и электролитов. Она возникает также вследствие патологии (спайки) и при рвоте. Перистальтические движения свойственны телу кольчатых червей.
ПЕСЕЦ — млекопитающее семейства волчьих.
Место обитания песца — тундра. У нас он представлен двумя видами: материковым песцом и более крупным — командорским. Различают обыкновенного белого песца и гораздо более редкого и ценного «голубого». В действительности он не буквально голубой, а окрашен в различные оттенки буровато-серого цвета, причем в отличие от обыкновенного не меняет окраски на зиму.
Песец предпочитает в тундре овраги, устраивает поры на склонах холмов, где удобнее рыть нору, чем на ровном месте. Поэтому в Западной Сибири песцов больше в средней полосе тундры, куда их привлекает изрезанный рельеф, а также обилие корма: водоплавающей птицы, куликов, белых куропаток. Одна жилая нора песцов приходится в
справочник школьника 329
среднем на 20 километров. Севернее песцы встречаются реже — в среднем нора на 60 километров.
В Восточной Сибири песцы наиболее многочисленны.
Песцы хищники. Они разоряют гнезда птиц, ъ период гнездования поедая яйца. Постоянно обследуя «свои» участки, обнюхивая и исследуя каждую кочку, песец легко находит открытые, ничем не защищенные гнезда куликов, уток и др. Неудивительно, что появление песца на таком участке тундры где много птичьих гнезд, вызывает тревогу всего пернатого населения.
Отваживается песец забираться и в скалы, к гнездовым колониям чистиков, кайр. Здесь ему редко сопутствует удача, чаще дружная атака массы птиц заставляет его спасаться бегством. В случае недостатка корма песец ест ягоды и другую растительную пищу
Для выведения потомства песец роет нору, которая имеет различную глубину и много выходов. Число щенят у песцов бывает весьма различным, причем, по имеющимся наблюдениям, находится в прямой зависимости от количества корма. В голодные годы 5—6, в обильные кормом — 10—12. Бывают выводки и более многочисленные.
Самец песца — образцовый глава семьи. Пока дети еще маленькие, он добывает и приносит корм и им, и матери. Позже начинают ходить на охоту оба родителя. Выросшие молодые держатся со стариками до осени. В голодные годы на всех щенят уже не хватает корма и наиболее слабые погибают. При угрозе голода матери иногда переводят свой выводок в другую, заранее приготовленную нору, близ которой больше корма. Иногда при гибели самца самка переносит детенышей в нору другой семьи и выкармливает вместе с другой матерью. Это позволяет вырастить детенышей без потерь.
Норами песцы пользуются в период размножения, в остальное время ведут бродячий образ жизни. Постоянного убежища нет, они устраиваются на отдых то во встреченной пустой норе, то в какой-нибудь подходящей полости между камнями, то зарываются в снег.
Условия существования в тундре весьма суровы. Недостаток корма заставляет мигрировать. В обычный год песцы мигрируют южнее на несколько сот километров, а в голодные годы оказываются от «дома» за тысячу километров.
330
биология
Например, один песец, окольцованный на Таймыре, был добыт на Аляске, то есть примерно за 4500 км. Конечно, многие из таких кочующих зверей погибают. В тундре песец служит основным объектом пушного промысла.
На острове Медном из группы Командорских островов обитает особый подвид — медновский песец. К 1984 году их оставалось всего до 60 зверей. Основная причина гибели — гельминтозное и инфекционное заболевание. Занесен в Красную книгу.
ПЕЧЕНЬ — пищеварительная железа некоторых животных. Среди беспозвоночных имеется у паукообразных, ракообразных, моллюсков. Представляет полый вырост средней кишки, протоки которого открываются в просвет средней кишки или желудка. У многих беспозвоночных, а также у карповых рыб печень часто называют печеночно-поджелудочной железой. У большинства позвоночных печень разделена на несколько долей. Относительная масса печени больше у мелких животных (в связи с более интенсивным обменом веществ), чем у крупных, у диких больше, чем у домашних, и у хищников больше, чем у травоядных. Печень у человека располагается в брюшной полости, прилегая к диафрагме, главным образом справа. Печень — самый крупный из внутренних органов. Она контролирует многие обменные процессы, играющие важную роль в
справочник школьника 331
поддерживании постоянного состава коови. Как полагают, печень выполняет несколько сотен различных функций. Все эти функции связаны с положением печени в кровеносной системе и с тем огромным объемом крови, который протекает через нее в единицу времени (приблизительно 20% от общего объема крови).
Все питательные вещества, всасывающиеся в пищеварительном тракте, поступают прямо в печень, где они либо хранятся, либо превращаются в другие вещества, необходимые в данный момент организму. Таким образом, все функции печени можно разделить на две категории:
1) хранение питательных веществ и синтез их производных; 2) расщепление ненужных организму веществ.
Кроме того, благодаря ряду протекающих в печени обменных реакций она может служить источником тепла для животных, обитающих в холодных зонах. Гексозы (шестиуглеродные сахара) поступают в печень из кишечника по воротной вене печени — единственному кровенос ному сосуду, в крови которого содержание сахара может очень сильно колебаться. Это дает ключ к пониманию роли печени в углеводном обмене как органа, поддерживающего концентрацию глюкозы в крови на уровне около 90 мг на 100 мл. Печень препятствует колебанию этого уровня в связи с режимом питания и тем самым предотвращает повреждение таких тканей, как мозг, которые не могут запасать глюкозу. В печени все гексозы, включая галактозу и фруктозу, превращаются в нерастворимый гликоген и в таком виде хранятся. Процесс превращения глюкозы в гликоген называется гликогенезом и стимулируется инсулином.
_ Инсулин __
Глюкозам,. .......Глюкозо-6-фосфаи^
(фосфорилирование)
< Глюкозо-1 -фосфата , ** Гликоген
(конденсация)
Расщепляясь до глюкозы, гликоген препятствует падению уровня глюкозы в крови ниже 60 мг. Процесс расщепления гликогена называется гликогенолизом и включает активацию фермента фосфорилазы под действием гормона глюкогона, выделяемого поджелудочной железой. В момент опасности, при стрессе или в условиях холода фосфорилазу активируют также адреналин, выделяемый мозго
332
биология
вым слоем надпочечников, и норадреналин, освобождаемый окончаниями симпатических нейронов.
Печень играет важную роль в белковом обмене, который включает здесь дезаминирование, образование мочевины, трансаминирование и синтез белков плазмы.
Дезаминирование. Организм не способен запасать аминокислоты, и те из них, которые не могут быть сразу использованы для биосинтеза белка, подвергаются дезаминированию в печени, то есть разрушению аминокислот.
Трансаминирование служит способом образования тех аминокислот, которых не хватает в пищевом рационе, то есть это еще одна голиостатическая функция печени.
В печени в той или иной степени разрушаются почти все гормоны.
Печень больше участвует в метаболизме (обмене) и транспортировке жиров, чем в их хранении. В жировом обмене клетки печени выполняют следующие функции: превращают в жиры избыток углеводов; поглощают из крови и расщепляют холестерол и фосфолипиды, а в случае надобности синтезируют их; образуют глобулины для транспортировки липидов.
В печени хранятся некоторые запасы водорастворимых витаминов В и С.
Печень служит еще одним примером тесной взаимосвязи между структурой и функцией биологических систем.
ПИГМЕНТЫ — окрашенные соединения, входящие в состав тканей организмов. Цвет пигмента определяется наличием в их молекулах хромофорных групп, обусловливающих избирательное поглощение света в видимой области солнечного спектра. Одинаковые или близкие по химическому строению пигменты могут присутствовать в различных, филогенетически далеких группах. Пигменты входят в состав цитохромов, каталазы и др. ферментов, образуют комплексы с белками, липидами и включаются в структуру мембран. В клетках пигменты чаще содержатся в специальных образованиях (хлоропластах, хромопластах — красные пластиды и др.), реже в клеточном соке. У многих видов животных существуют пигментные клетки. Пигменты играют важную роль в фитобиологических процессах (в фотосинтезе — хлорофиллы, каротиноиды, в
справочник школьника
333
зрении — родопсины, в фоторегуляторных процессах рас тений — фитохром), участвуют в дыхании (гемоглобины, дыхательные хромогены), защищают организм от вредного воздействия УФ-излучения (у растений — каротиноиды, у животных — меланины), определяют окраску животных и растений.
Используются в пищевой и фармацевтической промышленности.
ПИНГВИНЫ — птицы древние. Они появились на Земле примерно 60 миллионов лет назад. Сегодня ученые насчитывают 16—18 видов этих инте- *1^
ресных и своеобразных жителей суро- К ’ У' вой Антарктиды. Но есть среди них уюотк И 'Ж одно исключение. Галапагосский пин- * il гвин обитает на экваторе. Остальные - — предпочитают холодные воды Южного _ —
полушария. На зиму они уходят на север в теплые или умеренные воды. Непосредственно в Антарктиде гнездятся пингвины Адели, императорские и королевские. Правда, Адели устраивают гнездовые колонии и на островах вблизи материка, но все же в границах антарктической области. Гнезда они располагают на свободном от снега грунте. Это ямки в земле, обложенные по краям небольшими валиками из мелких камешков. В конце полярной ночи, обычно в октябре, длинные цепочки пингвинов двигаются к местам гнездования. В колониях иногда насчитывается по нескольку десятков тысяч птиц. Интересно наблюдать за образованием пар. Пингвин дарит своей подруге... камешки, складывая их к ногам избранницы. Если они ею приняты, семья образовалась, а «подарки» идут на строительство гнезда.' Часто пингвины воруют камешки у своих соседей.
В кладке обычно бывает два яйца. Насиживает их самка около пяти недель. Самец заменяет лишь на короткий период ее ухода в море для питания. После появления на свет птенцов организуются так называемые «детские сады». Малыши собираются группами по 10—20 особей, к которым «прикреплено» несколько старых пингвинов —
334 биология
«воспитателей», охраняющих молодняк и следящих за порядком в «детском саду». Родители в это время заняты поисками пищи в море и кормлением своего потомства. К осени птенцы сменяют свой пуховый наряд и после линьки впервые спускаются в воду.
Как и все пингвины, Адели не боятся людей и очень любопытны. Зиму птицы проводят в море.
Наблюдения показали, что некоторые из них удаляются от мест гнездования к северу на 700 километров и больше. Все пингвины — отличные пловцы и ныряльщики. Без этих качеств они просто бы не выжили. В море и теплее, и пищи достаточно. Поэтому, вырастив коротким полярным летом птенцов, на зиму Адели устраиваются к морю.
Императорский пингвин. Мало осталось «императоров» в Антарктиде — всего несколько колоний. В черном фраке и белой манишке, с желтоватым галстуком-«бабочкой» на шее императорский пингвин выглядит элегантно и величественно — настоящий франт.
Гнездятся эти пингвины прямо на льду, укрываясь от ветра под ледяными карнизами айсбергов. Самка «императора» откладывает всего лишь одно яйцо и шестьдесят пять дней вынашивает его на своих лапках, прикрыв сверху жировой складкой. Еще месяц носит она и детеныша, пока Тот не покроется плотным пухом и не подрастет. Уходя к морю за кормом, взрослые оставляют пингвинят в «детских садах». Возвращаясь, мама пингвиненка узнает его в большом количестве пингвинят. Необычен и забавен этот пингвиний обед. Родитель отрыгивает пищу, и голодный пингвиненок с жадностью залезает клювом в его раскрытую глотку, чтобы съесть положенную порцию белой кашицы.
Жизнь императорских пингвинов степенна и величава. Пингвины очень доверчивы, совсем не боятся людей. Позволяют брать на руки пингвиненка — только смотрят недоверчиво: как бы чего не случилось. В районе обсерватории «Мирный» пингвины постоянные гости полярников, только с собаками не могут дружить — у них постоянная вражда.
Золотоволосые пингвины. У этих пингвинов есть над глазами замечательные хохолки — метелочки, будто наклеенные ярко-желтые брови. А клюв и глаза красные. Фрак тоже необычный, отливающий изумрудной зеленью. И белая манишка кажется шелковой — она вся в искринках.
справочник школьника
335
Очень редкие пингвины. Обитают у Фолклендских островов.
Золотоволосики не проявляют интереса к людям. Гнездятся золотоволосые пингвины на обрывистых прибрежных скалах. Материал для гнезд берут у самой кромки моря — выброшенные на берег водоросли. Носить оттуда трудно и хлопотно. Куда легче стащить пучок-другой у соседа. Потихоньку стянет чужое добро, подомнет под себя и быстренько прихорашивается. Если же сосед заметит и начинает «возмущаться», воришка таращит на него с изумлением глаза: «Кто, я? Не может быть!» Вся жизнь колонии проходит по строгому, раз и навсегда заведенному распорядку. От обледенелой Антарктиды до субантарктических Фолклендских островов далеко. Здесь нет ни вечных льдов, ни снегов. Но ветры пронизывают до костей. И почти ежедневно хлещут дожди с градом. Неуютные острова. От ветра и града пингвины прячутся в расселины скал так же, как и вся остальная островная живность. Но как бы ни бушевала стихия, ровно в семь часов утра в колонии золотоволосиков раздается хриплый крик, очень похожий на ослиный: «И-a! И-a». Это вожак колонии призывает подопечных вставать с насиженных мест и выходить строиться в колонну по одному. Конечно, покидать гнезда пингвинам не хочется. Но вожак — самый сильный старый самец — неумолим. Стоит на камне у протоптанной к морю тропинки, и, едва какой золотоволосик замешкается, сразу «И-a! И-a». Мол, живей, живей! И вся колония понуро ковыляет к тропинке. Вот все выстроились в затылок друг другу, стоят, терпеливо ждут. Вожак издает звук, и все двинулись к морю на кормежку.
Так в колонии золотоволосиков начинается каждое утро. Часа в четыре дня они возвращаются с улова. Фолклендских золотоволосиков зовут еще скалолазами. Цепляясь крылышками за еле приметные выступы и трещины в скале, они поднимаются из воды по каменистой крутизне.
пиноцитоз — захват клеточной поверхностью и поглощение клеткой жидкости. Фагоцитоз и пиноцитоз протекают очень сходно, поэтому эти понятия отражают различие в объемах поглощенных веществ. Общее для них то, что поглощенные вещества на поверхности клетки
336
биология
Воспалительный процесс при попадании в кожу инородного тела.
окружаются мембраной в виде вакуоли, которая перемещается внутрь клетки (или фагоцитозный, или пиноцитозный пузырек).
Названные процессы связаны с затратой АТФ.
Фагоцитоз — захват и поглощение клеткой крупных частиц. Это явление впервые описал русский ученый И.И.Мечников. Фагоцитоз распространен очень широко. Он играет чрезвычайно важную роль, связанную с внутриклеточным пищеварением у простейших и низших беспозвоночных. У высокоорганизованных животных и человека процесс фагоцитоза играет защитную роль. Фагоциторная деятельность лейкоцитов и макрофагов имеет огромное значение в защите организма от попадающих в него патогенных микробов и. других нежелательных частиц.
Благодаря фагоциторной деятельности этих клеток организм оказывается невосприимчивым к ряду инфекционных заболеваний. Это легло в основу фагоциторной теории иммунитета, разработанной И.И.Мечниковым.
ПИТЕКАНТРОПЫ
Сто лет назад голландский врач и анатом ЭДюбуа обнаружил на острове Ява на берегу реки Соло окаменевшие остатки костей: черепную крышку, три зуба и бедренную кость. Он нашел «недостающее звено» — переходную ступень от обезьяны к человеку, существование которой предсказал Э.Геккель. ЭДюбуа назвал обнаруженное существо обезьяночеловеком — питекантропом.
справочник школьника
337
Теперь обезьянолюдей называют архантропами (человек выпрямленный, то есть прямоходящий).
Позднее остатки питекантропа были обнаружены в Африке, Азии и Европе — он широко распространился в Старом Свете, а отсюда уже по всем материкам. Черепная коробка была у него такой же длины
и ширины, как у современного че-
ловека, но более низкая и состояла из толстых костей. Объем мозга достигал 900—1100 см3. Лоб очень покатый, над глазами сплошной костный валик. Лобные и височные доли, связанные с речью, развиты лучше, чем у обезьяны. Многие считают, что речь архантропов вряд ли была членораздельной; ряд звуков из-за несовершенства строения гортани они не могли произносить. Развитие височных долей указывает на хороший слух.
Челюсти сильно выдавались вперед, подбородочного выступа не было. Питекантропы создавали из камня примитивные скребки, сверла, пользовались огнем и жили первобытным стадом. Жилищ у них не было. Возникнове
ние труда оказалось могучим толчком к развитию мозга. Развитие ума сделало большой шаг вперед с возникновением речи. По мнению многих ученых, зачатки речи у древнейших людей существовали в виде нечленораздельных звуков, имевших значение различных сигналов.
В дальнейшем происходило медленное расселение. Большинство ученых полагают, что из какой-то популяции центрально- и североафриканских архантропов возникли
люди современного типа.
ПИЩЕВАРЕНИЕ — совокупность процессов, обеспечивающих механическое измельчение и химическое (главным образом ферментативное) расщепление питательных веществ на компоненты, пригодные к всасыванию и участию в обмене веществ. Поступающая в организм пища переваривается под воздействием различных гидролитических ферментов. Основными конечными продуктами расщепления белков являются аминокислоты, отчасти мелкие пеп
338 биология
тиды, жиров — глицерин и жирные кислоты, углеводов — моносахариды. Все эти соединения подвергаются всасыванию, и из них в органах и тканях вновь синтезируются сложные, специфические для организма соединения.
Внутриклеточное пищеварение. Пища поступает внутрь клетки, где гидролизуется ферментами цитоплазмы или при участии мезосом, а также в специализированных внутриклеточных полостях — пищеварительных вакуолях, существующих постоянно или образующихся при эндоци-тозе (пино- и фагоцитоз). Такой тип пищеварения распространен как основной механизм питания у всех одноклеточных, у некоторых низших многоклеточных (у губок).
Внеклеточное пищеварение характеризуется тем, что синтезируемые в клетках ферменты выделяются во внешнюю среду и осуществляют гидролиз пищеварительных веществ иногда на значительном расстоянии от секретирующих их клеток. Внеклеточное пищеварение наблюдается у кишечнополостных, ракообразных, насекомых, головоногих, хордовых (кроме ланцетника). Оно может быть реализовано за пределами организма. Например, некоторые насекомые вводят пищеварительные ферменты в обездвиженную добычу, а бактерии выделяют их в окружающую среду. У высших многоклеточных внеклеточное пищеварение происходит в специальных полостях желудочно-кишечного тракта (полостное пищеварение).
Мембранное, или пристеночное, пищеварение осуществляется ферментами, локализованными на структурах клеточной мембраны. У большинства хордовых животных такое пищеварение происходит на поверхности кишечных клеток. Оно обеспечивает промежуточные и конечные этапы переваривания пищи и начальные этапы всасывания. Мембранное пищеварение свойственно многим беспозвоночным (насекомые, ракообразные, моллюски) и всем позвоночным. У большинства организмов сочетаются все три основных типа пищеварения, что способствует оптимальной эффективности и экономичности работы пищеварительной системы. У кишечных паразитов (аскарида и др.) развито только мембранное пищеварение, в то время как полостное пищеварение редуцировано.
Последовательная обработка пищи осуществляется по мере ее постепенного перемещения в органах пищеварения, строение и функция которых специализированы. Ши
справочник школьника
339
роко распространен первоначальный гидролиз в кислой среде и последующий гидролиз и всасывание в нейтральной. В процессах пищеварения важную роль играют микроорганизмы, а у некоторых животных простейшие, населяющие различные отделы желудочно-кишечного тракта (жвачные). Для большинства позвоночных характерно выделение железами желудка соляной кислоты и протеиназ (пепсин, парапепсины, гастриксин, желатиназа), активных в кислой среде (pH 1.5—2.0). В желудке позвоночных происходит главным образом кислотная денатурация белковых компонентов пищи и начальные стадии гидролиза белков. У жвачных основные преобразования пищи в желудке происходят под влиянием деятельности бактерий и простейших. Последующие стадии пищеварения протекают, как правило, в нейтральной или слабощелочной среде (pH 7.0—8.5). Наиболее интенсивно процессы ферментативного гидролиза и всасывания осуществляются в тонкой кишке позвоночных. Расщепление питательных веществ в полости тонкой кишки происходит главным образом под действием ферментов, секретируемых поджелудочной железой. Дальнейший гидролиз белков происходит под влиянием трипсина, химотрипсина и эластазы с образованием низкомолекулярных пептидов и небольшого количества аминокислот. Углеводы (крахмал, гликоген) гидролизуются под влиянием амилазы до простых углеводов. Жиры под
Пищевод
Желудок
^Плотная соедини-тельно-тканная обо-
лочка
Мышечные слои
Слизистая оболочка4*
Слизистая оболочка
Двенадцатиперстная х кишка
Мышечные слои
Кишечник-
340
биология
действием липазы расщепляются до ди- и моноглицеридов, а также свободных жирных кислот и глицерина. Большую роль при этом играют соли желчных кислот, участвующие в эмульгировании жиров, активации панкреатической липазы и способствующие всасыванию жирных кислот. Завершающий этап пищеварения в тонкой кишке реализуется за счет мембранного пищеварения. Гидролиз происходит сначала под действием ферментов панкреатического сока, адсорбированных на стенках кишечника, а затем с помощью собственно кишечных ферментов (амилазы, мальтазы, сахаразы, лактазы, различных ди-, три- и тетрапептидаз, аминопептидаз, щелочной фосфотазы и ДР-)-
Мембранное пищеварение осуществляется на поверхности клеток кишечного эпителия и сопровождается непосредственным всасыванием конечных продуктов.
В толстой кишке пищеварение, как правило, отсутствует. Однако оно имеет место в слепой кишке ряда животных (грызуны, лошади). Кроме того, населяющая толстую кишку микрофлора вызывает брожение углеводов (клетчатка) и гниение белков, вследствие чего образуются органические кислоты, газы (СО2, СН4, SH2), токсические соединения — фенол, индол, скатол (обезвреживаются в печени). В толстой кишке происходит интенсивное всасывание из оставшегося химуса воды (до 95%), а также электролитов, глюкозы, некоторых витаминов и аминокислот, продуцируемых кишечной микрофлорой. По мере продвижения и уплотнения содержимого кишечника формируется кал.
Деятельность органов пищеварения контролируется вегетативной нервной системой, а также гуморальными факторами. Парасимпатическая нервная система стимулирует двигательную функцию желудочно-кишечного тракта, а симпатическая угнетает ее. Различные гормоны, особенно вырабатываемые передней долей гипофиза, корой надпочечников, а также эндокринными кишечными клетками, влияют на синтез пищеварительных ферментов, их секрецию, перенос и включение в липопротеиновые комплексы мембран микроворсинок кишечных клеток, на процессы всасывания и моторику кишечника. Между видом пищи, длительностью ее переваривания и скоростью продвижения по желудочно-кишечному тракту существует строго сбалансированная зависимость, осуществляемая главным
справочник школьника
341
образом рефлекторно и частично посредством местной регуляции. В регуляции пищеварения участвуют сигналы, поступающие от рецепторов, локализованных в органах пищеварения.
ПИЩЕВЫЕ РЕФЛЕКСЫ — сложные рефлекторные реакции, направленные на поиск, захват, продвижение по пищеварительной системе и переработку пищи. Безусловные пищевые рефлексы связаны преимущественно с непосредственным раздражением рецепторов полости рта, пищевода и желудочно-кишечного тракта (слюноотделение, глотание, секреция, работа мышц пищеварительного тракта). Действие питательных веществ, прежде всего на обонятельные рецепторы, можно отнести к категории натуральных рефлексов. Косвенные признаки пищи, воспринятые с помощью зрения или слуха, могут активировать пищевые рефлексы по законам условнорефлекторной деятельности, при этом принято говорить о пищеварительных рефлексах, включающихся в состав более сложного пищевого поведения.
Способы питания
Показатели Автотрофные -организмы Гетеротрофные организмы
фототрофные хемотрофные сапрофиты паразиты
Источник получения органического вещества Диоксид углерода, вода с растворенными минеральными солями Аммиак, сероводород, оксид железа (II), вода Готовые органические вещества мертвых тел Готовые органические вещества живых тел
Источник получения энергии Солнечная радиация, свет Экзотермические реакции при окислении неорганических соединений Экзотермические реакции при окислении белков, жиров, углеводов
Предста-в и т е л и животного мира Эвглена зеленая Нет Большинство животных Простейшие, паразитические черви, клещи, насекомые
342
биология
Показатели Автотрофные организмы Гетеротрофные организмы
фототрофные хемотрофные сапрофиты паразиты
Предста-в и т е л и расти-тельного мира ~ Все зеленые растения, ок-рашенные бактерии (пурпурные и зеленые, содержащие бактерио-хлорофилл) Нитрифицирующие бактерии, серобактерии, железобактерии, клубеньковые бактерии Бактерии брожения, гнилостные бактерии, шляпочные грибы, дрожжевые, плесневые грибы Вирусы, фаги, болезнетворные бактерии, паразитические грйгбы, цветковые растения — паразиты (омела, повилика, заразиха)
ПЛАВАТЕЛЬНЫЙ ПУЗЫРЬ — непарный или парный орган рыб. Развивается он как вырост передней части кишечника. Выполняет гидростатическую, у некоторых рыб — дыхательную и звукоиздающую функции, а также роль резонатора и преобразователя звуковых волн. У некоторых рыб плавательный пузырь связан с кишечником, у других — полностью изолирован и регулирование содержания газов в нем осуществляется посредством кровеносных сосудов. Плавательный пузырь заполнен газами, соотношение которых может меняться (газовый состав отличен от состава атмосферного воздуха). Когда рыба поднимается из нижних слоев в верхние, где ее тело испытывает меньшее давление, меняется и насыщаемость крови газами. В этих условиях кровь оказывается перенасыщенной газами, и если бы эти газы выделялись в виде свободных пузырьков, то это повело бы к закупорке сосудов и гибели рыбы. В строении плавательного пузыря можно отметить еще одну интересную деталь: от передней части пузыря отходит пара отростков в направлении к уху — органу равновесия, который таким путем получает сигналы об изменении внешнего давления на пузырь при перемещении рыбы вниз или вверх. У карповых рыб (карп, карась, плотва) выросты пузыря связаны с ухом особым аппаратом Вебера, состоящим из трех мелких косточек.
Есть рыбы, не имеющие плавательного пузыря, они ведут придонный образ жизни (камбала).
справочник школьника
343
ПЛАНКТОН — совокупность организмов, населяющих толщу воды континентальных и морских водоемов и не способных противостоять переносу течениями. В состав планктона входят фито-, бактерио- и зоопланктон. В пресных водах различают озерный планктон, речной. Фитопланктон населяет поверхностные воды при достаточной для фитосинтеза освещенности (в морях в основном до глубины 50—100 м); бактерио- и зоопланктон — всю толщу вод до максимальных глубин. Морской фитопланктон состоит в основном из диатомовых водорослей, простейших. Пресноводный — из водорослей. В пресноводном зоопланктоне наиболее многочисленны веслоногие и ветвистоусые рачки и коловратки; в морском доминируют различные ракообразные, многочисленные простейшие, кишечнополостные, моллюски, оболочники, личинки рыб, личинки многих беспозвоночных, в том числе донных. Наибольшее видовое разнообразие планктона — в тропических водах океана.
У многих организмов планктона выработались приспособления, облегчающие парение в воде: уменьшение удельной плотности тела (газовые и жировые включения, студенистые ткани, пористый скелет), увеличение его удельной поверхности (различные выросты, уплощение тела), минимизация размеров. Биомасса планктона варьируется в разных водоемах, их частях и в разные сезоны. Биомасса фитопланктона обычно с глубиной убывает. Фитопланктон — основной продуцент органического вещества в водоемах, за счет которого существуют водные гетеротрофные животные и некоторые бактерии. Роль бактерий в составе планктона велика, поскольку они перерабатывают органические остатки, за счет которых существуют, и включают его вновь в пищевую цепь. Фитопланктон — пища мелких планктонных животных, которыми питаются еще более крупные. Поэтому в районах наибольшего развития фитопланктона обильны зоопланктон и нектон. Фитопланктон — начальное звено в цепи питания. Развитие его зависит также от интенсивности освещения, поэтому в холодных и умеренных водах проявляется сезонность в развитии планктона и колебания его биомассы. В тропических районах состав и количество планктона в большей
344
биология
или меньшей степени постоянны в течение года. Обильное развитие фитопланктона (так называемое цветение воды) изменяет ее цвет и прозрачность. Многие планктонные животные совершают регулярные вертикальные миграции, способствующие переносу пищеварительных ресурсов в глубины. Некоторые организмы планктона служат индикаторами степени загрязненности водоемов. Ряд видов — объекты промысла (креветки, криль). Благодаря жизнедеятельности обитающих в воде организмов, начиная с мельчайших бактерий и кончая большими рыбами, в природе постоянно идет процесс естественного самоочищения водоемов. Органические вещества, первоначально загрязнявшие воду, проходят через сложную систему биофильтров, вода очищается от органических примесей.
ПЛЕЗИОЗАВРЫ — вымершие пресмыкающиеся.
Известны со среднего триаса до позднего мела Евразии, Африки, Австралии, Америки; на территории России — в Поволжье, Подмосковье, Приуралье, Сибири. Достигали расцвета в юре, вымерли позже всех других форм завроптеригий. Будучи одной из важнейших групп хищных пресмыкающихся, плезиозавры играли важную роль в биоценозах морей юры и мела. По образу жизни плезиозавры несколько напоминали ластоногих. Длина тела от 1.5 м до 16 м. Кроме плезиозавров одновременно существовали плезиозавриды, которые имели длинную шею, небольшую голову и сравнительно короткие конечности. Эти животные были рыбоядными хищниками прибрежной зоны морей. Характерный представитель — эласмозавр с шеей из 76 позвонков. Наиболее богатые коллекции плезиозавров (свыше 20 полных скелетов) — в музеях Великобритании.
ПЛЕЧЕВОЙ пояс — пояс передних конечностей, часть скелета позвоночных, служащая для связи передних конечностей с туловищем.
Первичный плечевой пояс представлен хрящом и развивающимися в нем окостенениями и образует сочленение со скелетом свободной конечности, вторичный состоит из покровных костей кожного происхождения и укрепляет первичный плечевой пояс, соединяя его с осевым скелетом
справочник школьника
345
и (у костных рыб) черепом. У рыб первичный плечевой пояс образован спинным (лопаточным) и брюшным отделами, а вторичный — парными ключицами и дополнительными костями, связывающими с черепом.
У земноводных в связи с выходом на сушу конечности уже имелись в форме передних и задних ног, имеющих в основном то же строение, что и у других наземных позвоночных, и снабженных пальцами.
У птиц плечевой пояс состоит из пары вытянутых вдоль позвоночника саблевидных лопаток, ключиц, сросшихся в дужку, крупных коракоидов или вороньих костей, и своеобразно устроенной грудины.
В самом же крыле птицы мы находим такие же отделы, как и в передней конечности у четвероногих, то есть плечо, Предплечье (лучевой и локтевой) и кисть.
ПЛОД — орган размножения цветковых растений, развивающийся из цветка и заключающий семена. Функции плода — формирование, защита и распространение семян.
Плоды образуются из завязей цветков в результате опыления и оплодотворения. Плоды очень разнообразны.
Плоды можно разделить на группы по количеству семян. Количество семян зависит от количества семязачатков внутри завязи. Если в завязи один семязачаток, то и в плоде будет одно семя, например у пшеницы, подсолнечника. Но у многих растений в завязи много семязачатков (расширенная часть пестика — завязь, где образуются семязачатки). Значит, в их плодах будет много семян, как у тыквы, гороха, помидора. Нередко бывает, что семязачатков образуется больше, чем семян, но, конечно, не наоборот.
Таким образом, можно разделить плоды на односемянные и многосемянные. Различают плоды и по строению околоплодника. Если околоплодник сочный, то и плоды называют сочными, если сухой, то и плод — сухой. К сочным относят плоды огурца, крыжовника, вишни; к сухим — плоды кукурузы, каштана, подсолнечника, гороха, мака. Сухие многосемянные плоды раскрываются, и семена выпадают, например у гороха.
Односемянные и сочные плоды обычно не вскрываются.
346
биология
Поскольку плоды очень многообразны, для разных плодов существуют специальные названия. Сочный односемянный плод называют костянкой. Наружный слой околоплодника у него — тонкая кожица, средний — сочная мякоть,
внутренний — деревянистый, образует косточку (вишня, абрикос). Сочный многосемянный плод — ягода. Наружняя часть околоплодника состоит из тонкой кожицы (помидор, смородина).
Яблоко — сочный многосемянный плод. В его образовании принимает участие не только завязь, но и другие части цветка.
Зерновка — сухой односемянный плод с тонким пленчатым околоплодником, сросшимся или плотно прилегающим к семенной кожуре (рожь, пшеница, кукуруза).
Семянка — сухой односемянный плод с кожистым околоплодником, не срастающимся с семенной кожурой (подсолнечник).
Орех — сухой односемянный плод с деревянистым околоплодником (липа, орешник).
Желудь — сухой односемянный плод, в отличие от ореха околоплодник кожистый.
Коробочка — сухой многосемянный плод, открывающийся крышечкой (мак, белена) или створками (тюльпан).
Боб и стручок — сухие многосемянные плоды. Но у стручка между створками есть перегородка, на которой и располагаются семена (капуста, редька), а у боба такой перегородки нет.
Плоды и семена приспособлены к распространению. Тяжелые плоды — орехи, желуди, опавшие с дерева, — перетаскиваются мышами, бурундуками. Плоды многих растений переносят длительные путешествия по воде. Так путешествуют плоды кокосовой пальмы. У нас в средней
справочник школьника
347
полосе водой разносятся плоды и семена водных и прибрежных растений, имеющие приспособления для плавания (например, осока, ее плоды снабжены мешочками, наполненными воздухом).
Многие плоды распространяет человек и животные. Птицы поедают плоды, перелетают с места на место, а семена, защищенные кожурой, не перевариваются и с пометом выбрасываются наружу. Сухие плоды с разнообразными прицепками (череда) животные переносят поневоле — плоды цепляются к шерсти зверя.
ПОБЕГ — основной орган растения. Побеги бывают вегетативными и спороносными. Система побега вместе с корневой системой составляет тело плауновидных, хвощевидных, папоротниковидных. Побеги возникли как приспособление к наземному образу жизни в результате сложных преобразований системы безлистных цилиндрических органов — теломов — у рипиофитов.
Вегетативный побег состоит из оси (стебля) с листьями и почками. Каждый побег развивается из почки, следовательно, почка — это зачаточный побег, состоящий из зачаточной оси (стебля), оканчивающийся конусом нарастания. На зачаточном стебле (оси) расположены друг над другом зачаточные листья разного возраста.
Почки бывают верхушечные и боковые, среди которых различают пазушные и придаточные. Пазушные почки расположены в углу между листом и идущим вверх от него участком стебля, то есть в пазухе листа. Из них формируются боковые побеги, происходит ветвление.
Пазушные почки древесных пород, не развивающиеся весной в побег, называют спящими. Они, оставаясь живыми, могут не прорастать на протяжении нескольких лет. Спящие почки прорастают, когда повреждается часть стебля (от мороза, обрезки, вырубки). После вырубки деревьев из спящих почек развиваются идентичные материнскому растению побеги.
Боковые почки располагаются на стебле так же, как и листья. На ветвях тополя почки расположены поодиночке, друг за другом. Такое расположение почек называют очередным.
348
биология
У сирени почки расположены по две, одна против другой — супротивно.
Растения вороний глаз, элодея имеют мутовчатое листорасположение. У них листья растут на стебле пучками, мутовками, располагаясь по три и более листа в узле, и образуют как бы кольцо (мутовку) вокруг стебля.
Вегетативные почки имеют зачаточную ось (стебель), оканчивающуюся конусом нарастания, и зачаточные листья. Из таких почек развивается побег. Генеративные (цветочные) почки образуют зачатки цветка или соцветия.
У большинства растений рост побегов осуществляется благодаря образовательной ткани (верхушечной меристеме). Однако есть растения, у которых рост происходит за счет меристем, расположенных в основании междоузлий. Такой рост называют вставочным, например у злаков, хвощей.
Рост стебля в толщину осуществляется за счет боковой меристемы — камбия. У многих растений, в том числе древесных, вставочный рост междоузлий заканчивается довольно быстро. У других растений он может продолжаться долго. Долго растут междоузлия у вьющихся растений, в том числе и у фасоли.
Почечные чешуи при развертывании почки опадают. На стебле от опавших чешуй остаются рубцы в виде кольца — почечное кольцо. По ним можно подсчитать возраст древесных веток. Почечные кольца ограничивают прирост побега в течение года, это так называемые годичные приросты, которые хорошо видны у многих деревьев и кустарников.
Ветвление — это образование боковых и пазушных почек. Значение ветвления заключается в увеличении общего количества побегов на растении. Таким способом захватывается как можно больший объем среды для воздушного питания. Разветвленная крона дерева создает громадную листовую поверхность. Интенсивностью ветвления можно управлять. Если удалить растущую верхушку побега, то боковые почки сразу трогаются в рост. В сельском хозяйстве прищипкой верхушки побега вызывают более сильное ветвление, например у огурцов. У помидоров, наоборот, удаляют появляющиеся боковые побеги, чтобы лучше росли и быстрее созревали плоды на главном побеге. Это называют пасынкованием. После скашивания много
справочник школьника
349
летних трав на лугах или подстригания газонов из оставшихся у основания срезанных побегов почек быстро вырастают новые, всегда более многочисленные побеги. Обрезая ветви садовых и парковых деревьев и кустарников, опытные садовники придают их кронам определенную, иногда причудливую форму.
Когда развертываются почки, междоузлия не всегда удлиняются. Бывает так, что они остаются очень короткими или их совсем нет. Есть только узлы, листья и почки. Такие побеги называют укороченными. Они очень часто встречаются у деревьев (яблоня) и у трав.
Если междоузлия хорошо заметные, длинные, то побег называют удлиненным. У деревьев укороченные побеги несут цветки и плоды.
Укороченные побеги травянистых растений называют розеточными. Хорошо известные примеры — розеточные укороченные побеги подорожника, одуванчика, земляники. Интересно, что укороченные побеги трав почти всегда вегетативные, а репродуктивные побеги у них, в отличие от древесных, удлиненные.
Внешне стебли очень разнообразны. У большинства растений стебли прямостоячие (кукуруза, пшеница и т.д.). Стебель, несущий только одно соцветие или цветок, называют стрелкой (лилия, тюльпан). Ползучие побеги с короткими междоузлиями называют плетью, с длинными — столоном. В отличие от ползучих, стелющиеся стебли не укореняются. Особая форма роста побегов — вьющиеся, цепляющиеся и лазящие. Растения с такими побегами называют лианами. Особенно много крупных древесных лиан во влажных тропических лесах. У нас встречаются лианы травянистые — вьюнок, горошки (лесной, мышиный). К древесным лианам можно отнести виноград; плющ.
Лазящие побеги, как и вьющиеся, имеют слабые стебли, не способные самостоятельно сохранять прямостоячее положение. К опоре они прикрепляются с помощью тонких вьющихся усиков, которые образуются по-разному: вместо листа или его части (у гороха), вместо боковых побегов (у винограда). Плющ прикрепляется к стволам деревьев, стенам, скалам с помощью специальных коротких придаточных корней.
350
биология
Видоизменение побегов произошло в процессе длительной эволюции, как следствие приспособления к выполнению специальных функций. Например, корневища, клубни и луковицы — это не только запасающие побеги. Они часто выполняют функцию вегетативного размножения. Подземные побеги обеспечивают перезимовку растений, так как зимой их почки укрыты почвой и снегом.
ПОВЕДЕНИЕ — способность животных изменять свои действия, реагировать на воздействие внутренних и внешних факторов. Поведение включает процессы, при помощи которых животное ощущает внешний мир и состояние своего тела и реагирует на них. Поведение рассматривают в различных взаимосвязанных аспектах, важнейшими из которых являются экологические, эволюционные, физиологические, психологические.
Поведение одноклеточных организмов складывается в основном из автоматических перемещений в сторону раздражителя или от него. Раздражителями могут быть сила тяжести, свет, химические компоненты среды, температура, длина светового дня и др. Уже эти элементарные формы поведения требуют механизмов прямой и обратной связи между рецепторами клетки и ее двигательными системами (реснички, жгутики). В поведении простейших обнаружены зачатки индивидуальной приспособляемости — привыкание к стимулу, способность выбора между пищевыми и непищевыми объектами и др.
У многоклеточных с повышением их организации все более важное место в поведении занимают индивидуально приобретенные компоненты, обусловленные различными формами обучения. При этом генетически обусловленное (инстинктивное) поведение, специфическое для каждого вида, образует основу поведения особи. Индивидуально приобретенные компоненты поведения обеспечивают реализацию врожденной стратегии и создают возможность для импровизаций в случае неожиданных изменений во внешних условиях. Накопление индивидуального опыта обеспечивает так называемые опережающее отражение действительности, получившее максимальное развитие у высших позвоночных и проявляющееся в способности переносить прежний опыт на новые ситуации. У человека в основе
справочник школьника
351
поведения лежит уникальная способность к планированию будущих действий и использование языка (языковое поведение) для фиксации долговременных планов и для передачи их от поколения к поколению.
В индивидуальном поведении условно выделяют повседневное поведение (самосохранительное, пищевое, комфортное, исследовательское и др.), способствующее поддержанию жизнедеятельности, и сигнальное поведение, обеспечивающее общение особи с себе подобными. Систему взаимодействий между особями в популяции принято называть социальным поведением. Позитивные взаимодействия способствуют образованию группировок, важной (но далеко не единственной) функцией которых является обеспечение встречи половых партнеров и спаривания (половое поведение). Если родители проявляют заботу о потомстве (родительское поведение), образуется семейная группа или семья. Негативные взаимодействия (агрессивное поведение) способствуют рассредоточению особей, а у видов, ведущих групповой образ жизни, ограничивают число особей в группе. Различные типы поведения взаимообусловлены и тесно переплетаются друг с другом. Система целостности поведения особи организована по иерархическому принципу: низшие уровни организации представлены элементарными действиями, высшие — сложными этапами действия. Реализация поведения определяется совместным влиянием на организм внутренних и внешних факторов. Готовность особи к реализации тех или иных программ поведения подчиняется биологическим ритмам (суточным, сезонным).
Врожденные автоматизмы, преобладающие в раннем возрасте, в процессе индивидуального развития обогащаются индивидуально приобретенным опытом, за счет чего поведение становится более гибким и приспособленным. У видов, не проявляющих заботы о потомстве, молодняк появляется с готовой на все случаи жизни программой поведения, которая может быть весьма сложной. Например, у многих одиночных ос самка находит определенный вид жертвы, парализует ее, переносит в заранее выкопанную норку, откладывает яйцо на определенную точку тела жертвы и замуровывает норку. Эволюционное становление таких поведенческих адаптаций во многом еще не ясно.
352
биология
Поведение животных служит предметом изучения многих научных направлений: нейрофизиологии, зоопсихологии, этологии, генетики поведения.
Гены не только определяют простые формы поведения животных и человека, но и влияют на высшие проявления поведенческих реакций. Известно, например, что способности людей к музыке, математике в большей степени определяются генами. Феноменальные музыкальные и математические способности проявляются в детстве, когда влияние окружающей среды и обучение еще невелики. Генетическая основа сложных поведенческих реакций доказана в экспериментах по искусственному отбору животных определенного типа. Так, среди серебристо-черных лисиц можно обнаружить животных, агрессивно реагирующих на приближение человека, трусливых и спокойных. Важно отметить, что лисята проявляли дружелюбие или агрессивность к человеку очень рано, иногда даже до открытия глаз. Следовательно, не дрессировка, а именно гены оказали сильное влияние на их поведение.
Как реализуется в ходе индивидуального развития информация, содержащаяся в генах и влияющая на поведение? У высших животных поведенческие реакции сложны, сложно устроен и геном, вследствие чего очень трудно проследить многочисленные связи между признаками и генами. Для этого требуются усилия не только генетиков, но и специалистов других отраслей науки.
ПОДСОЛНЕЧНИК
На испанских кораблях, вернувшихся из Южной Америки, «ступил» на европейскую землю и цветок солнца. Это знаменательное событие произошло в 1510 году, когда впервые семена подсолнечника были высеяны в Мадридском ботаническом саду.
И в течение трех веков подсолнечник хранил свою главную тайну
и был известен европейцам только
как красивое декоративное растение, хотя в Германии из жареных семян готовили кофе, а в Португалии — муку.
справочник школьника
353
Свою вторую родину и славу масличной культуры подсолнечник приобрел в России, куда попал в XVIII веке благодаря Петру I. Однако сначала подсолнечник не привлек особого внимания русских земледельцев. Его по-прежнему выращивали как красивый цветок или в лучшем случае использовали на корм птице, хотя и было уже известно, что семена растения содержат масло, но практического применения этого свойства подсолнечника никто не находил.
Крепостной крестьянин Даниил Бокарев в первой трети прошлого века впервые построил в слободе Алексеевка Воронежской губернии конный, а затем паровой маслозаводы. Производство подсолнечного масла приобрело промышленное значение.
Народный селекционер-самоучка Иван Карзин сумел вывести «панцирный сорт» подсолнечника, семена которого не может прогрызть личинка подсолнечной моли. Позже была частично побеждена и заразиха — растение-дармоед, присасывающееся к корням подсолнечника и губящее урожай.
В 1931 году на базе селекционной станции был создан известный сейчас во всем мире Всесоюзный институт масличных культур. Много лет отдал выведению более масля-ничных сортов Василий Степанович Пустовойт. Последние пустовойтовские сорта содержали не 36%, а 55% масла, и это не предел изменяемости растения.
На современном этапе селекция этой культуры ведется в нескольких направлениях: на урожайность семян, масля-ничность, раннеспелость и устойчивость к ряду заболеваний.
Все знают об удивительной способности подсолнечника поворачиваться за солнцем. Эта способность растения называется гелиотропизмом. Оказывается, он совершает при этом не просто круговые движения, а строго с запада на восток и обратно; в этом своеобразном суточном ритме находится не только корзинка, но и остальные его части: стебель, листья.
Много различных применений нашло это растение в жизни людей. Животноводы высоко ценят силос, получаемый из подсолнечника. Его зеленая масса в смеси с бобо выми служит прекрасным кормовым продуктом. Специ альная настойка из цветков и листьев подсолнечника
12 Биология
354
биология
спасла немало человеческих жизней во время эпидемий малярии. Современная фармакология применяет подсолнечное масло для приготовления различных растворов и мазей. В кондитерском производстве используют содержащийся в корзинках пектин. Стебли растения служат хорошим сырьем для производства бумаги.
Основная ценность — семена, содержащие белки, углеводы, минеральные соли и жиры.
ПОЗВОНОЧНЫЕ, черепные. Известны с ордовика — нижнего силура. Предки позвоночных — низшие хордовые (оболочники, бесчерепные) — жили в море, впоследствии некоторые заходили в пресные воды. Собственно позвоночные возникли в пресных водах и прошли здесь первые этапы эволюции. Благодаря развитой двигательной активности водные позвоночные, главным образом рыбы, широко расселились по водоемам и проникли в море. Обитание в водоемах, особенно с недостатком кислорода, подготовило их выход на сушу в девоне. Первыми наземными позвоночными были, вероятно, ихтеостеги, произошедшие от древних кистеперых рыб и давшие начало земноводным.
Пресмыкающиеся, доминировавшие в мезозое, дали начало млекопитающим (в триасе) и птицам (в юре).
Эволюционный процесс у всех позвоночных сопровождался развитием одного основного плана строения. Первичный осевой скелет — хорда — постепенно, в процессе эволюции заменился позвоночником (отсюда название), состоящим из ряда подвижно сочлененных хрящевых (у некоторых рыб) или костных (у прочих позвоночных) позвонков. Образовалась гибкая, но прочная опора для мощной мускулатуры, необходимой в текучих водах. Для столь интенсивной работы двигательной системы потребовалось совершенствование процессов дыхания, питания, кровообращения и выделения, а также органов чувств и ЦНС. Особенно необходимо это стало после выхода позвоночных на сушу и перехода от движения в воде к перемещению по суше с помощью членистых (рычажных) конечностей. Усложнилась пищеварительная система, в ее различных отделах возник своеобразный «конвейер» пищеварительных ферментов, последовательно обрабатываю
справочник школьника 355
щих пищу. Мощное мускульное сердце позвоночных состоит из нескольких основных отделов. Кровеносная система замкнутая. Органами дыхания водных позвоночных служат жабры. У наземных позвоночных возникли новые органы дыхания — парные легкие. При переходе к жизни в пресных водах у предков позвоночных образовались новые органы выделения и осморегуляции — избытка воды, в больших количествах проникающей в тело рыб через проницаемые покровы, и выделение мочи различной концентрации. Почки наземных животных максимально экономят воду при выведении из организма продуктов метаболизма. По сравнению с беспозвоночными у позвоночных усложнилась гормональная регуляция метаболизма, обеспечиваемая системой эндокринных желез. Нервная система состоит из головного и спинного мозга и периферических узлов (ганглиев). В отличие от беспозвоночных, у позвоночных она имеет сложное трубчатое строение. Повышение подвижности и активности, усложнение поведения вызвали совершенствование строения и функций органов чувств. Некоторым позвоночным (электрические рыбы) свойственна электрическая и магнитная чувствительность. Позвоночные раздельнополы. Низшие позвоночные — круглоротые, рыбы, земноводные — как правило, яйцекладущие. Живорождение встречается во всех группах, исключая круглоротых и птиц, у млекопитающих это основная форма размножения. Высшим позвоночным — пресмыкающимся, птицам, млекопитающим — свойственна забота о потомстве; в меньшей степени (охрана кладок и молоди) она выражена у отдельных низших позвоночных.
Позвоночные по числу видов значительно уступают беспозвоночным, но более разнообразны по приспособительным типам и жизненным формам. Это объясняется не только общим высоким уровнем развития и сложностью организации позвоночных, но и большой мобильностью в приспособлении к самым различным условиям обитания — от дна Мирового океана до высокогорий и безводных пустынь.
Важную роль играют позвоночные в биосферных процессах, обычно завершая трофические цепи в биоценозах Для человека значение позвоночных велико и разнообразно: среди позвоночных — домашние и многие промысло
356
биология
вые животные. Некоторые позвоночные — носители возбудителей инфекционных болезней.
Сравнительная характеристика классов позвоночных
Классы Кожный покров Дыхание Сердце Оплодотворение Яйцеклетки
Рыбы Кожа с большим числом одноклеточных желез, по-крыта костными чешуями Жаберное Двухкамерное, содержит венозную кровь Наружное Мелкие, лишены плотных оболочек
Амфибии Кожа влажная, с большим числом многокле-точных слизистых желез Легочное и кожное Тр е х к а -мерное, содержит сме шан-ную кровь Наружное Мелкие, окружены слизистой оболочкой
Рептилии Кожа сухая, тонкая, без желез, покрыта роговыми чешуями Легочное То же Внутреннее Крупные, покрыты кожистой оболочкой
Птицы Кожа сухая, тонкая, защищена перьями Легочное Четырехкамерное. Правая половина содержит ве-н О 3 н у ю кровь, левая — арте р и -альную Внутреннее Очень крупные, с большим количеством желтка, покрыты извест-к о в о й скорлупой
Млекопитающие Кожа толстая, с большим числом разнообразных желез, защищена волосами Легочное, в акте дыхания при-н и м а е т участие диафрагма То же Внутреннее Очень мелкие, бедные желтком
справочник школьника
357
ПОЙКИЛОТЕРМНЫЕ ЖИВОТНЫЕ — холоднокровные животные, животные с непостоянной внутренней температурой тела, меняющейся в зависимости от температуры внешней среды. К пойкилотермным животным относятся все беспозвоночные, а из позвоночных — рыбы, земноводные и пресмыкающиеся. Температура тела пой-килотермных животных обычно всего на 1—2°С выше температуры окружающей среды или равна ей. У многих из них температура повышается под влиянием поглощения солнечного тепла (змеи, ящерицы) или мышечной работы (летающие насекомые, быстро плавающие рыбы). При повышении и понижении температуры внешней среды за пределы оптимальных эти животные впадают в оцепенение или гибнут. Отсутствие совершенных терморегуляционных механизмов у пойкилотермных животных обусловлено относительно слабым развитием нервной системы, низким уровнем обмена веществ (примерно в 20—30 раз ниже, чем у теплокровных).
ПОКРОВИТЕЛЬСТВЕННАЯ ОКРАСКА
ЖИВОТНЫХ — защитная окраска и форма животных, делающие их обладателей менее заметными в местах их обитания; средства пассивной зашиты от хищников.
Маскировка. Сюда относятся все случаи окраски, при которых животные делаются незаметными на фоне окружающей их обстановки. Наиболее широко в природе распространены три типа окраски, обеспечивающие маскировку, а именно:
1) криптическая окраска,
2) скрадывающая противотень, 3) расчленяющая окраска.
Криптическая окраска. Вследствие такой окраски возникает критический эффект, заключающийся в том, что окраска тела животного сливается с окраской фона. В ряде случаев это достигается сочетанием окраски с формой и позой животного. Критические окраски чрезвычайно широко распространены в природе. Насекомые, обитающие в травянистом покрове (кузнечики и др.), часто бывают окрашены под цвет травы. У многих жуков (жуки-усачи).
358
биология
других насекомых, прячущихся на стволах деревьев, однотонная окраска всего тела хорошо гармонирует с цветом коры. Благодаря своей окраске выпь делается незаметной среди зарослей камыша и тростника. В ряде случаев окраска носит сезонный характер, происходит смена летней и зимней окраски «одежды» животных.
Расчленяющая окраска. Сущность расчленяющей окраски заключается в том, что все тело животного оказывается покрытым неправильными пятнами и полосами, которые привлекают к себе взор наблюдателя, отвлекая его внимание от самого предмета. Успех зависит от оптических причин. Чем сильнее расчленяющий контраст, тем сильнее производимый им эффект.
Пример — тигр, зебра, тело многих рыб. Благодаря своей окраске находящаяся в спокойном состоянии зебра в совершенно открытой местности становится незаметной уже на расстоянии 50 метров.
Скрадывающая противотенъ. В этом случае защитный характер окраски создается определенным оптическим эффектом. При скрадывающей противотени у животного спинная сторона бывает окрашена в темный цвет, а брюшная оказывается очень светлой, как, например, это бывает у рыб и др. Если на животных, обладающих подобной окраской, свет падает сверху, то спина его станет светлее, в то время как на брюшную сторону падает тень. В результате такого светового эффекта окраска тела станет монотонной.
Мимикрия — сходство в форме и окраске тела незащищенных животных с защищенными. Некоторые виды неядовитых змей и насекомых похожи на ядовитых. По форме и окраске тела некоторых сверчков, личинок отдельных видов кузнечиков напоминают муравьев и т.д.
Мимикрия — результат естественного отбора мутаций, имеющих сходное фенотипическое проявление у различных видов, она помогает незащищенным животным выжить.
Предупреждающая (угрожающая) окраска. Виды нередко обладают яркой, запоминающейся окраской. Раз попытавшись отведать несъедобную божью коровку, жалящую осу, птица на всю жизнь запоминает их яркую окраску Некоторые виды бабочек на крыльях имеют яркие пятна, которые могут отпугивать хищников.
справочник школьника 359
Процесс возникновения приспособительных окрасок носит дивергентный характер: одни формы пошли по линии выработки критических свойств, другие — демонстративных в сочетании с химическими (отпугивающими или ядовитыми). В то же время сходные факторы естественного отбора привели к возникновению конвергентного сходства в разных группах животных.
ПОКРОВНЫЕ ТКАНИ — ткани растений, расположенные на границе с внешней средой. Состоят из плотно сомкнутых клеток. Первичная покровная ткань (эпидерма, или эпидермис) развивается на листьях и молодых стеблях. Толстые наружные стенки ее клеток покрыты кутикулой, защищающей растение от нагревания и излишнего испарения. Наличие в ней устьиц обусловливает ее участие в газообмене и транспирации. В корнях первичной покровной ткани служит экзодерма, дифференцирующаяся из наружных слоев клеток первичной коры. На стеблях и корнях голосеменных и двудольных растений первичные покровные ткани сменяются вторичной — пробкой — производной пробкового камбия. Пробка развивается также близ мест повреждений, вокруг очагов ранений стебля, внутри коры древесных растений, отделяя живые слои луба от наружных, мертвых, входящих в состав корки.
ПОЛОВОЙ ДИМОРФИЗМ
Возникновение полового диморфизма связано с действием полового отбора. У многоклеточных животных половой диморфизм полностью развивается к периоду половой зрелости и связан главным образом с различиями в строении половых органов, а также с развитием вторичных половых признаков. Различают постоянный и сезонный половой диморфизм. Постоянный — мало зависит или не зависит от сезонных условий. Он характерен для многих беспозвоночных (особенно червей, членистоногих) и позвоночных; например, у одних животных самцы значительно мельче самок, у других,’ наоборот, они крупнее. У самок признаки полового диморфизма связаны с откладыванием яиц, выкармливанием детенышей молоком. Нередко самцы окрашены ярче самок (многочисленные бабочки,
360 биология
птицы и др.), что связано с покровительственной окраской и меньшей подвижностью самок, чаще осуществляющих заботу о потомстве. Проявлением полового диморфизма являются и такие вторичные половые признаки, как рога жуков-оленей, бивни самцов нарвала и слона, рога самцов многих оленей, козлов, представляющие оружие для турнирных боев за самку. Сезонный половой диморфизм, или брачный наряд, проявляющийся только в период размножения, известен у многих птиц, земноводных (проявление яркой расцветки у самца тритона).
У цветковых растений постоянный диморфизм наиболее ярко выражен у двудомных, например конопли, у которой мужские растения (посконь) отличаются от женской (матерка) меньшей длиной стебля, менее густой листвой, большим выходом волокна. У ряда двудомных растений (ивы, тополя) половой диморфизм выражен только в различном строении мужских и женских цветков.
ПОЛЯРНОСТЬ свойственна организмам и клеткам. Возникают морфофизиологические различия на противоположных концах клеток, тканей, органов и организма в целом. Особенно четко полярность проявляется у растений. Многие одноклеточные водоросли образуют на нижней (затененной) стороне корнеподобные выросты — ризоиды, а на верхней (освещенной) — органы фотосинтеза, которые, однако, могут быть переориентированы путем затенения верхней стороны клетки и освещения нижней. У многоклеточных низших растений полярность выражена сильнее и является более фиксированной. Так, у зеленых водорослей она- проявляется в том, что каждая клетка способна при известных условиях образовывать в своей морфологической нижней части ризоиды, а в верхней — фотосинтезирующий орган. У спор, водорослей, мхов, хвощей, папоротников полярность возникает лишь после соответствующего внешнего воздействия, когда клетки начинают делиться, давая начало новому организму. Первая перегородка в прорастающей споре ориентируется перпендикулярно падающему лучу света, разделяя спору на затененную «корневую» и освещенную «заростковую» клетки. У высших семенных растений полярность обнаруживается уже в зиготе и развивающемся зародыше, где
справочник школьника
361
формируются два зачаточных органа — побег с верхушечной почкой и корень. У формирующегося растительного организма полярность проявляется в преобладающем направлении деления клеток, их роста и дифференцировки; ведущая роль в этом процессе принадлежит фитогормонам. Полярность сформировавшихся органов высших растений, как правило, сохраняется даже при резком нарушении их нормального положения. У животных полярность обнаруживается как в клетках, так и в целом организме. В эпителиальных клетках различают базальную и дистальную части с характерным расположением отдельных структур (ядра, комплекса Гольджи, секреторных гранул и т.д.). В нейронах полярность выражена местоположением аксона и дендритов. У простейших полярность проявляется в расположении органоидов по передне-задней или спинно-брюшной оси. В яйцеклетке анимально-вегетативная полярность возникает в ходе оогенеза и стабилизируется в период созревания, редукционные (полярные) тельца местом своего выделения определяют положение анимального полюса.
В основе поляризации — сложный комплекс взаимозависимых метаболических и морфогенетических перестроек. Явления полярности обнаруживаются также при вегетативном размножении и регенерации.
ПОПУЛЯЦИЯ — совокупность особей одного вида, обладающих общим генофондом и занимающих определенную территорию. Контакты между особями внутри одной популяции происходят чаще, чем между особями разных популяций. Внутри популяции можно выделить более мелкие подразделения (семьи). Популяции разных видов, сосуществующих в одном месте, образуют в своей совокупности сообщество (биоценоз). Популяции характеризуются общей численностью особей, плотностью (числом особей на единицу площади), характером пространственного распределения особей, а также упорядоченностью структуры. Структура популяции проявляется в определенном количественном соотношении особей разного возраста, пола, размера, разных генотипов и т.д. Соответственно различают возрастную, половую, размерную, генетическую и другие структуры
362
биология
Динамика численности популяции во времени определяется соотношением показателей рождаемости и смертности особей, а также их иммиграции и эмиграции. Способность к росту свойственна любой популяции, но в силу всегда возникающей нехватки природных ресурсов, а также неблагоприятных изменений во внешней среде рост популяции или прекращается внезапно, сменяясь падением численности, или же тормозится постепенно, по мере изменения численности.
В природных условиях периодические колебания численности различных организмов очень распространены. В разные годы происходит резкое возрастание и падение численности животных, причем изменения численности жертвы как бы опережают численность хищника. С.С.Чет-вериков одним из первых обратил внимание на периодические колебания численности популяции, которые получили название популяционных волн. Популяционные волны — одна из частых причин дрейфа генов.
В современной биологии популяция рассматривается как элементарная единица процесса микроэволюции, способная реагировать на изменение среды перестройкой своего генофонда. Изменения, происходящие в популяции, видны на примерах видообразования.
Одни популяции очень многочисленны, характеризуются высокой плотностью и окружены подобными популяциями, другие малочисленны и находятся на краю ареала. Все это приводит к различной интенсивности миграции, изменению частоты близкородственных скрещиваний, неодинаковому воздействию различных форм естественного отбора.
Популяции, находящиеся на границах видового ареала, как правило, немногочисленны, и в них может возрастать частота близкородственных скрещиваний, что повышает вероятность гомозиготности многих мутаций.
Действительно, хотя виды состоят из организмов, сами организмы не способны претерпевать эволюционные преобразования. Отдельная особь от появления до исчезновения испытывает лишь онтогенетические изменения, а изменения генотипов, без которых эволюционный процесс немыслим, возможны лишь во времени в группах особей, то есть в популяциях.
справочник школьника
363
Изучение популяции важно и в практическом отношении. Без него невозможны разработка эффективных мер защиты растений, рациональное использование биологических ресурсов, природоохранительные мероприятия.
ПОТ — бесцветная соленая жидкость, выделяемая потовыми железами. Состав пота зависит от вида животного, типа его потовых желез, состояния организма, интенсивности потоотделения и содержания различных веществ в крови. Пот человека содержит 98% воды, около 0.2% мочевины, молочную, пировиноградную, лимонную кислоты, аммиак, жиры, серин, летучие жирные кислоты и другие вещества.
У копытных с потом выделяются белки (этим обусловлен взмыленный вид вспотевшей лошади). Реакция пота может быть кислой (pH 3.8—6.2) или щелочной (при раз.-ложении мочевины и выделении аммиака). У некоторых животных пот содержит пигменты. Потоотделение хорошо выражено у человека, обезьян, копытных (особенно у непарнокопытных). Вызывается посредством нервных и гу-мональных факторов в ответ на температурные, эмоциональные и другие стимулы. Центры потоотделения расположены в продолговатом мозге, гипоталамусе и коре больших полушарий. Потоотделение участвует в терморегуляции, поддержании водно-солевого баланса организма, в функции выделения.
ПОТЕНЦИАЛ ДЕЙСТВИЯ — быстрое колебание мембранного потенциала, возникающее при возбуждении нервных, мышечных, некоторых железистых и растительных клеток; электрический сигнал, обеспечивающий быструю передачу информации в организме. Подчиняется правилу «все или ничего», то есть возникает только при достижении раздражителем некоторого порогового значения, причем дальнейшее увеличение интенсивности раздражителя на амплитуде и длительности потенциала действия не сказываются. Основан на быстро обратимых изменениях ионной проницаемости мембраны, связанных с активацией электровозбудимых ионных каналов. В нервных и скелетных мышечных волокнах восходящая фаза
364 биология
потенциала действия связана с повышением проницаемости мембран для ионов Na+. Поток ионов Na+ внутрь клетки по открытым каналам приводит к быстрой перезарядке клеточной мембраны: в покое ее внутренняя сторона заряжена отрицательно по отношению к наружной, а во время пика потенциал действия приобретает положительный заряд. Последующая инактивация натриевых каналов и активация калиевых каналов приводят к падению потенциала; однако полному его восстановлению до исходной величины обычно предшествуют следовые колебания. В различных нервных и скелетных мышечных волокнах длительность потенциала действия варьируется от долей мс до 2—3 мс, в клетках сердечной мышцы от десятков до сотен мс. В нервных волокнах распространяющийся потенциал действия (нервный импульс) обеспечивает передачу сигналов от чувствительных нервных окончаний в тело нервной клетки и от нее к симпатическим нервным окончаниям. Поступая в эти окончания, нервный импульс вызывает выделение определенной порции медиатора, оказывающего возбуждающее или тормозящее действие на соответствующую клетку. В мышечных клетках распространяющийся потенциал действия оказывает пусковое влияние на внутриклеточные процессы, активирующие сократительный аппарат волокна.Возникновение потенциала действия сопровождается падением возбудимости клетки — рефрактерностью.
ПОТЕНЦИАЛ ПОКОЯ — мембранный потенциал покоя, разность потенциалов, существующая у живых клеток в состоянии физиологического покоя, между их цитоплазмой и внеклеточной жидкостью. У нервных и мышечных клеток потенциал покоя варьируется обычно в диапазоне 60—90 мВ, причем внутренняя сторона мембраны заряжена отрицательно по отношению к наружной. Потенциал покоя обусловлен неравенством концентрации ионов К\ Na+ и СГ по обе стороны клеточной мембраны и неодинаковой проницаемостью мембраны для этих ионов. У большинства клеток потенциал покоя создается диффузией ионов К+ из цитоплазмы в наружную среду; в скелетных мышечных волокнах в поддержании потенциала покоя важную роль играет диффузия ионов СГ из наруж
справочник школьника
365
ной среды в цитоплазму. Прохождение через клеточную мембрану электрического тока (например, при распространении нервного импульса) и различного воздействия, изменяющие ионную проницаемость мембраны, вызывают изменения потенциала покоя. Его уменьшение называется деполяризацией, а увеличение — гиперполяризацией мембраны. Потенциал покоя играет важную роль в поддержании натриевых каналов клеточной мембраны в возбудимом состоянии.
пресмыкающиеся — рептилии, класс позвоночных. Древнейшие пресмыкающиеся — котилозавры — появились в среднем карбоне и еще сохраняли в своем строении признаки, характерные для земноводных палеозоя (стегоцефалов). В дальнейшем пресмыкающиеся разделились на 2 главных ствола — зверообразных (давших в конце триаса начало млекопитающим) и диапсид (архозавров, лепидозавров, которые дали начало птицам). Пресмыкающиеся доминировали в наземных биоценозах с перми до начала кайнозоя, наибольшего расцвета достигли в мезозое, когда среди них появились также морские (ихтиозавры, мозазавры и др.) и летающие (птерозавры) формы. Наиболее крупные животные суши входили в число динозавров. Переход от мезозоя к кайнозою совпал с вымиранием всех перечисленных групп мезозойских пресмыкающихся и бурной экспансией млекопитающих и птиц — прогрессивных потомков пресмыкающихся. Современные пресмыкающиеся — разрозненные остатки богатого и разнообразного мира рептилий. Размеры тела разнообразны. Скелет почти полностью окостеневший. Череп сочленяется с позвоночником одним мищелком. Первичный череп у большинства пресмыкающихся сверху и с боков облекают многочисленные покровные кости. Конечности пятипалого типа (в некоторых группах наблюдается редукция пальцев или всей конечности). Ребра у большинства пресмыкающихся соединены с грудиной, образуя грудную клетку, обеспечивающую реберный тип дыхания, впервые появляющийся только у этой группы. Головной мозг пресмыкающихся менее развит, чем у птиц и млекопитающих, однако мозжечок развит хорошо, что связано со сложной координацией движений. Два круга
366
биология
кровообращения, более полно разделенные, чем у земноводных; у крокодилов сердце четырехкамерное, у остальных трехкамерное. Легкие ячеистые, имеются трахея и бронхи.
Кожа (кроме водных мягкотелых черепах) покрыта роговыми чешуями или щитками. Кожных желез нет или их немного. Распространены повсеместно и в разных климатических зонах, кроме северных широт. В связи с непостоянной температурой тела активность пресмыкающихся зависит от температуры окружающей среды. Пресмыкающиеся раздельнополы, оплодотворение внутреннее; некоторым ящерицам и змеям свойствен партеногенез. Большинство размножается, откладывая яйца, некоторые яйцеживородящие или живородящие. Яйца этих животных богаты желтком, заключены в твердую известковую (у черепах, крокодилов) или пергаментную (ящериц, змей) оболочку, защищающую их от высыхания. Заботятся о потомстве редко. Большинство пресмыкающихся — хищники или насекомоядные. Наземные черепахи растительноядные. Использование мяса многих пресмыкающихся в пищу, кожи и панцирей — для изготовления различных изделий, интенсивный отлов змей для получения яда привели в XX веке к резкому сокращению численности отдельных групп пресмыкающихся, особенно черепах, змей, крокодилов. Для восстановления численности крокодилов разводят в неволе, охраняют кладки морских черепах. Регулируют отлов змей.
ПРИМАТЫ — отряд высших млекопитающих. Предками приматов были примитивные насекомоядные млекопитающие; в верхнемеловых отложениях Монголии найден, по-видимому, наиболее древний представитель этой исходной группы. Древнейшие приматы в меловом периоде расселились из Азии в Европу, Северную Америку, Африку. Дали начало предкам человекоподобных приматов (гоминид)’. Сохраняя типичные для млекопитающих черты, приматы характеризуются определенными, общими для всех них особенностями строения. Приматы — исходно древесные животные, что обеспечило им сложность, тонкую дифференцировку и высокую координированность движений. Для приматов характерны 5-палые хватательные конечное-
справочник школьника 367
ти. Верхние конечности очень подвижные (благодаря наличию ключицы и вращению костей предплечья), первый палец кисти противопоставляется остальным, что обеспечивает тонкость и разнообразие ее действий. Почти у всех приматов на пальцах кистей и стоп плоские ногти, ладонь и подошва имеют капиллярные линии и узоры. Тело покрыто волосами различной окраски, у лемуровых и некоторых широконосых обезьян есть подшерсток, и поэтому их волосяной покров напоминает мех; для многих видов характерны мантии, гривы и др. Почти все приматы имеют хвост, различный по длине, у ряда видов он хватательный.
Жизнь на деревьях способствовала развитию у приматов вертикального положения тела, что подготовило переход к прямохождению и к наземному образу жизни у предков гоминид. Органы обоняния развиты слабо, хорошо развиты слух и особенно зрение. Головной мозг относительно большой, с развитыми большими полушариями, поверхность которых покрыта бороздами и извилинами. Увеличены также затылочная доля (зрительная область), лобная и височная доли (управляют мышечной деятельностью и голосовым аппаратом). Увеличение мозга, мозговой части черепа и усложнение функций передних конечностей сопровождалось укорочением челюстей и уменьшением лицевой части черепа. Все приматы (за редким исключением) обитают в тропиках и субтропиках. Населяют главным образом леса, живут стадами, небольшими семейными группами, реже парами, занимая относительно небольшую территорию, которую метят либо определяют громкими голосами. Для приматов характерен высокий уровень обмена информацией — коммуникации (каждая особь постоянно реагирует на движения, жесты и крики других животных группы). Сообщества приматов имеют достаточно сложную организацию с иерархической системой доминирования — подчинения. В основном ведут дневной образ жизни, реже сумеречный или ночной. Питаются смешанной пищей, с преобладанием растительной, реже встречаются насекомо ядные. Приматы размножаются круглый год. У большинства видов рождается 1—2 беспомощных детеныша, которые остаются при матери несколько лет. С длительным периодом раннего развития приматов связана относительно большая продолжительность их жизни (крупные приматы живут около 20—30 лет).
368
биология
Численность приматов на Земле быстро сокращается, главным образом из-за уничтожения их естественных местообитаний и бесконтрольного использования большого числа видов в качестве лабораторных животных.
ПРОГРЕСС биологический — возрастание приспособленности организмов к окружающей среде, ведущее к увеличению численности и более широкому распространению вида.
Эволюционные изменения, происходящие в некоторых видах и более крупных таксонах (семействах, отрядах) не всегда могут быть признаны прогрессивными. В таких случаях говорят о биологическом регрессе. Биологический регресс — это снижение уровня приспособленности к условиям обитания, уменьшение численности вида и площади видового ареала.
Вопрос о возможных путях достижения биологического прогресса был разработан А.Н.Северцовым — крупным ученым-эволюционистом. Один из главных таких путей, по А.Н.Северцову, — морфофизиологический прогресс, или ароморфоз, то есть возникновение в ходе эволюции признаков, которые существенно повышают уровень организации живых организмов. Ароморфозы дают большие преимущества в борьбе за существование, открывают возможности освоения новой, прежде недоступной среды обитания.
В эволюции млекопитающих можно выделить несколько крупных ароморфозов: возникновение шерстного покрова, живорождение, вскармливание детенышей молоком, приобретение постоянной температуры тела, развитие легких, головного мозга, кровеносной системы и др. Формирование ароморфоза — длительный процесс, происходящий на основе наследственной изменчивости и естественного отбора. Морфофизиологический процесс — магистральный путь эволюции органического мира.
Идиоадаптация. Кроме такого крупного преобразования, как ароморфоз, в ходе эволюции отдельных групп возникает большое количество мелких приспособлений к определенным условиям среды. Такие приспособления А.Н.Северцов назвал идиоадаптациями. Идиоадаптации — это приспособления живого мира к окружающей среде, открывающие перед организмами возможность прогрес-
справочник школьника
369
сивного развития без принципиальной перестройки их биологической организации. Примером идиоадап-тации может служить разнообразие форм у насекомоядных млекопитающих, разные виды которых, имея исходный уровень ор-
Разнообразие форм у насекомоядных млекопитающих — пример идиоадаптации.
1 — прыгунчик, 2 — землеройка, 3 — еж, 4 — выдровая землеройка, 5 — кутора, 6 — крот, 7 — златокрот, 8 — выхухоль.
ганизации, смогли, однако, приобрести свойства, позволившие им занять разные места обитания в природе.
Общая дегенерация. В ряде эволюционных ситуаций,
когда окружающая среда стабильна, наблюдается явление
общей дегенерации, то есть резкого упрощения организа-
ции, связанного с исчезновением целых систем органов и функций. Очень часто общая дегенерация наблюдается при переходе видов к паразитическому образу существования.
Несмотря на то, что общая дегенерация приводит к
значительному упрощению организации, виды, идущие по этому пути, могут увеличивать численность и ареал, то есть двигаться по пути биологического прогресса. Важнейшей характеристикой эволюционного процесса является видообразование, то есть постоянное возникновение новых видов. За время эволюции на Земле существовали десятки,
а возможно, сотни миллионов видов живых организмов. Неотъемлемое свойство эволюционного процесса — постоянное усложнение жизни от примитивных доклеточных форм вплоть до человека.
ПРОДОЛГОВАТЫЙ МОЗГ представляет собрй непосредственное продолжение спинного мозга. Центральный канал спинного мозга непосредственно продолжается в канал продолговатого мозга. В продолговатом мозге расположены жизненно важные центры, регулирующие дыхание, кровообращение, обмен веществ. У костистых рыб в продолговатом мозге сформировались центры управления
370
биология
дыханием, кровообращением, пищеварением, выделились ядра вкусовых нервов. У земноводных и пресмыкающихся закончилась дифференциация сенсорных ядер черепных нервов и специализация их рецепторов. У пресмыкающихся получают развитие вестибулярные ядра, ретикулярная формация (единый компонент с другими отделами нервной системы).
Функции продолговатого мозга сложны и разнообразны. Специализированные группы нейронов ретикулярной формации управляют дыханием, регулируют деятельность сердца и определяют тонус различных сосудов, обеспечивают существование пищеварительной функции (пережевывание и т.д.), контролируют объем передаваемой сенсорной информации из спинного в головной мозг, а также уровень возбудимости центральных структур, в том числе и коры большого мозга. Рефлексы продолговатого мозга связаны также с функцией слуха (распознавание частоты, интенсивности и источника звука).
ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ жизни
Изучение продолжительности жизни животных начато лишь в двадцатых годах нашего века, а исследования динамики численности животных и ее регуляции — только в последние десятилетия.
Едва ли найдется человек, совершенно не интересующийся вопросом, сколь долго может прожить он сам, а также окружающие его люди и животные. Когда мы узнаем о 150-летней черепахе или о 100-летнем стервятнике, то к удивлению и восхищению часто примешивается и зависть. С явлениями, имеющими самое прямое отношение к продолжительности жизни животных, мы сталкиваемся буквально на каждом шагу. Когда мы, например, выходим в сад и, привычным движением прихлопнув на лбу комара, имеем ли мы право сказать, что лицом к лицу сталкиваемся с проблемой продолжительности жизни? Безусловно, имеем. Каким же образом можно установить, как долго живет то или иное животное? На первый взгляд, самый простой способ — содержание животных в неволе. Однако не всех животных легко содержать в неволе, многие из них совершенно не способны существовать длительное время вне привычных природных условий. А кроме того, наи-
справочник школьника
371
Растения разной продолжительности жизни
больший интерес представляют как раз данные о диких популяциях животных, о средней продолжительности жизни, о скорости обновления состава. Ответить помогает ученым метод мечения животных. Меченые животные, которых потом удается отловить, могут дать сведения не только о рекордах долголетия в природе, но и о степени смертности в популяции, о среднем возрасте участвующих в размножении, о сроках достижения половозрел ости. У многих видов животных возраст можно определить по числу слоев в некоторых структурах тела, как возраст дерева — по годовым кольцам роста. Годовые слои на раковинах моллюсков, на чешуе рыб, в костях земноводных и пресмыкающихся, в зубном дентине млекопитающих — это надежные документы, регистрирующие все явления роста животных. Слоистое строение перечисленных структур — запись не только числа лет, прожитых животным; иногда по этим слоям удается установить и принадлежность особи к определенной локальной группировке и время гона.
Данных о средней продолжительности жизни животных всегда, к сожалению, меньше, чем сообщений об отдельных долгожителях. И это вполне понятно, так как
372
биология
для ее выяснения требуются длительные стационарные исследования.
Часто утверждают, что продолжительность жизни соотносится с такими признаками, как размер тела, сроки наступления половозрелости и др. В самом деле, чем дольше развивается организм до взрослого состояния, тем, очевидно, и дольше он проживет. Однако это верно лишь в общих чертах, и только для позвоночных животных. У многих беспозвоночных, в частности у насекомых, личиночная стадия является основным периодом жизни особи: взрослая форма появляется часто только для того, чтобы в максимально короткий срок спариться, отложить яйца и погибнуть. Более того, и у позвоночных животных далеко не всегда удается найти соотношения между размером тела, сроками развития и продолжительности жизни.
Если для животных в неволе созданы оптимальные условия существования, которые хотя бы в отношении пищи и психического равновесия соответствуют потребностям организма, то в неволе животное живет гораздо дольше, чем в природе.
Как выглядит то или иное животное в глубокой старости, мы можем увидеть только в зоопарках. В природной обстановке дряхлых особей встретить практически невозможно: стоит ослабеть лишь на день, и тут же неумолимый отбор исключает ослабевшее животное из дальнейшего воспроизводства вида. Итак, средняя продолжительность жизни животных в 2—15 раз меньше максимального долголетия в природе. >
В приводимой здесь таблице даны цифры лишь для хорошо известных животных.
Продолжительность жизни животных
Вид животного Максимальный возраст Средняя продолжительность жизни в природе (для домашних животных — в обычных условиях)
в неволе в природе
Пробковая губка 15 —
Актиния цереус >85 —
Дождевой червь « >6 —
Бугорчатый хитон (моллюск) — 12 8
справочник школьника
373
Вид животного Максимальный возраст Средняя продолжительность жизни в природе (для домашних животных — в обычных условиях)
в неволе в природе
Обыкновенная пателла (моллюск) — 15 5
Береговая улитка литорина 20 3 —
Обыкновенный прудовик (моллюск) 1 1 —
Виноградная улитка 7 — —
Обыкновенная пресноводная жемчужница — 90 —
Паук-птицеед >7 — —
Норковый паук филистата 10 — <1
Омар — 50 —
Планктонная дафния 46 дней — 30 дней
Двукрылая поденка 28 дней — 2 дня
Комар анофелес — —. 20 дней (в неволе)
Комнатная - муха, летние поколения 70 дней — 20 дней (в неволе)
Носатые термиты, самки — 40 —
Бабочка-траурница 3 мес. — —
Тополевая стеклянница 15 дней 4 дня
Медляк (жук) >10 — —
Медоносная пчела, матка >5 — —
Летние рабочие пчелы 76 дней — —
Зимующие рабочие пчелы 350 дней — —
Черный садовый муравей, самка >19 8 —
Атлантический осетр — 82 —
Обыкновенная щука — 33 —
Европейский угорь —. 55 —
Зеркальный карп >90 —
Гуппи 6 —
Трехи гл ая колюшка 5 2
Морская камбала — 40 —
Серая жаба 36 — i
374
биология
Вид животного Максимальный возраст Средняя продолжительность жизни в природе (для домашних животных — в обычных условиях)
в неволе в природе
Прудовая лягушка-бык >16 9 —
Слоновая черепаха >100 — —
Исполинская черепаха 180 — —
Веретеница (ящерица) 33 — —
Обыкновенная гадюка 30 21 5
Гюрза 3 — —
Нильский крокодил 57 — —
Китайский аллигатор >52 — —
Странствующий альбатрос — 46 16
Серая цапля 60 24 3
Белый аист 33 29 4
Лебедь-шипун 22 19 25
Гусь серый домашний 45 — —
Кряква 29 20 1 5
Кондор 78 — —
Стервятник 101 — —
Рябчик — 7 1
Чибис — 16 2
Вальдшнеп — 20 2
Голубь-вяхирь 20 11 2
Желтохохлый какаду >80 — —
Волнистый попугайчик 21 — —
Обыкновенная неясыть 27 18 3
Деревенская ласточка — 16 1 5
Ворон 69 — —
Большая синица — 10 1 7
Певчий дрозд 17 13 1 5
Скворец 17 20 1 4
Зяблик 29 14 1 6
Канарейка 22 — —
Чиж 25 11 1 0
справочник школьника
375
Вид животного Максимальный возраст Средняя продолжительность жизни в природе (для домашних животных — в обычных условиях)
в неволе в природе
Землеройка-бурозубка —. 1 5 —
Малый подковонос (летучая мышь) — 18 —
Бурая ночница — 24 —
Заяц-русак — 12 1.5
Домашний кролик 15 6
Бобр обыкновенный 19 13 2.5
Полевки (разные виды) 4 1-2 05
Крысы (разные виды) 5 1-2 05
Горбатый кит — 48 —
Дельфин афалина — 30 —
Обыкновенный волк — >17 —
Спаниель 15 — 8 '
Китайский мопс 20 10
Ирландская овчарка 14 — 6
Рыжая лисица 15 — 1.5
Песец >9 1.5
Бурый медведь 45 — —
Белый медведь 30 19 —
Соболь 18 4 2
Лесная куница — 15 2
Домашняя кошка 31 — 9
Рысь 25 — —
Лев >30 — —
Тигр >40 — —
Северный морской котик 22 —
Лошадь (арабские скакуны) 46 — 16
Индийский слон 77 —
Лось 25 >16 4
Северный олень 28 13 4
Шимпанзе 39 — —
376
биология
ПРОДУЦЕНТЫ
Между живыми и неживыми компонентами экосистем постоянно происходит обмен веществом и энергией. Большинство организмов получают энергию в виде солнечного света. За счет этой энергии растения образуют из неорганических веществ органические: по их роли в сообществе такие организмы называются продуцентами (образователя-ми). Растения идут в пищу животным, которые называются консументами (потребителями). Мертвое органическое вещество (детрий), образующееся при гибели животных и растений, перерабатывается редуцентами — в основном бактериями и грибами и разлагается до простых неорганических веществ (вода, углекислый газ и др.), которые вновь могут усваиваться растениями. Бактерии и грибы называются редуцентами. Соотношение между продуцентами, консументами и редуцентами называется экологической структурой сообщества.
Благодаря взаимодействиям между продуцентами, консументами и редуцентами возникает главное свойство экосистем — их способность к самоподдержанию.Проду-центы составляют первый трофический уровень в экосистеме (основание экологической пирамиды).
ПРОКАРИОТЫ — организмы, клетки которых не имеют ограниченного мембраной ядра — все бактерии, включая архебактерий и цианобактерий. Аналог ядра — структура, состоящая из ДНК, белков и РНК. Генетическая система прокариот (генофор) закреплена на клеточной мембране и соответствует примитивной хромосоме. При удвоении ге-нофора его две копии расходятся, увлекаемые растущей клеточной мембраной. Митоз у прокариот отсутствует.
По строению клетки прокариоты противопоставляют эукариотам, к которым относятся все остальные организмы. Согласно современным взглядам, прокариоты эволюционно, наряду с предками эукариот — уркариотами, относятся к наиболее древним организмам.
справочник школьника
377
Характеристика Прокариоты Эукариоты
Внутренние мембраны встречаются редко; если они есть, то на них обычно протекают процессы дыхания или фотосинтеза Большое число органелл ограничено одинарной мембраной (например, аппарат Гольджи, лизосомы, вакуоли, эндоплазматический ретикулум и тд.)
Клеточные стенки Жесткие, содержат полусахариды и аминокислоты. Основной упрочняющий компонент — муреин (у некоторых отсутствует) У зеленых растений и грибов клеточные стенки жесткие и содержат полисахариды, у животных они отсутствуют. Основной упрочняющий компонент клеточной стенки растений — целлюлоза, у грибов — хитин. Муреин всегда отсутствует
Жгутики Простые, микротрубочки отсутствуют. Находятся вне клетки (не окружены плазматической мембраной). Диаметр 20 нм Сложные, с расположением микротрубочек типа 9+2. Располагаются внутри клетки (окружены плазматической мембраной). Диаметр 20 нм
Дыхание У бактерий происходит в мезосомах, у сине-зеленых водорослей — в цитоплазматических мембранах Аэробное дыхание происходит в митохондриях
Фотосинтез Хлоропластов нет. Происходит в мембранах, не имеющих специфической упаковки В хлоропластах, содержащих специальные внутренние мембраны, которые обычно уложены в граны
Фиксация азота Встречается во многих группах Ни один организм не способен к фиксации азота
Эндоцитоз (фагоцитоз и пиноцитоз) Всегда отсутствует 1 Широко распространен 1
ПРОТОПЛАЗМА — содержимое живой клетки, ее цитоплазма и ядро.
Представление о протоплазме возникло в связи с развитием клеточной теории. В 40-х годах XIX века основной структурой клетки считалась оболочка, а ее содержимое, то есть протоплазма, признавалось второстепенным, но уже к середине XIX века стало ясно, что именно протоплазма —
378
биология
основной субстрат жизни. Впервые термин «протоплазма» применил в 1839 году Я.Пуркине для обозначения вещества (подобного камбию у растений), из которого развиваются клетки животных. Ф.Кон в 1850 году показал, что протоплазма растительных клеток и студенистое вещество, или саркоза, корненожек и других простейших по существу одна и та же субстанция. Согласно коллоидной теории Э.Уилсона (1925) протоплазма — многофазный коллоид, где дисперсной средой служит вода, а основой дисперсной фазы — белки и липиды. Начиная с 40—50 годов XX века в результате изучения ультраструктуры протоплазмы были открыты новые и детально изучены уже известные внутриклеточные органоиды, выяснена важная роль биологических мембран. Иногда термином «протоплазма» неправильно называют лишь внеядерную часть клетки, то есть цитоплазму. В настоящее время многие считают, что понятие протоплазма имеет лишь исторический интерес.
ПТИЦЫ
Остатки ископаемых птиц редки и малочисленны, первые находки — отпечаток пера и скелет юрского археоптерикса. По некоторым морфологическим признакам — роговым чешуям на задних конечностях, роговому покрову клюва и др. — птицы сходны с пресмыкающимися. В отличие от пресмыкающихся тело птицы покрыто перьями, которые осуществляют теплоизоляцию, обеспечивают его обтекаемость и образуют несущие плоскости (крылья, хвост) в полете. Способность к полету (у пингвинов и страусов она вторично утрачена) наряду со способностью к ходьбе, бегу, нырянию определила особое строение опорно-мышечной системы птиц. С появлением крыльев у птиц перестроились скелет и мышцы передних конечностей и плечевого пояса (развился киль на грудине, летательная мускулатура составляет 25% массы тела). Сохранять равновесие при передвижении по земле помогают слитый сложный крестец и мышцы задних конечностей. Ребра, состоящие из двух подвижно сочлененных частей, позволяют изменять объем грудной клетки, то есть прогонять воздух через малоэластичные легкие в воздушные мешки, соединенные с воздухоносными полостями костей. Разнообразная пищевая специализация способствовала перестройке
справочник школьника 379
пищевода (у некоторых птиц образовался зоб), обособлению мускульного желудка, удлинению кишечника. Органы выделения — крупные почки, мочевого пузыря нет.
Из-за откладки крупных яиц с жесткой скорлупой у птиц увеличен тазовый пояс. Из двух яйцеводов и яичников обычно больше развиты левые. Все особенности кровеносной системы птиц (относительно большие размеры и высокая интенсивность работы сердца, высокое кровяное давление) соответствуют интенсивному обмену веществ. Острота зрения (цветовое) и слуха обеспечивает птицам быструю дальнюю и ближнюю ориентацию, служит важным средством при внутри- и межвидовом общении. Способность к звуковому анализу сочетается у птиц со способностью издавать разнообразные звуки (пение). Головной мозг с хорошо развитыми зрительными долями, мозжечком и другими отделами обеспечивает птицам более высокий, по сравнению с пресмыкающимися, уровень нервной деятельности и сложное поведение. У птиц отчетливо проявляются элементы активного приспособления среды к своим потребностям — гнездообразование, запасание пищи и т.д.
Птицы занимают разные среды обитания. По местообитанию можно выделить экологические группы: птицы открытых пространств, древесно-кустарниковые, болотные, водные. На занимаемой территории одни птицы живут оседло, другие после сезона размножения совершают групповые кочевки, многие совершают сезонные миграции. Размножение у птиц происходит циклически в соответствии с сезонным развитием половых желез под влиянием внутренних (гормональных) и внешних (длина светового дня, температура и др.) факторов. Места и способы гнездования очень разнообразны. Птенцы вылупляются либо слепыми и долго остаются в гнезде (птенцовые птицы), либо зрячими, способными кормиться самостоятельно (выводковые птицы — утки, гуси и все живущие около воды, а также куриные, страусиные).
Значение птиц в природе и для человека многообразно: распространение семян, уничтожение насекомых, гусениц, грызунов. Отчасти птицы вредят садам и посевам при неурожайных годах и при нарушении в данной местности равновесия среди птиц. Птицы издавна служат объектом охоты, ряд видов одомашнен. Велико эстетическое значе
380
биология
ние птиц, оживляющих своим присутствием и пением леса и парки. Численность многих видов сокращается по многим экологическим и хозяйственным причинам. Поэтому в 1922 году был создан Международный совет охраны птиц, объединяющий более 60 национальных секций. Большую работу по сохранению редких видов птиц проводит ряд специализированных организаций, например Объединение по водоплавающим птицам (Великобритания). Для охраны птиц в нашей стране созданы заповедники и заказники, существуют' сроки охоты на промысловых птиц. На редких птиц (все виды журавлей и др.) охота запрещена.
ПЧЕЛЫ
Пчела с незапамятных времен сделалась домашним животным человека, который предоставлял пчелиной семье подходящее для нее помещение и взамен пользовался доставляемыми ею продуктами — медом и воском. Древнейшие исторические известия о наших предках — славянах — указывают, что мед и воск вместе с мехами были у них главным предметом торговли. В те времена еще не устраивали пасек и человек предоставлял пчелам только дупла лесных деревьев — так называемые «борти», откуда этот первобытный способ пчеловодства и называется бортничеством. Таким образом, у древних славян и звероловство, и пчеловодство были связаны с лесом, а продукты, доставляемые этими промыслами, давали обильный материал для торговли с иноземцами. Медом и воском в старину платили дань, подати и налоги; за похищение пчел старинное «бортное право» карало смертью, и это показывает, какое важное значение имело пчеловодство. Тогда повсеместно мед заменял сахар, а воск давал лучший в то время материал для освещения.
Позднее пчеловоды стали предоставлять пчелам специально устроенные ульи в виде колод, а затем — ульев. Однако полезная для нас деятельность пчелы далеко не ограничивается непосредственно даваемой ею продукцией — медом и воском. Посещая цветки, пчелы производят их перекрестное опыление и этим повышают урожаи плодовых деревьев и других культур. Чтобы собрать с цветков нектар, который превратится в килограмм меда, пчеле надо «налетать» тысячи километров. Конечно, одна
справочник школьника 381
пчела не сделает такую работу за всю свою жизнь. Она живет всего 30—35 дней. Все органы пчелы приспособлены для сбора нектара на цветущих растениях: специальные щеточки и корзиночки на задних ногах, при. помощи которых она собирает и переносит пыльцу; и длинный хоботок; и медовый зобик, где цветочный нектар превращается в мед; и даже сложная система сигнализации, при помощи которой пчелы сообщают друг другу о найденных медоносных растениях. Когда в окрестностях пасеки зацветает новый медонос, побывавшая на нем пчела-разведчица, возвратясь в улей, начинает кружиться на каком-нибудь соте, выделяя из зобика каплю собранного нектара. Разведчица снова улетает к медоносам, а вслед за ней туда же направляются пчелы-сборщицы, которых она мобилизовала своими «танцами». Оказалось, что фигуры такого «танца» бывают разные, в зависимости от того, на близком или далеком расстоянии был обнаружен медонос, много ли цветков.
Но для чего пчелам столько меда? Мед — это зимняя еда пчел. Ведь зимой они не спят, а в декабре или январе растения не цветут. Кроме того, в улье в сотах находятся личинки — будущие пчелы. Взрослые пчелы кормят их медом и цветочной пыльцой. Труд пчел строго разделен: одни добывают пищу и приносят в улей, другие забирают ее и складывают в соты, третьи чистят соты, четвертые крыльями, как вентилятором, проветривают улей, пятые несут «караульную службу»: дежурят у входа в улей и не пропускают врагов, шестые кормят личинок. Только пчела-матка не выполняет никакой работы и сама требует постоянного ухода. Она единственная в улье откладывает яички, из которых выводятся молодые пчелы. Каждая молодая пчела проходит путь от очистки сот до сбора пыльцы.
Вся деятельность пчел в улье оказывается целиком направленной на обеспечение благосостояния семьи в целом. Пчела, искусственно изолированная от семьи, оказывается мало жизнеспособной и вскоре погибает. Само разделение обязанностей, как мы видим, обусловлено их физиологическим полиморфизмом: матка — плодоносящая самка, трутни — самцы-производители, сохраняемые в резерве, рабочие — самки, выполняющие остальные функции по поддержанию жизни семьи.
382
биология
При наступлении соответствующего физиологического состояния пчелиная семья приступает к размножению, и из улья вылетает рой, образующий новую такую же семью. Эта новая семья, как и семья, ее породившая, также представляет собой единое целое, в котором все особи связаны между собой во всех жизненных процессах.
Пчелы еще и чудесные лекари. Врачи установили, что пчелиный мед не только питателен, он убивает бактерии и содержит много провитамина А, очень нужного человеку. Еще большими лечебными свойствами обладает смесь, которой пчелы выкармливают будущих маток, — пчелиное молочко. Это ценное лечебное средство улучшает работу сердца, повышает аппетит и сопротивляемость организма болезням. Но самое ценное лекарство, которым снабжает нас пчела, — это ее яд. Укус пчелы неприятен, а нападение роя пчел может кончиться для человека трагически. И все же яд пчел при правильном использовании исцеляет многие болезни.
справочник школьника
383
Р
РАВНОВЕСИЯ ОРГАНЫ воспринимают изменения положения тела в пространстве, а также действия на организм ускорений и изменений гравитационных сил. У беспозвоночных органы равновесия представлены статоцистами, у позвоночных вестибулярным аппаратом. С его помощью мы можем выполнять сложные движения. Постоянное поддержание равновесия необходимо для нормальной ходьбы, бега, для ориентации тела человека в пространстве. Для восприятия любых изменений положения тела существуют специальные вестибулярные рецепторы, которые находятся во внутреннем ухе. Вестибулярный аппарат состоит из двух маленьких мешочков и трех полукружных каналов. Полукружные каналы расположены в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Эти плоскости соответствуют трем измерениям пространства: высоте, длине, ширине. Полукружные каналы заполнены студенистой жидкостью. Внутри каждого канала есть рецепторы — чувствительные волосковые клетки. При любом движении головы или туловища или при вращении жидкость смещается, давит на волоски и возбуждает рецепторы. Информация об изменении положения тела поступает в головной мозг. Мешочки воспринимают начало и конец прямолинейного движения, его ускорение или замедление, а также изменение силы тяжести. В стенках мешочков тоже есть рецепторы — волосковые клетки, на которые постоянно давят крохотные известковые кристаллики. При движении головы или тела эти кристаллики смешаются, и тут же меняется давление на волоски — в мозг по нервным волокнам поступает информация: положение тела изменилось.
384
биология
Люди с поврежденным вестибулярным аппаратом плохо переносят полеты на самолетах, длительные поездки на других видах транспорту.
Сильное воздействие на вестибулярный аппарат космонавтов оказывают перегрузки при выходе космических кораблей на орбиту. В состоянии невесомости человек часто испытывает ощущение стремительного падения, тошноту. В состоянии невесомости человек обычно ориентируется в пространстве с помощью зрения.
РАЗДРАЖИМОСТЬ — способность живых клеток, тканей и целого организма реагировать на внешние и внутренние воздействия — раздражители; лежит в основе их приспособления к изменяющимся условиям среды. Раздражимость проявляется на всех уровнях развития жизни и сопровождается комплексом неспецифических изменений, выражающихся в сдвигах обмена веществ, электрического потенциала, состояния протоплазмы. У высших животных связана с выполнением специфических функций (проведение нервного импульса, сокращение мышцы, выделение секреции железистой тканью и т.д.). Раздражимость у растений обусловлена структурными и функциональными изменениями мембран. Наиболее ярко она проявляется в реакциях на свет (фототропизм, фотопериодизм — все листья повернуты к солнцу), на гравитационное поле (геотропизм).
У Животных, не имеющих нервной системы, реакции на раздражения охватывают всю протоплазму и выражаются главным образом в форме двигательных реакций. У многоклеточных животных нервная и мышечная ткани обеспечивают быстрые и точные ответные реакции на раздражения. Способность нервных и мышечных клеток отвечать на раздражение называется возбудимостью. Иногда местные реакции тканей или клеток называют реактивностью, а возникновение волнообразного распространяющегося процесса — возбудимостью.
РАЗУМ ЖИВОТНЫХ
Есть ли разум у животных? Думают ли животные? Эти вопросы интересовали людей с незапамятных времен
справочник школьника
385
Одних животных человек считал глупыми/других умными. Возьмем, например, бобров. Наблюдая за тем, как они перегораживают ручьи, речки, можно прийти к выводу, что им нельзя отказать в уме: настолько сложны работы, которые они выполняют, строя свои плотины. Однако еще в прошлом веке брат знаменитого естествоиспытателя Фридрих Кювье вырастил бобрят без родителей и увидел, что эти зверьки не учатся хитрому искусству строителя. Больше того, поведение их во время возведения плотин было шаблонным, неизменным. Поражающие целесообразностью, разумностью действия бобров оказались не чем иным, как слепым инстинктом.
Мозг претерпел длительную эволюцию. Прошли сотни миллионов лет, прежде чем возник разум человека. Исследования показали, что ни рыбы, ни амфибии не могут решать даже самые простые задачи, у них разум или рассудочная деятельность совсем неразвита. Поведение ящериц и черепах выгодно отличается от поведения карпов, карасей и др. Но почему именно рептилии стали первыми животными, у которых в эволюции появились зачатки разума? Чем было вызвано прогрессивное развитие их мозга?
Главная причина — изменение экологических условий. В далекий и суровый пермский период древнейшие рептилии вышли из воды и стали обитать на суше. Жизнь на земле все время ставила их перед необходимостью решения новых задач. Инстинкты с их запрограммированностью действий, индивидуальный опыт, на приобретение которого требовалось время, — все это не могло помочь рептилиям быстро принять нужное решение. Ситуации, с которыми они сталкивались, были слишком разнообразны, возникали внезапно, причем раньше никогда не встречались. Чтобы среагировать правильно (а от этого порой зависела жизнь), необходимо было иметь хотя бы зачатки разума. Вот почему одним из путей, позволившим рептилиям приспособиться к жизни на суше, стало такое развитие мозга, которое привело к возникновению и прогрессивной эволюции рассудочной деятельности, то есть способности в новой ситуации экстренно решать впервые возникшие задачи без предварительного обучения.
К животным, у которых в процессе эволюции появился элементарный разум, относятся прежде всего высшие мле
13 Биология
386
биология
копитающие, приматы, дельфины, а также врановые и попугаи. Они находились в более выигрышном положении, чем их соплеменники с неразвитым интеллектом. Ведь они быстрее вырабатывали новые формы поведения, и значит, шансов выжить у них было больше. На смену сообществам, состоящим из животных с примитивным мозгом и таким же уровнем отношений, пришли сообщества, члены которых лучше знали друг друга и способны были понимать нюансы поведения каждого своего соплеменника. Отличительная особенность, характерная для сообществ животных с достаточно развитым интеллектом, — наличие взаимопомощи и сотрудничества. Они сообща защищают свою территорию, обороняются от хищников, вместе охотятся. Когда рождаются детеныши, то выкармливать и воспитывать их родителям помогают «тетки», «дяди», «соседи». В результате звери и птицы, обладающие элементарной рассудочной деятельностью, имеют дополнительные преимущества в борьбе за существование.
Процесс же мышления человека осуществляется главным образом под влиянием информации, которую он получает с помощью речи — второй сигнальной системы. И каждый из нас может воспользоваться всеми знаниями, накопленными человечеством. Отсюда’ колоссальные возможности человеческого мышления. Другая особенность — человек оказался в состоянии не только улавливать законы природы, но и формулировать теоретические законы, которые легли в основу понимания окружающего мира и развития науки. Все это, конечно, недоступно животным даже с наиболее высокоразвитой рассудочной деятельностью.
РАКИ-ОТШЕЛЬНИКИ относятся к семейству морских десятиногих. Личинки их свободно плавают среди других организмов морского планктона. Однако с возрастом они теряют способность плавать, а брюшко у них приобретает очень своеобразное
строение: оно оказывается одетым очень мягким кожным покровом, форма его становится искривленной, а плава
справочник школьника
387
тельные ножки на нем остаются недоразвитыми и имеют вид бугорков. Тогда рачок отыскивает подходящую по размерам пустую раковину брюхоногого моллюска, засовывает внутрь нее свое брюшко и начинает ползать по дну, таская на себе и одевающую его раковину, в которой он прочно держится при помощи видоизмененных брюшных ножек. По строению головогруди, способной выставляться из раковины, рак-отшельник напоминает нашего речного рака, но левая клешненожка у него всегда несколько недоразвита по сравнению с правой — в соответствии с несимметричной формой раковины, занятой отшельником. Правая клешня может служить щитом, защищающим рака. По мере роста рак меняет раковины. У многих раков-отшельников устанавливается симбиоз с актиниями. Отшельник сам при помощи клешни сажает актинию на занятую им раковину, «перевозит» ее на себе на новые места, где ей может попасться добыча, а кроме того, «кормит» актинию неиспользованными остатками своей пищи. А хорошо вооруженная стрекательными органами актиния, в свою очередь, дает отшельнику еще более надежную защиту, чем одна только раковина. При смене раковины рак-отшельник переносит и актинию.
РАК РЕЧНОЙ
Имея огромные цепкие клешни, одетый в кольчугу рак, тем не менее очень мирное создание: кормится планктоном, поедает личинок комаров, улиток, ест богатые солями извести растения (рогалистник, элодею), подбирает мертвых животных и тем самым выполняет роль санитара в реке.
Раки обитают в водоемах на глубине от полуметра до 3 метров. Предпочитают каменистое дно, где лежат валуны, затонувшие коряги, где в обрывах есть подмытые корни деревьев. На границе твердого и мягкого грунта рак роет норку около 20 сантиметров или находит убежище под корягами, сидит в нем весь день, никого к себе не подпускает и лишь поздним вечером выходит на кормежку.
На рачьих усах и на клешнях есть малюсенькие волоски — хеморецепторы. С их помощью рак ориентируется, узнает, не слишком ли холодна вода, есть ли поблизости пища и нет ли кого чужого... В момент опасности медлен
388
биология
ный, неуклюжий рак защищается с молниеносной быстротой. Он умеет мгновенно схватить и защемить нападающего клешнями, так же мгновенно, ударив хвостом о воду, отбросить тело назад, прочь от опасного места. Но в жизни рака есть такие периоды, когда он безоружен. Дело в том, что рак часто меняет, сбрасывает с себя жесткий хитино-во-кальциевый панцирь: ведь рак растет, увеличивается в длину и в ширину, а его панцирь — не резиновый, не растягивается. В первые два года своей жизни рак меняет его раз по пять, а затем один-два раза в год. Одновременно он сбрасывает и хитиново-кальциевую оболочку глаз, жабр, пищевода, «желудочной мельницы», предназначенной для дробления пищи. Но в стенках желудка остаются запасы кальция в виде белых линз. Запасы кальция рак расходует на построение нового панциря и твердых оболочек оголившихся органов. Но пока не нарастет, не затвердеет новая броня, рак остается беспомощным и беззащитным. В это время его могут схватить и проглотить крупные рыбы, ондатры и др.
Раки поздней осенью уходят в самые глубокие места на реке, закапываются в ил, там и зимуют. Но если даже по какому-то несчастному случаю речка промерзнет, раки не погибнут. Замерзшие раки постепенно оттаивают и оживают весной.
Когда-то у нас в стране добывали тонны раков, которые пользовались большим спросом внутри страны и за рубежом. Сейчас их совсем не ловят: истощились их природные запасы.
РАПС — однолетнее растение из семейства крестоцветных. Растение имеет хорошо развитую корневую систему и высокий стебель, неприхотливо к почвам. Яровой рапс отличается от озимого меньшей урожайностью и содержанием масла.
Рапс играет большую роль в кормлении животных. Зеленая масса растения богата белком и многими витаминами, кальцием, фосфором, серой и другими минеральными веществами. По своей кормовой ценности он не уступает люцерне, кукурузе.
Рапсовое масло с давних пор используется человеком для технических нужд. Оно служит для производства кау
справочник школьника
389
чука, красок, мыла. Без него не могут обойтись текстильщики при изготовлении синтетической ткани, а в пищевой промышленности масло рапса применяют в производстве маргарина. Солома идет на получение целлюлозы. Использование его в севообороте помогает защитить злаки от поражения корневыми гнилями и другими болезнями.
РАССЕЛЕНИЕ РАСТЕНИЙ
Есть выражение «путешествовать дикарем». Существуют «дикари» и среди растений. Точнее, большинство их как раз путешествуют самостоятельно. Плоды растений приклеиваются, прицепляются, прикручиваются к любым переносчикам. Способов для расселения у растений много. Что же нужно растениям, чтобы успешно расселяться на новых территориях? Во-первых, возможно большее количество всхожих семян. Во-вторых, семена и плоды должны обладать способностью как-либо перемещаться, любыми способами, в любом направлении.
Существуют растения, повсюду следующие за человеком. Куда он — туда и они, ни на шаг не отставая. Появившийся вместе с первыми европейцами в Северной Америке подорожник местные индейцы назвали «следом белого человека». Это название удивительно точное: по расселившемуся подорожнику можно было определить, где побывали белые колонисты. Сено — прекрасный мягкий упаковочный материал. Пользуясь этим свойством, человек незаметно для себя рассылал вместе с сеном самые разнообразные плоды и семена далеко от их родины. Растения путешествуют «зайцами» по всему свету не только с помощью сена. Например, закупая зерно из другого государства, прежде чем пустить его в размол, сначала очищают, а примеси, естественно, удаляют. Среди этих примесей встречаются семена самых различных растений, большей частью полевых сорняков. И вот возле мукомольных комбинатов возникают целые «ботанические сады», где без ухода и наблюдений, сами по себе, растут выходцы из разных заморских стран. Норвежские ученые, наблюдая год за годом изменения в составе такой «мельничной флоры» вблизи города Бергена, могли точно определить, как менялись с годами маршруты морских перевозок, в каких странах и в какие годы закупки зерна шли наиболее
390 биология
успешно. Для путешествия по воде семена и плоды растений должны, во-первых, долго сохранять плавучесть, во-вторых, не потерять всхожесть после продолжительного пребывания в воде. Дальше всех на север заносило течением Гольфстрим плоды лианы энтады гигантской из семейства бобовых. Их встречали у северных берегов Норвегии и даже в проливе Югорский Шар. У тех плодов и семян, которые уверенно держатся на воде, имеется много крупных клеток и полостей, наполненных воздухом. Эти воздушные подушки не позволяют плоду или семени быстро пойти ко дну.
Всем известное болотное растение осока снабдило свои семена удивительными свойствами. В плодике-мешочке осоки семя занимает лишь часть его пространства, а весь остальной мешочек заполнен воздухом. Это дает возможность плодикам, попав в воду, больше года носиться по волнам. МешбЧки осоки — хорошие изоляторы, не пропускающие воду.
На многих рисунках и фотографиях, посвященных природе тропиков, мы видим кокосовую пальму. Как правило, пальмы эти сняты на фоне океана, потому что в большинстве своем они — обитатели морских побережий. Характерная особенность ствола пальмы — дуговидный наклон в сторону воды — своеобразное приспособление к рассеиванию плодов. Ведь плоды кокосовой пальмы (как их называют, кокосовые орехи) переносятся морскими течениями, выбрасываются на берега прибоем и дают начало новым кокосовым рощам.
Снаружи кокосовый орех покрыт волокнистой оболочкой. Это своеобразный «пробковый спасательный пояс» ореха. Затем идет толстая и прочная скорлупа — защита от проникновения морской воды к зародышу. Пресной же водой зародыш всегда обеспечен, так как она в достаточном количестве находится в эндосперме семени. Чтобы зародышу после окончания морского путешествия было легко пробиться сквозь твердый панцирь скорлупы, в ней имеются три отверстия, затянутые пленкой. Через одно из них пробивается впоследствии зеленый росток. Любителями сочных ягод, а следовательно, и возможными переносчиками их семян могут быть не только птицы, но и наземные животные.
справочник школьника 391
По воздуху плоды и семена путешествуют не только самостоятельно. Очень часто их переносят птицы. Путь, наиболее доступный для многих мелких семян — это превратиться в обычных наездников и так или иначе оседлать пернатого хозяина. В этом отношении очень характерен пример с семенами омелы Это небольшое растение, паразитирующее на ветвях различных деревьев. Оно распространено в различных странах Европы и Азии. У нас омела встречается на Кавказе. Белые прозрачные округлые плоды ее охотно расклевывают птицы. Внутри плодов каждое семечко окружено липким студенистым слоем, который приклеивает его к лапам и клюву птицы, которые разносят ее на другие территории.
Для регуляции распространения растений существует карантинная служба. С ее помощью удается избегать проникновения в страну многих нежелательных пришельцев, в том числе злостных сорняков. Некоторые переселения растений подобны эпидемиям, приносящим большие убытки в сельском хозяйстве. Таким бичом для многих народов стала американская амброзия. Это трудно искореняемый сорняк, пыльца которого вызывает у многих людей аллергию.
РАСТЕНИЯ-СИНОПТИКИ
В природе каждый организм как-то реагирует на изменения окружающей его среды: состава воздуха, влажности, физических процессов. Эти явления люди наблюдали из поколения в поколение; знания, накопленные ими, нашли свое отражение в народных приметах.
По состоянию растений предсказывали погоду, что было очень важно для сельскохозяйственных работ. Есть давняя примета: если пчелы облепили акацию — в лес не ходи, будет дождь. Секрет связан с особенностями выделения нектара. Цветки желтой и белой акации перед дождем, когда воздух становится более влажным, выделяют капельку душистого нектара. В сухую погоду насекомых у акации не встретишь — в это время она не угощает их сладким нектаром.
То же самое происходит и со смородиной, жимолостью, донником. Если цветки этих растений сильно запахли — жди дождя. А вот если пчелы роем гудят на цветущей
392
биология
черемухе или рябине — завтра будет ясный день. Их цветы выделяют нектар и в сухую погоду так же, как и фиалка, жасмин, василек, пустырник.
Из растений, выделяющих нектар перед дождем, широко известна дрема луговая — сон-трава. Если на цветках дремы с вечера сидит много бабочек, это значит, что завтра следует ждать дождя. Даже за 10—12 часов это растение реагирует на перемену погоды. Регулирует выделение нектара по погоде и горицвет: его крупные душистые цветки раскрываются вечером, но если насекомые летят мимо цветка и не садятся на него, — значит, нектара цветки не выделяют. Так бывает перед ясной погодой. И наоборот, садится бабочка на цветок — значит, в нем есть нектар, что бывает перед дождем. Цветок улавливает это по повышению влажности воздуха.
На огородах попадается трава, которую очень любят щипать гуси, утки, воробьи. Это мокрица. Она неплохой барометр и вместе с тем еще и часы. Внимательные люди знают: если цветки мокрицы раскрылись в девять часов утра и остались открытыми до четырех часов дня, это значит, что погода и завтра будет хорошей. Но если цветки мокрицы не раскрываются утром в обычное время, то днем будет дождь. В тенистых ельниках с ранней весны до поздней осени можно встретить небольшое растение со светло-зелеными тройчатыми листьями. Они сидят на длинных черенках, отходящих от самого корневища. Это кислица обыкновенная — заячья капуста. В пасмурную погоду и перед дождем кислица складывает свои листочки, прижимая их к стебелькам. Если ночью цветки кислицы раскрываются, то утром можно ждать дождя.
Растений, реагирующих, подобно мокрице или кислице, движениями лепестков на повышение влажности, изменение атмосферного давления, свет, электрическое напряжение и ионизацию воздуха, известно довольно много. Так, перед дождем листья лугового клевера складываются и сближаются, соцветия лесной крупки повисают, поникают цветки лугового сердечника и чистотела, закрываются цветки у лесных вьюнков и ипомеи, грустно поникает фиалка и маргаритка. В лесу цветы ветреницы и перелеска складывают свои лепестки и слегка изгибают цветоножки.
Помогают судить о погоде и цветки одуванчиков. Если в небе солнце, а цветки одуванчиков закрываются, будет
справочник школьника
393
дождь. А бывает и наоборот: небо хмурится, по небу плывут тучи, а цветки одуванчиков открыты. Значит, дождя не будет. Отцветший одуванчик складывает свои пушинки, как зонтик перед дождем. Таким же образом ведут себя луговые лютики.
В хвойных и лиственных лесах и по опушкам можно найти костянику. Тройчато-сложные листья этой ягоды обладают подвижностью и перед хорошей погодой закручиваются или загибаются вверх, так же предсказывает погоду и папоротник-орляк.
Цветок осоки особенно чувствителен к влажности воздуха и уже за день до дождя закрывается.
Лилии-кувшинки любят свет и тепло, поэтому, если ожидается дождливая погода, они не раскрываются ни утром, ни днем. Так же ведут себя в садах роза и шиповник, ноготки.
Сорняк чертополох может служить надежным барометром. В хорошую ясную погоду колючки на его цветочной головке раздвигаются в стороны и тут уж, как говорится, голыми руками их не возьмешь. А вот перед дождем чертополох не колется. Его колючки плотно прижаты к головке. Шиловидные листочки репейника (лопуха), окружающие шаровидные головки-соцветия, набухают при повышенной влажности воздуха, крючки их расправляются и становятся менее цепкими.
Если в хвойном лесу нет знакомых вам растений-барометров, смотрите на деревья. Ветви елей и сосен перед дождем опускаются, а чешуйки шишек плотнее прижимаются друг к другу — такова их реакция на повышенную влажность.
Растения могут помогать и в составлении долгосрочных прогнозов погоды. О том, таким будет лето, например, судят по сокодвижению, распусканию почек, листьев, по цветению растений. Особенно обильное выделение сока у березы весной предсказывает дождливое лето. Если у березы листья распускаются раньше, чем у ольхи, — лето будет теплое и сухое, а если первой распустится ольха — лето будет дождливым и холодным.
Если дуб распустил почки и листья раньше, чем ясень, — лето будет влажным и прохладным. А если раньше распустится ясень — следует ожидать теплого и сухого лета.
394
биология
В число прогнозистов погоды попала и рябина. Позднее цветение ее — к долгой осени. Если летом в лесу на рябине много плодов — осень будет дождливая. Вишня осенью может предсказать, когда окончательно ляжет снег. Пока с вишен не опадет лист — сколько бы снегу ни выпало, оттепель все равно его сгонит. Много желудей на дубах — к теплой зиме.
РАСЫ человека — систематические подразделения внутри вида (Homo sapiens). Расы — это исторически сложившиеся группировки особей, объединенные по целому ряду генетически обусловленных признаков.
Все основные признаки, по меньшей мере главных ветвей человеческого рода (белой, черной и желтой рас, то есть европейцев, негроидов и монголоидов), адаптивны. Иначе говоря, они возникли в результате приспособления человека к тем факторам внешней среды, которые не могло изменить первобытное человечество. Например, приспособление к температуре. Известно правило, сформулированное зоогеографом Глогером: виды и внутривидовые формы, обитающие в жарком и влажном климате, отличаются повышенной пигментацией внешних покровов. Это хорошо совпадает с распространением негроидов. Черный цвет кожи, как и курчавая шапка волос на голове, возникли независимо и у папуасов, и у меланезийцев, которые гораздо ближе к австралоидам, чем к типичным неграм. Вообще приспособленность негроидов к жизни при повышенной температуре бросается в глаза: темная кожа задерживает ультрафиолет, способный вызывать соматические мутации (рак кожи); широкий нос, толстые вздутые губы с большой поверхностью слизистых оболочек способствуют испарению с высокой теплоотдачей. У классических негроидов сухощавое телосложение, длинные конечности — все это ускоряет вывод из организма лишнего тепла. Точно так же все пропорции тела и ряд физиологических особенностей эскимосов свидетельствуют, что на них в течение многих поколений действовал жестокий отбор на выживание в условиях высокой Арктики. Приспособительный характер признаков, которые в совокупности отличают европеоидов, не бросается в глаза так резко. Светлая кожа, пропускающая ультрафиолетовые лучи, спасает европео-
справочник школьника
395
вдов от рахита, узкий выступающий нос согревает вдыхаемый воздух. Европеоиды значительно менее восприимчивы к простудам. Северная Европа — своего рода заповедник рецессивных форм генов, ставших в данном месте приспособленными. Светлая кожа, прямые волосы, голубые или серые глаза — все эти признаки рецессивны, то есть подавляются при скрещивании доминантными (смуглая кожа, волнистые волосы, темные глаза).
Приспособительны и признаки монголоидов — плоское и плосконосое лицо, складка в углу глаз — эпикантус — адаптация к суровому, с частыми пылевыми бурями климату Центральной Азии. Расселившись затем по Азии от тропиков до Арктики, монголоиды в основном сохранили свои признаки, хотя и во многом изменились.
Было бы ошибкой, однако, считать, что все признаки рас приспособительные. Известно, что у американских индейцев практически отсутствует группа крови В. Наиболее вероятное объяснение этого — вытеснение доминантного гена В рецессивным геном О в результате чисто случайных процессов на окраине ареала.
Сейчас уже абсолютно точно установлено, что все люди на Земле принадлежат к одному виду. После того как стал известен сложный механизм видообразования, стало со всей непреложностью ясно, что возникновение одного вида несколько раз, из разных исходных видов, реально не в большей мере, чем возможность создания разными романистами из разных стран, независимо друг от друга, сходных до последней запятой романов. Поэтому гипотезу о полифилии рас — независимого возникновения человека как вида от разных видов обезьянолюдей — мы можем со спокойной совестью отбросить.
Насколько можно судить по литературе, среди советских исследователей наиболее принята теория широкого моноцентризма, которую более 30 лет развивал классик советской антропологии Я.Я.Рогинский. Суть этой теории вот в чем: человек возник в одном месте, но это место измерялось многими тысячами километров, захватывая Переднюю Азию, Центральную и Южную Азию, может быть, Северную Африку и Европу. Каждая новая, более прогрессивная стадия развития человечества широко расселялась по поверхности нашей планеты, сталкиваясь на пути с теми более архаичными популяциями, которые
396
биология
пришли туда раньше. Одним из путей контактов была метизация — браки между представителями разных племен.
Архаичные палеоантропы, придя в Восточную Азию, встретили там архантропов (потомков синантропа) и частью истребили, частью поглотили их. Но контакт не прошел бесследно: сформировавшиеся на этом месте популяции уже имели совкообразные резцы, имевшиеся еще у синантропа и весьма характерные для современных монголоидов.
Следующая волна метизации прокатилась по Азии, когда туда пришли ранние люди современного типа. В результате сложилась раса протомонголоидов, которые двинулись на север, перешли Берингию — существовавший тогда перешеек между Азией и Америкой — и около 20 тысяч лет назад начали заселение американского континента. Окончательное становление монголоидов и распад их на более мелкие расовые группировки — события гораздо более позднего времени.
Разделение негроидов и европеоидов произошло несколько позже — из первоначально единой группировки австралоидов, внешне похожей на аборигенов Австралии. Возраст австралоидов загадочен: в самой Австралии находки не идут дальше 26 тысяч лет, но на острове Калимантан, в Индонезии, найден череп с явно австралоидными чертами возрастом в 40 тысяч лет. Австралоиды были широко распространены в Южной Европе — вплоть до Испании и Италии — и доходили до тех мест, где сейчас расположен Воронеж. Но уже в палеолите началось разделение западной популяции австралоидов на две ветви: негроидов и европеоидов. Окончательное становление негроидов произошло сравнительно поздно, уже в эпоху мезолита.
Естественно, этим процесс расообразования не завершился. Человек — самое непоседливое живое существо. Непрерывные миграции народов, метизация, смешение признаков и отбор местными условиями среды наиболее адаптированных вариантов привели к тому, что сейчас антропологи насчитывают 30, а то и больше различных рас. В будущем расы, видимо, сольются в одну благодаря двум факторам. Первый из них — отделение человека от природы. Практически на всей Земле люди в городах едят одну пищу, проводят большую часть жизни при нормальной, комнатной температуре. Цвет кожи и прочие расовые при
справочник школьника
397
знаки перестают быть адаптивными, отбор в этом направлении уже идет. Если серповидноклеточный гемоглобин в малярийных местностях был адаптивным признаком (групповое приспособление), то теперь, когда появились эффективные лекарства и средства борьбы с комарами, это просто генетическая болезнь. Второй фактор — неуклонное превращение человечества в единую популяцию, которое не могут остановить все расовые, национальные и религиозные предрассудки. «Когда народы, распри позабыв, в великую семью соединятся», слияние рас в единую будет лишь вопросом времени, пусть весьма далекого, исчисляемого сотнями поколений.
РЕГЕНЕРАЦИЯ — восстановление организмом утраченных или поврежденных органов и тканей. Восстановление целого организма из его части, например при вегетативном размножении, можно считать регенерацией. Регенерация наблюдается в естественных условиях и может быть вызвана экспериментально. Способность к регенерации — это универсальное свойство всего живого, в той или иной степени присущее всем организмам.
У животных и человека выделяют репаративную регенерацию (образование новых структур взамен удаленных или погибших в результате повреждения) и физиологическую регенерацию (образование структур взамен утраченных в процессе нормальной жизнедеятельности). Более широко распространена физиологическая регенерация — например, циклически происходящее в организме млекопитающих обновление клеток крови и эпителиальных тканей. У разных групп животных регенерация выражена в разной степени. Так, у многих низших беспозвоночных возможна регенерация целого организма из небольшого кусочка тела. У земноводных могут восстанавливаться целые конечности, хвост, разные части глаза, ткани. У человека и млекопитающих возможна регенерация лишь отдельных тканей. Механизмы регенерации можно понять в результате изучения ее клеточных источников, межклеточных и межтканевых взаимодействий в процессе регенерации, влияния гормонов и других биологически активных соединений, нервной и иммунной систем, а также генетических факторов. Например, в печени и щитовидной же
398
биология
лезе клетки у взрослой особи при нормальных обстоятельствах почти не делятся. Если, однако, часть такого органа по той или иной причине будет утрачена, то клетки остальной его ткани начинают быстро делиться и дифференцироваться, с тем чтобы восстановить нормальные размеры органа. Этот процесс носит название компенсаторной гипертрофии. В отличие от тканей, клетки центральной нервной системы не способны к регенерации. Очень часто наблюдается регенерация у покрытосеменных растений, у которых из одного листа с черешком можно вырастить целое растение (фиалка). Широко распространена в природе регенерация отрезков корня, корневища, слоевища, изолированных клеток. Регенерация как биологическое приспособление, обеспечивающее зарастание ран, восстановление утраченных органов, а также вегетативное размножение, имеет большое значение для растениеводства и цветоводства.
Регенерация дает материал и для решения ряда теоретических проблем, в том числе проблемы развития организма.
РЕГУЛЯТОРЫ РОСТА РАСТЕНИЙ — органические соединения, вызывающие стимуляцию или подавление роста и морфогенеза растений. К природным регуляторам роста растений относятся фитогормоны (ауксины, гиббе-релины, цитокинины и др.), ингибиторы не гормональной природы (некоторые фенолы, производные мочевины и тд.), к синтетическим — стимуляторы типа ауксинов (ин-домасляная кислота). Применение регуляторов роста растений позволяет получить сдвиги в обмене веществ и развитии растений, идентичные тем, которые возникают под влиянием определенных внешних условий (длины дня, температуры, влажности и др.), например, ускорить образование генеративных органов, усилить или затормозить рост.. В сельском хозяйстве широко используются синтетические стимуляторы и ингибиторы роста растений для усиления корнеобразования у черенков, улучшения срастания тканей при пересадке растений и прививках, для предотвращения опадания завязей у плодовых деревьев и ягодников, для задержания прорастания клубней картофеля при хранении.
справочник школьника
399
РЕЗУС-ФАКТОР
К числу хорошо изученных признаков человека относятся системы групп крови. Для примера рассмотрим систему крови «резус». Ген, ответственный за наличие в крови резус-фактора, может быть в двух состояниях: одно из них называют «резус положительный» (Rh+), а другое — «резус отрицательный» (Rh')- В браках резус-отрицательных женщин с резус-положительными мужчинами вследствие доминирования резус-положительности плод приобретает это свойство и выделяет в кровеносную систему матери антиген, против которого в организме матери начинают вырабатываться антитела, разрушающие кроветворную систему плода. В результате иммунологической реакции в ходе беременности развивается отравление как материнского организма, так и плода. Это может стать причиной его гибели.
Выяснение характера наследования этой системы крови и ее биохимической природы позволило разработать медицинские приемы, избавившие человечество от огромного количества детских смертей.
РЕКОМБИНАЦИЯ — перераспределение генетического материала родителей в потомстве, приводящее к наследственной комбинативной изменчивости живых организмов, важной при эволюционных преобразованиях. Универсальный биологический механизм, свойственный всем живым системам — от вирусов до высших растений и животных. Для осуществления рекомбинации у эукариот существует половой процесс, у прокариот — конъюгация. Рекомбинация может наблюдаться в соматических и половых клетках, хотя в митотически делящихся клетках частота рекомбинации ниже, чем в мейозе.
Общая рекомбинация, или кроссинговер, у эукариот — обмен между гомологичными последовательностями ДНК, который происходит по всему геному. Она осуществляется в диплоидных клетках за счет процессов разрыва и пере-воссоединения гомологичных участков ДНК. При этом формируются гибридные молекулы значительной протяженности (около 1000 пар нуклеотидов), образуемые нитя
400
биология
ми из разных рекомбинируемых молекул ДНК на основе их комплементарности.
Под незаконной рекомбинацией понимают взаимодействие негомологичных молекул ДНК, приводящее к структурным перестройкам генетического материала: транслокациям, инверсиям, то есть хромосомным мутациям. Целенаправленное получение рекомбинантных (гибридных) ДНК лежит в основе генной инженерии.
РЕПАРАЦИЯ — свойственный клеткам всех организмов процесс восстановления природной структуры ДНК, поврежденной при ее нормальном биосинтезе в клетке, а также физическими или химическими агентами. Осуществляется специфическими ферментными системами клетки. Наиболее изучена репарация ДНК бактерий, поврежденной ультрафиолетовыми или ионизирующими излучениями.
Ультрафиолетовые лучи способны возбуждать электронные оболочки, в результате чего образуются фотоэлектроны, которые вызывают различные химические реакции, приводящие к мутациям. Благодаря большой длине волны ультрафиолетовые лучи легко абсорбируются поверхностными тканями организма и плохо проникают во внутренние ткани. Ультрафиолетовые лучи более эффективны в вызывании мутаций у одноклеточных организмов, так как легко достигают ядра клетки. Эксцизионная репарация заключается в узнавании повреждения ДНК, вырезании (эксцизии) поврежденного участка и восстановлении непрерывности цепи ДНК. Восстановление осуществляется под контролем генов. Ряд наследственных заболеваний (пигментная ксеродерма и др.) связан с дефектами систем репарации.
В радиобиологии под репарацией понимают восстановление биологических объектов от повреждений ионизирующим или ультрафиолетовым излучением. У многоклеточных организмов репарация проявляется в форме регенерации поврежденных облучением органов и тканей.
справочник школьника
401
РЕФЛЕКС И РЕФЛЕКТОРНАЯ ДУГА
Живой организм, получая раздражения из окружающего мира, отвечает на них соответствующими реакциями. Связь между участком, на который попадает раздражение, и регулирующим органом осуществляется нервной системой, которая связывает все части организма в единое целое.
Рецепторы это нервные окончания, воспринимающие информацию об изменениях, происходящих во внешней и внутренней среде. Любое раздражение (механическое, световое, звуковое и др.), воспринимаемое рецептором, преобразуется (трансформируется) в процесс возбуждения. Возбуждение передается по чувствительным — центростремительным нервным волокнам — в центральную нервную систему, где происходит процесс переработки нервных импульсов. Отсюда импульсы направляются по волокнам центробежных нейронов (двигательных) к исполнительным органам, реализующим ответную реакцию — соответствующий приспособительный акт.
Так совершается рефлекс — закономерная реакция организма на изменения внешней или внутренней среды, осуществляемая при посредстве центральной нервной системы в ответ на раздражение рецепторов.
Рефлекторные реакции многообразны: это сужение зрачка при ярком свете, выделение слюны при попадании пищи в ротовую полость и др.
Путь, по которому проходят нервные импульсы (возбуждение) от рецепторов к исполнительному органу при осуществлении всякого рефлекса, называется рефлекторной дугой. В ее состав входят воспринимающие раздражение рецепторы, чувствительные — центростремительные нервы, несущие возбуждение к центральной нервной системе, вставочные нейроны, передающие возбуждение на исполнительные нейроны, центробежные двигательные нервы, приводящие нервные импульсы (возбуждение) от центральной нервной системы на периферию, исполнительный орган, деятельность которого изменяется в результате рефлекса. Для осуществления любого рефлекса необходима целостность всех звеньев рефлекторной дуги. Нарушение хотя бы одного из них ведет к исчезновению рефлекса.
402
биология
Между центральной нервной системой и рабочими органами существуют прямые и обратные связи, лежащие в основе процессов саморегуляции функций в организме, например дыхания, кровообращения и др. В осуществлении любого рефлекторного акта участвуют процесс возбуждения, вызывающий или усиливающий определенную деятельность, и процесс торможения, выключающий те нервные центры, которые могли бы мешать осуществлению этой деятельности организма. Взаимодействие процессов возбуждения и торможения лежит в основе нервной деятельности, регуляции и координации функций в организме.
Явление центрального торможения было открыто в 1862 году русским ученым И.М.Сеченовым.
Нервная регуляция является более совершенной, чем гуморально-химическая, во-первых, потому, что взаимодействие клеток через нервную систему осуществляется значительно быстрее, чем через кровь, во-вторых, потому, что нервные импульсы по нейронным отросткам направляются лишь к определенным клеткам.
Для осуществления врожденных рефлексов организм имеет готовые рефлекторные дуги, поэтому они получили название безусловных рефлексов. Для осуществления же открытых И.П.Павловым условных рефлексов организм не имеет готовых нервных путей. Условные рефлексы формируются в течение жизни, когда для этого возникают необходимые условия. Образование условных рефлексов лежит в основе обучения организма различным навыкам и приспособления к изменяющейся среде.
РОГА — твердые выросты на голове многих копытных, размеры, форма и окраска их многообразны. У одних видов животных рога имеют форму лиры, у других они словно ветвятся, у третьих основной ствол рога изогнут и напоминает саблю или штопор. У лося, например, и лани средняя часть рога образует широкую лопату с острыми отростками по краям. В поперечном разрезе рога бывают круглые, овальные или треугольные. У марала, вапити, лося, северного оленя они весьма внушительных размеров. Как правило, их обладателями являются только самцы. Но есть и
справочник школьника 403
исключения. В обширной группе плотнорогих самки многих видов также имеют рога (северные олени).
Обычно их количество не превышает двух, лишь у антилопы, живущей в Индии, две пары рогов: одна, длиной пять-десять сантиметров, растет на голове ближе к ушам, другая, более короткая — два-четыре сантиметра, — расположена близко друг к другу на передней части лба перед основными рогами. Эта антилопа так и называется — четырехрогая.
У плотнорогих, или оленевых, рога ежегодно спадают и отрастают вновь. За это время они проходят три стадии развития и достигают прежних размеров, а порой даже и больших. У другой группы копытных, полорогих, рога сохраняются всю жизнь. Они представляют собой роговые чехлы, надетые на выросты лобных костей. Однозначного ответа на вопрос о значении рогов нет. Во-первых, для обороны. Во-вторых, во время конфликтов из-за самок или борьбы за территорию животные устрашают рогами своих соперников. У копытных много врагов. Хищников, желающих поживиться их вкусным мясом, предостаточно. И именно рога помогают «жертвам» переходить в наступление и порой обращать в бегство хищников. Приемы, которые используют копытные, разнообразны. Так, овцебыки, обитатели открытой тундры, при опасности прибегают к удивительному способу защиты. Завидя полярных волков, они в одно мгновение выстраивают круговую оборону. Взрослые животные, находящиеся по краям такого скученного стада, стоят вплотную друг к другу, касаясь боками. С какой бы стороны волк ни пытался напасть, он везде натыкается на частокол из острых рогов. Олени со слабенькими рожками от врагов спасаются чаще всего бегством.
Копытные пускают рога в ход и в стычках с сородичами. Однако трагические исходы поединков — редкое явление. Этому есть свое объяснение. Во-первых, настоящие драки не так уж часты. Во-вторых, сроки ношения рогов большинства копытных ограничены и приходятся на брачный период, так что в течение длительного времени рога оленей, например, не могут служить орудием при нападении на сородича. Молодые, растущие рога (панты) мягкие, покрыты кожей и совершенно непригодны для «дуэлей». Лишь после окостенения они становятся прочными и опасными. У полорогих рога устроены так, что ими трудно
404 биология
нанести смертельную рану сопернику. Так, острые концы у большинства видов либо загнуты назад и вовнутрь, либо направлены в стороны. Иногда чрезмерная длина рогов или их изгиб не позволяют наносить опасные уколы. В поединках животные соблюдают строгие правила. Они выработаны в течение тысячелетий, закрепляются в юном возрасте во время игр и запрещают наносить соперникам смертельные раны и увечья. При конфликтах поведение животных в значительной мере носит ритуальный характер. Сначала противники пугают друг друга. Это выглядит как демонстрация своей мощи и величины рогов. Самцы бодают рогами кустарники, деревья, роют ногами землю, то есть делают ложные выпады против противника. Если соперник оказался не из трусливых, в ход идут рога.
Перед поединком самцы встают обычно друг против друга, нередко принимая при этом особые позы. Сибирские козероги, прежде чем скрестить рога, приподнимаются на задних ногах, а горные бараны архары с разбегу бьют друг друга рогами в лоб. Звуки ударов слышны на расстоянии до полутора километров.
Смысл любого поединка сводится к единственной цели — победить и не нанести при этом противнику ран. Правда, в пылу состязаний нередко возможны отклонения от обычных правил ведения боя. Впрочем, от случайных ударов животных предохраняют те же рога, которые одновременно служат и своеобразным оборонительным заграждением. Многие отростки, расположенные на них, выполняют роль зацепов и перехватов. Они принимают всю силу ударов на себя. Например, у европейского благородного оленя на конце каждого рога бывает от трех до семи отростков. Такая «корона» не только помогает прочно сцепляться с рогами противника, но и не позволяет им наносить глубокие, проникающие ранения.
Самые опасные противники — те самцы оленей, у которых рога выросли в виде штыков без отростков. Правда, такие самцы-шильники дерутся редко. Это в основном старые или еще совсем молодые животные, избегающие поединков.
Рога у полорогих копытных отростков не имеют, но они также хорошо сцепляются благодаря их форме и определенному направлению. Для того чтобы в момент удара они не скользили, природа отработала специальные при
справочник школьника 405
способления на поверхности рогов — поперечные кольца, образующие волнистую поверхность рога до самой его вершины. При сцеплении кольца заходят в углубления, как зубья двух шестеренок.
Самки хотя и не имеют рогов, но достаточно хорошо оценивают по ним своих будущих избранников. Быки, козлы и бараны с моЩными рогами в брачный период имеют больше шансов при выборе подруги.
Многие думают, что лето — самая лучшая пора для диких копытных. На самом деле это не так. Для оленей жаркое лето хуже, чем морозная зима. Олени плохо переносят высокую температуру, поэтому при возможности держатся на прохладных теневых участках леса или в местах, где постоянно дует ветерок. Но это не единственный способ, к которому прибегают животные, чтобы избежать перегрева и солнечного удара. Немаловажную роль при регуляции температуры тела и особенно головного мозга как наиболее чувствительного к перегреву органа выполняют и рога. Летом они усиленно растут, бывают мягкими и пронизаны крупными кровеносными сосудами, которые снаружи покрыты только кожей. Кровь, поступающая к головному мозгу, сначала проходит по этим сосудам и охлаждается до определенной температуры. Молодые рога называют пантами. Они выполняют функцию терморегуляторов.
У горных копытных, особенно у баранов, козлов и туров, мощно развитые рога являются дополнительным органом кровообращения. Внутренняя часть костных выростов, на которых растут роговые чехлы, заполнена костным мозгом, вырабатывающим красные кровяные тельца. В горах это очень важно, поскольку на большей высоте содержание кислорода в воздухе понижено. Таким образом, у полорогих копытных рога, помимо механической функции, выполняют и физиологическую.
РОМАШКИ — несколько видов травянистых растений семейства сложноцветных.
Когда говорят о ромашках, то вспоминают чаще всего поповник или нивяник обыкновенный. Он похож на ромашку, но крупнее, более красив и бросок. Это на его краевых цветках гадают «любит-не-любит». Двойников у
406
биология
ромашки много, хотя ни перед одним из них она не принизится. Устойчивость ее в растительном мире изумительна. Особенно часто встречается ромашка аптечная, причем заросль ее цветет все лето. Эта ромашка невысока, имеет тонкий извилистый стебель. Листья рассеченные, вроде морковных. На концах стеблей красуются сложные соцветия — корзинки. Каждая такая корзинка состоит из двоякого рода цветков. Краевые цветки язычковые, бесплодные; в быту их иногда называют лепестками. Назначение этих цветков — привлекать насекомых. За белыми венчиками язычковых цветков расположены трубчатые. Их так много и они так скучены, что выглядят сплошным желтоватым пятном. Именно здесь образуются семена.
Ромашка аптечная — растение душистое. Стоит растереть в пальцах ее головку, как сразу же почувствуешь резкий аромат. Этот аромат ромашке придает камилловое (или ромашковое) масло. Обнаружены в корзинах каротин и витамин С, а также алкалоиды. Поэтому если корова съедает свежие ромашки с травой — молоко приобретает неприятный запах. Пасечники полагают, что растение это вредно и для пчел.
Зато свой титул «лекарственная» ромашка оправдывает сполна. Ее целебная сила известна людям с античных времен. Ее отвары имеют широкий спектр действия на организм человека. Основное действие — противовоспалительное и косметическое.
Из настоящих ромашек интересна зеленая, или ромашковидная. У нее нет язычковых цветков, только трубчатые, потому-то она еще называется безъязычковой. Хорошо уживается на деревенских улицах и по краям дорог. Всего 30 лет потребовалось, чтобы эта уроженка Северной Америки прошла через всю Евразию. Правда, заселила континент она одновременно с двух сторон — с Атлантики и с Тихоокеанского побережья. И обосновалась в новых местах исключительно прочно. В отношении лекарственных свойств эта ромашка почти не уступает ромашке аптечной. Наши фармацевты готовят лекарства из обоих видов растений.
РУДИМЕНТЫ, рудиментарные органы, — сравнительно упрощенные, недоразвитые структуры, утратившие свое
справочник школьника
407
основное значение в организме в процессе филогенеза. Рудименты закладываются во время зародышевого развития, но полностью не развиваются.
Классический пример рудиментарных органов — резко выраженное недоразвитие глаз у подземных животных. У пещерного крота глаза малы и скрыты под кожей. Это результат остановки развития на ранних стадиях формирования глаза в эмбрионезе. Полагают, что утрата функционального значения органа или структуры — главная причина ее рудиментации. Понятно, что в результате резко снижается эффективность естественного отбора данного признака, наблюдается уменьшение его размеров, возрастание изменчивости. Итог этого процесса — практически полное исчезновение структуры или редкая встречаемость у организмов данного вида.
Рудиментация признака часто есть результат изменений в регуляции определенных генов, а не в их утрате. У всех наземных позвоночных, так же как и у рыб, обнаруживается закладка жаберных дуг, хотя эти образования не имеют функционального значения у взрослых организмов. Известно много других фактов: закладка в эмбриогенезе зубов у беззубых китов, недоразвитие крыльев у новозеландской нелетающей птицы киви.
На корневищах пырея, ландыша, папоротника есть чешуйки — рудиментарные листья. В краевых цветках соцветия астр, подсолнечника и многих других сложноцветных под лупой хорошо заметны недоразвитые тычинки и пестики. Копчик в скелете человека — рудимент: он состоит из четырех недоразвитых, сросшихся между собой позвонков. Потерял свое первоначальное значение червеобразный отросток слепой кишки человека — аппендикс, который у многих млекопитающих принимает участие в пищеварении. Во внутреннем углу глаза сохранился рудимент третьего века, хорошо развитого у птиц и пресмыкающихся. Всего у человека около 50 рудиментов.
РЯБЧИК ОБЫКНОВЕННЫЙ относится к семейству тетеревиных. Обычнейший обитатель лесной зоны нашей страны. Это пестро окрашенная птица средней величины, ведущая преимущественно наземный образ жизни. В окраске верхней части тела преобладают серый и коричневый
408
биология
цвета, нижняя часть тела выглядит ярче. Бегает быстро, ловко взбирается на поваленные деревья, свободно пробирается по кучам валежника. Вспугнутый, всегда поднимается на дерево и затаивается. Взлетает с большим шумом, но потом летит беззвучно, держась обычно на высоте в поддерева. Полет в лесу исключительно маневренный: птица ловко лавирует среди многочисленных ветвей деревьев. На кормежки располагается в средней части кроны. Рябчик — житель лесов преимущественно таежного типа. Будучи моногамами, рябчики живут парами. Участок выбирает и защищает самец. Он строго охраняет его границы и в период токования вступает в яростные схватки с другими самцами, попадающими на его территорию. Токование самца выражается часто издаваемым протяжным тонким свистом и преследованием самки. Бегая за самкой, он распускает веером хвост, поднимает хохолок, надувает и волочит по земле крылья, делая резкие повороты и издавая характерный свист. Самка обычно держится поблизости от самца и бежит на его посвист, время от времени также издавая характерный свист. Брачный период длится до конца мая.
После спаривания самка приступает к устройству гнезда и откладыванию яиц. Гнездо представляет собой небольшую ямку под кустом, деревом, просто во мху, выстланную травинками, листьями и др. материалом. Хорошо выраженная покровительственная окраска сидящей на гнезде самки в еще большей мере делает его недоступным для постороннего глаза. Полная кладка — 6—10 яиц. Появившиеся птенцы быстро начинают самостоятельно клевать. В первые дни жизни они склевывают корм только с растений, причем с нижней стороны стеблей и листьев, так что клевки их направлены наискосок вверх. С появлением птенцов у самцов начинается линька, и они стараются держаться в наиболее густых зарослях, ведя очень скрытый образ жизни. Некоторые самцы в это время продолжают держаться вблизи от выводка и даже водят его. В середине августа выводок начинает распадаться, но нередко на кормных местах, в основном на ягодниках, образуются временные скопления по нескольку десятков птиц. Все куриные много ухаживают за своим оперением, принимая пылевые ванны в специальных «порхалищах» (ямках с сухой рыхлой землей). Иногда с целью освобождения от паразитов —
справочник школьника
409
пухоедов, рябчики забираются на муравейники, где муравьи, защищаясь, обрызгивают им перья муравьиной кислотой.
Осенью происходит так называемое осеннее токование, когда самцы и самки вновь распределяются по гнездовым участкам. Молодые птицы ищут незанятые места, взрослые вновь заявляют свои права на прежние участки. Зимой рябчики держатся одиночками и парами, редко группами из 3—4 птиц. Только на востоке ареала рябчики ведут зимой стайный образ жизни, в стайки могут объединяться несколько выводков. Птицы вместе кормятся, вместе ночуют и в течение всей зимы держатся на сравнительно небольшой территории. Ночь рябчики проводят под снегом, отрывая небольшую подснежную камеру — лунку. Начав зарываться в снег, птица прежде всего проделывает в нем туннель длиной около 1-2 м, иногда высовывая голову на поверхность и оглядываясь вокруг. Перед входом в камеру туннель обычно делает поворот на 90°, а сама камера отрывается с таким расчетом, чтобы птица свободно помещалась в ней даже с распушенным оперением. Воздух в камере быстро нагревается, и температура держится всю ночь в пределах —5°, — 2°С, даже если снаружи стоит мороз —50°С. Если температура в камере поднимается выше, то птица проделывает в потолке отверстие для охлаждения.
Питается рябчик в основном растительными кормами, которые ищет летом на земле, зимой на деревьях. В желудках рябчиков всегда присутствуют мелкие камешки, способствующие перетиранию грубых кормов.
В настоящее время численность рябчиков на большой части ареала продолжает оставаться сравнительно высокой, но в густонаселенных местах он быстро исчезает, прежде всего из-за фактора беспокойства, особенно в период насиживания и в первый месяц жизни птенцов.
РЯСКА — растение водоемов, среди цветковых растений одно из самых маленьких. Обычно растет на поверхности стоячих прудов, луж, в тихих заводях других водоемов. У ряски маленький плоский стебелек, плавающий на поверхности воды, длиной до 4.5 мм и шириной до 3 мм. Этот стебель очень напоминает листик, за который его и принимают. У ряски единственный корень, погруженный в
410
биология
воду. В корне есть пустоты, заполненные воздухом и водой. Осенью воздушные полости сокращаются, а водные увеличиваются — ряска тяжелеет и погружается. Так растение приспособлено к перенесению условий зимы. На территории нашей страны широко распространена ряска тройчатая, или трехдольная. Она отличается от ряски маленькой тоненькими ланцентными полупрозрачными стеблями, плавающими на поверхности воды.
Ряска может размножаться весьма быстро. У краешка листа вырастает новый листик, который затем отделяется и начинает самостоятельную жизнь. Ряска — растение цветковое, но цветет очень, очень редко. На краешке листика вырастает крошечная чешуйчатая колбочка, из которой торчат рыльца и две тычинки. Все это с булавочную головку величиной. Ботаники считают это даже не просто цветком, а целым соцветием из одного женского и двух мужских цветов!
Есть еще меньшее растение — ряска бескорневая, или вольфия, вчетверо меньше ряски малой. Крохотные листочки ее сверху плоские, а снизу выпуклые. Корешка нет. В районе Москвы она не встречается, но южнее, на Украине, водится довольно часто и, как наша ряска, иногда сплошь покрывает стоячие воды. Вольфия, занесенная к нам из теплых стран, как полагают ботаники, никогда не цветет в Европе.
справочник школьника
411
САЙГАК, САЙГА — млекопитающее семейства полорогих. В давние времена водились в огромном количестве в степной, полупустынной и пустынной полосе от Украины до Средней Азии. В отличие от своих сородичей — настоящих антилоп, сайгак не производит
впечатления красивого и грациозного животного, а его крупная горбатоносая голова кажется даже уродливой. В связи с хорошим чутьем у него сильно развита носовая полость и подвижные ноздри выдаются вперед над нижней челюстью, частично очищая воздух от пыли. На ровной, непересеченной местности, где почвы глинисты или каменисты, сайгак развивает скорость до 80 км/час. Кормится сайгак на ходу, поэтому никогда не вытравляет свои естественные пастбища. Более того, культурных посадок избе-* гает: рыхлая почва полей не позволяет развить высокую скорость, высокие растения ударяют по глазам иноходца, который бежит, низко опустив голову, чтоб меньше было сопротивление воздуха.
Зиму сайгаки проводят там, где нет снега или он не более 20 см высотой. Постепенно кочуют из северных степей в южные районы.
Сайгаки держатся сотенными стадами. В начале мая у самок, собравшихся в глухих уголках степи, где поблизости нет воды, а следовательно, и нет волков, одновременно появляются малыши. Вся популяция после появления молодняка увеличивается вдвое, так как самки старше года
412
биология
приносят двух детенышей. Новорожденные одно- и двухдневные малыши всегда лежат на совершенно голых участках почвы, сливаясь с ней. При приближении они затаиваются, закрывают глаза. Такого детеныша трудно заметить даже в двух шагах. Но если присмотреться, то большой участок степи покрыт малышами. Как только малыши окрепнут, сайгаки вновь начинают миграции к летним пастбищам. При наличии зеленой травы они могут долго обходиться без воды, но в засушливое время пасутся недалеко от водопоя.
Сайгак — важное промысловое животное, у него используются мясо, шкура и рога (как лекарственное сырье).
Чтобы сайгаки не превратились в редких животных, усиливается их охрана через заповедники, увеличивается количество искусственных водоемов. Запрещение охоты иногда снимается, если численность стада увеличивается выше нормы, так как территория их обитания не сможет обеспечить выживание.
САКСАУЛ составляет в основном леса песчаных пустынь. Это одно из самых типичных и замечательных растений пустыни. Про его заросли часто говорят: это «лес без стволов, без листьев, без тени». К тому же можно прибавить, что это лес, который нельзя сплавлять, лес, из которого почти ничего нельзя строить, лес, который используют, но никогда не пилят и обычно не рубят. Действительно, это лес почти без стволов, поскольку обычно саксаул от самой поверхности земли начинает ветвиться как кустарник и одиночные стволы у него встречаются редко. Это верно, что он лишен листьев, но не совсем точно. Остатки листьев есть в виде чешуек величиной в миллиметр. Больше того, сама форма этих «листочков»-че-шуек может служить для определения вида саксаула. «Лес без тени» — все-таки некоторое преувеличение. Правда, у белого саксаула тень не сплошная, а полутень, но все же она дает возможность укрыться от солнцепека и животным, и человеку; у черного саксаула тень достаточно густая.
Сплавлять саксаул действительно нельзя, потому что он тотчас потонет в воде. Мудрено из него что-нибудь строить — он слишком коряв и короток... Саксаул не пилят и обычно не рубят, потому что он очень тверд и хрупок, и
справочник школьника
413
проще его ломать ударами обуха топора. Саксаул — это лучшее в мире топливо.
Белый саксаул получил свое название за сравнительно светлую, сизоватую окраску ветвей и «прозрачность» своих кустов. Его самые крупные экземпляры достигают 5 метров, но обычно не более 2 метров. Он почти никогда не дает чистых зарослей, а, как правило, чередуется с кустами других растений. Кусты белого саксаула растут один от другого на расстоянии 4—7 метров и дальше. Наибольшее количество древесины дает его корень,’ вот почему и приходится выкапывать его из земли.
Иначе выглядят заросли черного, или солончакового, саксаула. Черным он назван потому, что на вид зелень его значительно сочнее, зеленых веточек гораздо больше и сам куст кажется более темным на фоне песков. Черный саксаул растет быстрее белого и в благоприятный год вырастает до 50 см. В возрасте 20 лет может дать густые заросли высотой до 6 метров. От него получают несравненно больше древесины, чем от белого. Самый крупный массив черного саксаула в Средней Азии расположен в северо-западной части Кызылкума. Это действительно лесная чаща, почти непроходимая из-за валежника и густых, переплетающихся между собой, жестких, толстых ветвей. Мертвая тишина, неподвижность раскаленного воздуха и необычность этого зрелища создают ощущение чего-то нереального.
Обычно возраст деревьев определяют по годичным кольцам, которые хорошо видны на поперечных срезах стволов. А у саксаула этим способом возраст не определишь. В иной год у него образуется три кольца, а то и все десять. Почему? Выпадают дожди — торопится саксаул расти, а наступит засуха, так рост сначала замедляется, а потом и совсем прекращается. Образовалось одно кольцо. А через некоторое время дожди прошли и снова начинается активная жизнь. Вот и получается за лето несколько колец.
Саксаул сдерживает пески в пустыне.
САЛАМАНДРЫ НАСТОЯЩИЕ — одно из больших семейств хвостатых земноводных. Наиболее известны собственно саламандры, тритоны и длиннохвостые саламандры.
414
биология
Огненная саламандра — наиболее известный, широко распространенный вид, населяющий Европу, Северную Африку, Азию. У нас этот вид встречается в западной Украине.
Общая длина до 28 сантиметров. Меньше половины всей длины приходится на хвост, круглый в поперечном сечении. Лапы короткие, но сильные. Плавательных перепонок никогда не бывает. Окраска блестяще-черная, с ярко-желтыми пятнами неправильной формы. Саламандра встречается от предгорий до высоты 2000 метров над уровнем моря, по лесистым склонам, берегам горных рек. Днем скрывается в мшистой подстилке леса, в норах, под камнями. Выходит кормиться в сумерки, в дожди может питаться и среди дня, за что ее прозвали в Карпатах «дождливая ящерица». Весьма устойчива к низким температурам, и холодное оцепенение наступает у нее при —4°С.
Кормятся саламандры различными беспозвоночными, дождевыми червями и др. Зимуют под корнями деревьев, в трухлявых пнях, вблизи теплых подземных источников. Весеннее пробуждение зависит от погодных условий. Размножение саламандр изучено недостаточно. Оплодотворение внутреннее. Оплодотворенные яйца развиваются в нижних отделах яйцеводов самки до стадии выклева личинок, что занимает около 10 месяцев, так что из яиц, оплодотворенных в этом году, личинки появляются на следующий год. Одновременно в яйцеводах самки могут находиться как вполне сформировавшиеся личинки, так и яйца на разных стадиях развития. Одна самка рождает до 70 личинок. Личинки способны самостоятельно плавать, и личиночный период продолжается все лето. Метаморфоз заканчивается в августе. Жабры становятся короче, окраска темнеет до сине-черной с грязно-белыми пятнами, постепенно желтеющими. Личинки не плавают, а ползают по дну, постепенно исчезают жабры, плавниковые складки, и они переходят на наземное существование. Половозрелыми становятся на 3-м году жизни. У саламандр врагов мало благодаря ядовитым кожным железам.
Альпийская, или черная саламандра похожа на пятнистую, но отличается более стройным телосложением, однотонной, без пятен окраской. Обитает в горах. Она рождает только двух потомков (вынашивая их до одного года). Остальные яйца сливаются в общую желточную массу,
справочник школьника
415
идущую на питание развивающихся зародышей. Вначале, в яйцевых оболочках, зародыши питаются желтком собственных яиц, а покинув оболочки, плавают в общей желточной массе и поедают ее, целиком используя к моменту рождения. Рождаются готовые для жизни на суше и сравнительно крупные особи до 4 сантиметров длиной.
Тритоны. Широко распространены обыкновенный и гребенчатый тритоны. Они часто встречаются у нас в небольших прудах и водоемах. По форме тела тритон до некоторой степени напоминает ящерицу, однако он больше приспособлен к
жизни в воде, чем лягушка.
Кожа у тритона голая и не может защищать тело от высыхания; ноги короткие и слабые, и по суше тритон переползает очень медленно. Гораздо проворнее передви
гается тритон в воде, и здесь органом движения служат ему уже не ноги, а хвост, сжатый с боков и окаймленный плавником, как у головастика. Однако, плавая в воде или ползая по дну в поисках пищи, тритон должен время от времени подниматься на поверхность, чтобы возобновить в легких запас воздуха. Осенью забираются в укрытые места и зимуют в оцепенении (анабиозе). Весной, в период размножения, у самцов тритонов вырастает на спине и хвосте мягкий зубчатый гребень, а окраска становится более пестрой. Однако этот красивый брачный наряд исчезает к началу лета, и самец принимает обычную окраску.
У тритонов наблюдаются брачные игры, за которыми следует внутреннее оплодотворение. Яйца приклеиваются к водным растениям. Личинки напоминают головастиков лягушки, но отличаются более удлиненной формой и имеют только наружные жабры (жаберных щелей у них не образуется). Превращение у них менее сложно, чем у лягушек: конечности остаются малыми и слабыми, плавательный хвост сохраняется, а изменениям подвергаются главным образом органы дыхания (и функционально связанная с ними кровеносная система).
Обыкновенный тритон — буроватого цвета с желтооранжевым брюхом; у самцов в весеннем брачном наряде
416
биология
гребень сплошной, идущий от головы до конца хвоста. Гребенчатый тритон вдвое крупнее обыкновенного, почти черный, с ярко-оранжевой окраской на брюхе; гребень у самцов образуется двумя отдельными выростами — на спине и хвосте.
Во взрослом состоянии гребенчатый тритон больше связан с водоемами, чем обыкновенный.
Врагов у тритона гребенчатого мало в связи с тем, что выделения его кожных желез сильно ядовиты. Изредка он становится добычей ужей, аистов и цапель. В неволе живет 10—12 лет.
САЛЬНЫЕ ЖЕЛЕЗЫ — кожные железы млекопитающих. Они расположены в собственно коже и имеют вид разветвленных пузырьков. Стенки пузырьков состоят из многослойного эпителия. По мере роста эпителия его клетки перемещаются ближе к просвету железы, подвергаются жировому перерождению и гибнут. В отличие от потовых желез, клетки которых выделяют секрет во внешнюю среду без нарушения их целостности, многослойный эпителий сальных желез разрушается, в результате чего образуется кожное сало.
Выводные протоки сальных желез чаще всего открываются в волосяные сумки. Кожное сало смазывает растущие волосы и кожу, предохраняя их от высыхания и смачивания водой. Выделения сальных желез способствуют нормальному росту волос. Благодаря жировой смазке волосы делаются эластичными и блестящими. Кожное сало состоит из жирных кислот, продуктов распада эпителиальных клеток и витаминов А, Д, Е. В момент выделения кожное сало жидкое, но быстро густеет. Под влиянием кислот пота кожное сало разлагается, при этом образуются жирные кислоты характерного запаха. В сутки у взрослого человека образуется до 20 граммов сала.
САМОРЕГУЛЯЦИЯ в биологии — свойство биологических систем автоматически устанавливать и поддерживать на определенном, относительно постоянном уровне те или иные физиологические и другие биологические показатели.
справочник школьника
417
Организм представляет собой сложную систему, способную к саморегуляции. Саморегуляция позволяет организму эффективно приспосабливаться к изменениям окружающей среды. Способность к саморегуляции в сильной степени выражена у высших позвоночных, особенно у млекопитающих. Достигается это благодаря мощному развитию нервной, кровеносной, иммунной, эндокринной, пищеварительной систем.
Изменение условий с неизбежностью влечет за собой перестройку их работы. Например, нехватка кислорода в воздухе приводит к интенсификации работы кровеносной системы, учащается пульс, возрастает количество гемоглобина в крови. В результате организм приспосабливается к изменившимся условиям.
Постоянство внутренней среды при систематически меняющихся окружающих условиях создается совместной деятельностью всех систем организма. У высших животных это выражается в поддержании постоянной температуры тела, в постоянстве химического, ионного и газового состава, давления, частоты дыхания и сердечных сокращений, постоянном синтезе нужных веществ и разрушении вредных.
Обмен веществ — обязательное условие и способ поддержания стабильности организации живого. Без обмена веществ невозможно существование живого организма. Обмен веществ и энергии между организмом и внешней средой — неотъемлемое свойство живого.
Особую роль в поддержании постоянства внутренней среды (гомеостаза) играет иммунная (защитная) система. Русский ученый И.И.Мечников был одним из первых биологов, доказавших ее огромную важность. Клетки иммунной системы выделяют специальные белки — антитела, которые активно обнаруживают и уничтожают все чужое для данного организма.
Примеры саморегуляции на клеточном уровне — самосборка клеточных органелл из биологических макромолекул, поддержание определенного значения трансмембранного потенциала у возбудимых клеток и закономерная временная и пространственная последовательность ионных потоков при возбуждении клеточной мембраны. На надклеточном уровне — самоорганизация разнородных клеток в упорядоченные клеточные ассоциации. Большин
14 Биология
418 биология
ство органов способно к внугриорганной саморегуляции функций; например, внутрисердечные рефлекторные дуги обеспечивают закономерные соотношения давления в полостях сердца.
Разнообразны проявления и механизмы саморегуляции в популяциях (сохранение и регуляция видового уровня) и биоценозах (регуляция численности популяций, соотношение полов в них, старение и смерть особей). Крупные сообщества — устойчивые системы, некоторые из них существуют без заметных изменений сотни и тысячи лет. Но само сообщество — это не просто сумма составляющих его видов. Межвидовые взаимодействия регулируют численность разных видов, входящих в состав сообщества. Все вместе составляет саморегуляцию.
САПРОФИТЫ — гетеротрофные организмы, использующие для питания органические соединения мертвых тел (растений и животных). Участвуя в минерализации органических соединений, сапрофиты составляют важное звено в биологическом круговороте веществ и энергии. К сапрофитам относятся бактерии, грибы, паразитические цветковые и некоторые водоросли. Среди животных сапрофитами являются некоторые насекомые (жуки-кожееды, навозники, личинки ряда насекомых), дождевые черви, некоторые ракообразные (особенно донные бокоплавы, речные раки), птицы (грифы, врановые). К частичным сапрофитам относятся многие хищники и всеядные животные. Водные сапрофиты участвуют в биологической очистке вод, обитающие в почве — в почвообразовании, способствуют повышению плодородия почвы. Сапрофиты секретируют ферменты в органическое вещество, так что переваривание происходит вне организма. Образующиеся при этом растворимые продукты всасываются и усваиваются (ассимилируются) уже внутри тела сапрофита.
Сапрофитные бактерии и грибы составляют группу редуцентов. Они необходимы для разложения веществ и круговорота элементов в природе.
справочник школьника
419
САПСАН-СОКОЛ
Этот красавец хищник охотнее всего селится на обрывистом морском берегу, на высоком берегу реки в тундре, на обрывистых утесах в лесах, а также в зарослях вдоль наиболее крупных рек степной зоны.
Сапсан не боится быть замеченным, не прячется, но для него необходимо, чтобы он сам мог видеть далеко и уже издали замечать и приближающуюся опасность, и добычу.
Его излюбленные места — нагроможденные среди леса утесы, откуда открывается широкая даль с лесными полянами, лугами. Там сторожевой пост и гнездо. Если сокол сыт, он не обращает никакого внимания на окружающих птиц, в сообществе которых он селится. Но если дело происходит утром и хищник голоден, картина резко меняется. Сапсан прихватывает для завтрака птицу из ближней округи. Почти не бывает случая, чтобы взрослый сапсан промахнулся, и нет ни одной птицы, которая была бы застрахована от его когтей. Быстрота полета сапсана изумительна: иногда невозможно проследить взглядом за пролетевшим мимо соколом. А сила, с которой сапсан ударяет свою добычу, так велика, что известны случаи, когда ударивший сверху и промахнувшийся молодой сапсан не успевал выправить полет и разбивался насмерть о землю. Бьет он этих птиц только на лету, стремительным броском, и на земле не берет. Родители приносят птенцам так много добычи, что птенцы не успевают справляться.
Реальное воздействие сапсанов на популяции добываемых ими птиц ничтожно ввиду крайне низкой численности этих соколов. Чаще соколом отлавливаются ослабшие птицы. Хотя ареал сапсана один из самых обширных в птичьем мире, его площадь с середины XX века внезапно стала заметно сокращаться, что сопровождалось и падением численности вида. На территории России он гнездится в Предкавказье, Поволжье.
Для заселения территорий, где сапсаны уже исчезли, их выращивают в вольерах и выпускают в природу. Первый такой центр был создан при Корнеллском университете на востоке США. В результате после 20-летнего перерыва в восточной части США загнездились первые пары сапсанов.
420
биология
В России сапсана выращивают в вольерах в Окском заповеднике.
САРГАССУМ — род бурых водорослей. У берегов тропических морей часто встречаются водоросли саргассы, все виды которых напоминают высшие растения. Побеги их похожи на стебли, листовые пластинки имеют вид четко очерченных листьев, веточки с плодовыми органами похожи на соцветия семенных растений, а вздутия плавательных пузырей напоминают ягоды. На восток от Антильских островов среди Атлантического океана расположено необычное Саргассово море. Оно не имеет берегов и ограничено круговым течением. Течение и относит водоросли к центру этого района. Люди знали о существовании Саргассова моря еще в глубокой древности, но более близко познакомились с ним в XV веке. В 1492 году Колумб на пути к Америке пересек это море и определил, что острова, мешавшие продвижению каравелл, образованы плавающими водорослями. Воздушные пузыри дают возможность водорослям держаться у поверхности океана.
Водоросли Саргассова моря и живущие среди саргасс различные виды червей, рачков, крабов и т.д. отличаются от прибрежных животных. Очевидно, что все они могли произойти от каких-то предков, живших в береговой области. Некоторые ученые предполагают, что плавающие саргассы и обитающие среди них животные произошли от предков, живших у побережья легендарной Атлантиды — громадного континента, опустившегося под воду в Северной Атлантике. Населявшие прибрежные воды животные и растения почти все погибли, и лишь немногие приспособились к плавучему образу жизни. Но это лишь гипотеза, а налицо этот замечательный факт приспособления донных водорослей к плавучему образу жизни.
САРКОДОВЫЕ
Сюда относятся простейшие, которые при движении выпускают похожие на лапки отростки (ложноножки) и плавно перетекают с места на место. Скорость невелика: около 1 см в час. Найденную добычу (например, зеленую водоросль) они тоже начинают «обтекать» со всех сторон.
справочник школьника 421
пока та не оказывается внутри их тела, — тогда они ее переваривают.
В крови человека живут белые кровяные клетки, очень похожие на эти древние существа. К саркодовым относится И тысяч видов, среди которых выделяются 3 большие группы: корненожки (см. Амеба), радиолярии и солнечники.
Радиолярии. Если жизнь большинства фораминифер протекает на морском дне, то радиолярии проводят ее в «парении» в толще морской воды и идеально к этому приспособлены. Именно для этого «парения» служат иглы их скелета, увеличивающие площадь тела.
Радиолярии умеют, подобно своеобразному «зонтику», расправлять свое тело на скелетных иглах, а могут и слегка сжимать его. Чем больше площадь их тела, тем меньше удельный вес. Изменяя площадь тела, радиолярии могут всплывать, а могут уходить в глубины океана. При сильных ливнях, боясь пресной воды, радиолярии таким образом «убегают» в глубину. Так же они поступают при штормах, в зимнее время года. Кстати, холода* радиолярии не любят, и поэтому в северных морях они немногочисленны. А всего науке известно около 8 тысяч видов этих простейших.
Свою добычу радиолярии ловят многочисленными тонкими нитями — ложноножками, расходящимися от центра тела во все стороны. При размножении тело родительской особи разделяется на множество новорожденных радиолярий, еще лишенных скелета, зато снабженных жгутиками. Их зовут бродяжками.
Родительский скелет для нового поколения, увы, потерян. Опустевшие скелеты радиолярий акантарий растворяются в воде (они состоят из растворимого сернокислого стронция). Но у остальных радиолярий скелеты построены из нерастворимого кремнезема, и, опустев, они опускаются на дно. Наслаиваясь, они часто образуют колоссальные залежи. Эти залежи называют «инфузорной землей», «горной мукой», или трепелом. Из скелетов радиолярий сложены целые острова (например, остров Гаити в Карибском море). «Горная мука» применяется при изготовлении тонкой наждачной бумаги.
422
биология
САХАРНЫЙ ТРОСТНИК — растение семейства злаковых. Сгущенный сок сахарного тростника — скакару — в Индии пили еще 5 тысяч лет назад. В 4 веке до н.э. один из полководцев Александра Македонского писал: «В Индии есть тростник, который без пчел дает мед». А в начале нашей эры путешественники в Индии пробовали уже настоящий сахар — «каменный мед», «белый и похожий на соль, но очень сладкий». Из крестовых походов европейские рыцари привозили и сахар, и в 1163 году один из них преподнес королю Франции Людовику VII сахарную голову, которую тот хранил как дорогую вещь.
Христофор Колумб, оказывается, не только привез в Европу множество новых видов растений, но и «подарил» Новому Свету сахарный тростник. Здесь это растение нашло вторую родину. С XVI века сахарный тростник стали выращивать на Кубе и Гаити, пользуясь дешевым трудом африканских невольников.
Сейчас две трети сахара в мире делается из тростника. Это могучий злак до 6 метров высотой. В соке его стеблей до 26 % сахарозы. Срубают стебель одним ударом с помощью тяжелого тесака, чтобы не вытек сладкий сок. Измельченные сухие стебли (богасо) служат топливом или идут на изготовление бумаги.
Сахарный тростник — многолетнее растение, дающее побеги от корневищ; его размножают не семенами, а черенками. Сахарный тростник успешно растет в долине Вахша в Таджикистане и Узбекистане.
СВЕКЛА
С незапамятных времен в Закавказье, Малой Азии, Индии, у Средиземного моря и на европейских берегах Атлантического океана росли однолетние или многолетние растения свеклы с тонким, но сильно разветвленным и очень деревянистым корнем. В междуречье Тигра и Евфрата 40 веков назад один из этих сорняков обратил на себя внимание земледельца. Заинтересовал он его сначала пышной розеткой мясистых и недурных на вкус листьев. С тех пор и вошел в культуру один из древнейших видов лиственных овощей, назвали его мангольд. Около 3000 лет назад
справочник школьника
423
объявился он уже в Древней Греции, а затем и в Древнем Риме. В X—XI веках освоился мангольд и на землях Киевской Руси, откуда со временем распространился в Польшу. Литву и далее.
Долго трудились многие поколения, прежде чем появился корнеплод — столовая свекла. В Западную Европу столовая свекла пришла как трофей крестовых походов, а несколько позже перекочевала она и в нашу страну. С XIV века европейские селекционеры умножали ее сорта. В столовой свекле немного сахара — всего 6%. Поэтому она не может соперничать с сахарным тростником.
Но прошли столетия, и вот уже в 1747 году немецкий химик Маркграф выделил из свеклы белое кристаллическое вещество. А когда попробовал на вкус и затем сравнил его с сахаром, добытым из тростника, оказалось, что они очень походят друг на друга. Может, так бы и осталась свекла только непременным компонентом борщей, винегретов и других блюд, если бы не было у Маркграфа талантливого и очень энергичного ученика Ахарда. Он первым начал извлекать сахар из корнеплодов свеклы, разработал технологию промышленного его получения, провел первые селекционные отборы более сахаристых форм, а в 1802 году в нижнесилезском городе Кунеры построил сахарный завод, производивший сначала всего несколько килограммов сахара в сутки. На первом этапе завоевания мира сахарной свекле неожиданно помогла война Наполеона с Англией. Вызванная войною континентальная блокада приостановила приток колониальных товаров, в том числе и тростникового сахара, а это в свою очередь, заставило вспомнить и об открытии Маркграфа. По приказу Наполеона во Франции спешно начали строить несколько сахарных заводов, одновременно усиленно занимаясь выращиванием свеклы. В России очень рано оценили открытие Маркграфа, и к 1830 году уже было 20 сахарных заводов.
Селекция свеклы на сахаристость, урожайность, устойчивость к вредителям продолжается в настоящее время.
СВЕРГЫВАНИЕ КРОВИ
Пока кровь течет по неповрежденным кровеносным сосудам, она остается жидкой. Но стоит поранить сосуд,
424
биология
как довольно быстро образуется сгусток крови — тромб. Он, словно пробка, закупоривает ранку, кровотечение останавливается, и ранка постепенно заживает. Если бы кровь не свертывалась, человек мог бы погибнуть от самой маленькой царапины.
Кровь человека, выпущенная из кровеносного сосуда, свертывается в течение 3—4 минут. Свертывание крови является важной защитной реакцией организма, препятствующей кровопотере и, таким образом, сохраняющей постоянство объема циркулирующей крови.
В основе свертывания крови лежит изменение физико-химического состояния растворенного в плазме крови белка фибриногена. Фибриноген в процессе свертывания крови превращается в нерастворимый фибрин. Фибрин выпадает в виде тонких нитей. Нити фибрина образуют густую мелкоячеистую сеть, в которой задерживаются форменные элементы, и образуется тромб, который постепенно уплотняется. Уплотняясь, он стягивает края раны и этим способствует ее заживлению. При уплотнении сгустка из него выдавливается прозрачная желтоватая жидкость — сыворотка. В уплотнении сгустка важная роль принадлежит тромбоцитам, в которых содержится вещество, способствующее его сжатию. Этот процесс напоминает створаживание молока, где свертывающимся белком является казеин; при образовании творога, как известно, тоже отделяется сыворотка. По мере заживления раны сгусток фибрина растворяется и рассасывается.
В 1861 году профессор Тартуского университета А.А. Шмидт установил, что процесс свертывания крови является ферментативным.
Превращение растворенного в плазме крови белка фибриногена в нерастворимый фибрин совершается под влиянием фермента тромбина. В крови постоянно содержится неактивная форма тромбина — протромбин, который образуется в печени. Протромбин превращается в активный тромбин под влиянием тромбопласта в присутствии солей кальция. Соли кальция есть в плазме крови, а тромбопластина в циркулирующей крови нет. Он образуется при разрушении тромбоцитов или при повреждении других клеток тела. В образовании тромбопластина принимают участие еще некоторые белки плазмы крови. Отсутствие в крови некоторых белков резко сказывается на процессе
справочник школьника
425
свертывания крови. Если в плазме отсутствует один из глобулинов (белков), то наступает заболевание гемофилия, или кровоточивость. У людей, страдающих гемофилией, резко понижена свертываемость крови. Даже небольшое ранение может вызвать у них опасное кровотечение.
Процесс свертывания крови регулируется нервной системой и гормонами желез внутренней секреции. Он может, как и всякий ферментативный процесс, ускоряться и замедляться. Если при кровотечениях большое значение имеет способность крови свертываться, то не менее важно, чтобы она, циркулируя в кровяном русле, оставалась жидкой. Патологические состояния, ведущие к внутрисосудистому свертыванию крови и образованию там тромбов, не менее опасны для больного, чем кровоточивость. Общеизвестны такие заболевания, как тромбоз венечных сосудов сердца (инфаркт миокарда), тромбозы мозговых сосудов, легочной артерии и т.д.
В организме образуются вещества, препятствующие свертыванию крови. Такими свойствами обладает гепарин, находящийся в клетках легких и печени. В сыворотке крови обнаружен белок фибринолизин — фермент, растворяющий образовавшийся фибрин. В крови, таким образом, одновременно имеются две системы: свертывающая и противосвертывающая. При определенном’ равновесии этих систем кровь внутри сосудов не свертывается. При ранениях и некоторых заболеваниях равновесие нарушается, что и приводит к свертыванию крови. Тормозят свертывание крови соли лимонной и щавелевой кислот, осаждая Необходимые для свертывания соли кальция.
СВЕЧЕНИЯ ОРГАНЫ — органы животных, способные испускать свет и служащие для опознавания особей своего вида, привлечения особей другого пола, консолидации стай и скоплений,приманивания добычи и дезориентирования и отпугивания хищников. Имеются у многих морских животных, а из наземных животных — у насекомых (жуки-светляки, жук-щелкун и др.), некоторых червей, многоножек. Органы свечения — специализированные железы, большей частью кожного происхождения. Строение органов свечения различно — от простых обособленных скоплений железистых клеток до сложных автономных
426
биология
органов, содержащих светящиеся бактерии. Свет испускают фотогенные клетки или выделяемая ими смесь (автономное свечение), выпрыскиваемая у некоторых струей или облачком, а также светящиеся бактерии, живущие в соответствующих клетках или специальных полостях (см. также Биолюминесценция).
СЕКВОЙЯ — род вечнозеленых хвойных деревьев. Секвойи (самые высокие деревья в море) были открыты сравнительно недавно — около ста лет назад. Сперва эти огромные деревья именовались «калифорнийскими соснами» или «мамонтовыми деревьями». Последнее название, вероятно, объясняется сходством голых кривых суков у старых секвой с бивнями мамонтов... Слово «секвойя» — название этого дерева на языке индейцев, но такое имя носил также и один из индейских вождей племени ирокезов — очень культурный человек, изобретатель индейской письменности.
Секвойя гигантская достигает 142 метров высоты! Одно из мамонтовых деревьев имело внизу 46 метров в обхвате. Американцы, любители всего эффектного, много раз привозили на европейские выставки огромные срезы с пней секвойи. На одном таком срезе стояло пианино, сидело четверо музыкантов и еще оставалось место для 16 пар танцующих. На другом срезе был поставлен домик, вмещающий типографию, где печатались «Известия дерева-гиганта». Для Парижской выставки 1900 года американцы заготовили «величайшую в мире доску». Эта доска так и осталась в Америке: ни один пароход не брался перевезти ее в Европу целиком. У секвой превосходная древесина красного цвета, которая высоко ценится в столярном деле. Она почти не подвержена действию огня. И вот какую удивительную вещь выяснили ученые, изучая жизнь секвой. Оказывается, секвойя не только приспособлена к тому, чтобы выживать, перенося периодические лесные пожары, но и прямо-таки нуждается в них. Без них секвойи не дожили бы до нашего времени. Дело в том, что секвойя любит солнце, и ее молодые деревца не могут выжить в густой еловой поросли у подножия взрослых деревьев. Кроме того, семенам секвойи трудно прорасти сквозь толстый спой опавшей хвои и листьев. Пожар, не причиняя
справочник школьника
427
большого вреда лесным гигантам, выжигает подлесок и лежащую на земле хвою.
С 1889 года, когда в крупной роще секвой в Калифорнии последний раз бушевал пожар, эти деревья были взяты человеком под охрану. Естественно, были приняты и противопожарные меры. Тем самым, помимо желания людей, природное равновесие было изменено в пользу елей и сосен. В результате новые молодые деревца — сеянцы секвой — почти перестали появляться. (Еще одно свидетельство того, что природу нельзя охранять без глубокого ее знания.).
СЕКРЕЦИЯ — образование и выведение веществ из клетки во внешнюю среду. Часто термин «секреция» относят только к деятельности железистых органов. Различают внешнюю секрецию, при которой выделяемые клетками вещества (желудочный сок, слюна, молоко и др.) по выводным протокам поступают на поверхность тела или органа и в полые органы (желудочно-кишечный тракт, мочеполовую систему), и внутреннюю секрецию, когда вещества из клеток поступают в кровь или лимфу. Существует три механизма секреции. Мерокриновая представляет собой наиболее общий тип секреции и заключается в удалении секретируемых веществ в растворенном состоянии путем диффузии через мембрану клетки. Таким путем происходит, например, выделение гормонов, медиаторов, пищеварительных ферментов. Апокриновая секреция сопровождается отторжением апикальной плазматической мембраны вместе с секретом и некоторыми составными частями цитоплазмы, после чего секретирующая клетка восстанавливается. Этот тип свойствен молочным железам и др. При голокриновой секреции происходит полное разрушение синтезирующей клетки и ее отторжение вместе с секретом от эпителия. Такой тип секреции характерен, например, для сальных желез. Секреция жидкостей, содержащих высокие концентрации солей (например, пот),часто происходит против осмотических и электрохимических градиентов (зарядов).
Секретируемые вещества (секреты) разнообразны по химической природе и функциям и могут быть представлены ионами, ферментами, гормонами, гликопротеинами
428
биология
и т.Д. Например, секрет клеток серозных оболочек (плевра, суставные сумки, перикард) предохраняет поверхность органов от высыхания, удаляет посторонние частички и создает условия для скольжения поверхности суставов и листков плевры. Секреты, выделяемые в желудочно-кишечный тракт, содержат ферменты, осуществляющие расщепление пищевых веществ. Регуляторные функции в организме выполняют гормоны, многие медиаторы, ионы и т.д. Феромоны регулируют внутривидовые отношения. Количество и состав секретов, выделяемых в процессе секреции, регулируется нервными механизмами при участии гуморальных факторов.
СЕЛЕЗЕНКА
Селезенка лежит в брюшной полости под диафрагмой, в левом подреберье, позади дна желудка, на уровне 9—11 ребра. По форме она имеет сходство с кофейным зерном: на вогнутой поверхности селезенки имеется борозда (ворота селезенки), через которые в нее входят сосуды и нервы. Селезенка висит в складках брюшины. Длина ее около 12 см. В селезенке, так же как в лимфатических узлах, задерживаются попавшие с кровью вредные для организма вещества, а также микробы. Клетки селезенки ведут себя как фагоциты, и потому кровь, проходящая через нее, освобождается не только от микробов, но и от отживших красных телец и лейкоцитов. Взамен последних в селезенке образуются молодые белые кровяные тельца. Подобно лимфатическим узлам селезенка при инфекционных болезнях припухает, а при малярии может увеличиваться в несколько раз. В отличие от лимфатических узлов, расположенных четкообразно по ходу лимфатических сосудов, она лежит по ходу кровеносных сосудов и тесно связана с системой воротной вены.
СЕЛЕКЦИЯ
С переходом к оседлому образу жизни человек поставил свое благополучие в полную зависимость от ограниченного набора видов растений и животных. Отсюда и исходит необходимость постоянно улучшать культивируемые растения и домашних животных, делать их более
справочник школьника
429
продуктивными, то есть необходимость заниматься селекцией растений и животных, а позднее и микроорганизмов. Термин «селекция» происходит от латинского слова (selec-tio — отбор). Говоря о селекции, имеют в виду два значения: 1) процесс создания сортов растений, пород животных, штаммов полезных микроорганизмов;
2) науку, разрабатывающую теорию и методы создания сортов растений, пород животных и штаммов полезных организмов.
Теоретическая база селекции — генетика. Итогом селекционного процесса являются сорт растений, порода животных, штамм микроорганизмов, созданные человеком в процессе селекции и имеющие определенные наследственные свойства. Все организмы, составляющие эту совокупность, имеют сходные, наследственно закрепленные особенности, однотипную реакцию на условия среды. Приведем пример. Сорта пшеницы делятся на яровые и озиг мые. Яровые высевают весной, озимые — осенью. Если мы сделаем наоборот, то не получим урожая. Внешне яровые и озимые сорта пшеницы могут быть очень сходными, но главное их различие — в реакции на температурные и фотопериодические условия среды.
Как наука селекция окончательно оформилась благодаря трудам Ч.Дарвина. Он проанализировал огромный материал по одомашниванию животных и введению в культуру растений и на этой основе создал учение об искусственном отборе.
Селекция как процесс представляет собой специфическую форму эволюции, подчиняющуюся общим закономерностям. Главная отличительная особенность селекции как процесса состоит в том, что естественный отбор заменен на искусственный, проводимый человеком. Это и позволило Н.И.Вавилову дать емкое и образное определение селекции как процесса. Он писал, что селекция представляет собой «эволюцию, направляемую волей человека». Следовательно, селекция есть важнейший род практической деятельности человека, итогом которой и стали все имеющиеся сегодня сорта культурных растений, породы домашних животных и штаммы микроорганизмов.
Основными разделами селекции как науки являются: 1) учение об исходном материале;
430
биология
2) учение о типах и источниках наследственной изменчивости;
3) учение о роли среды в развитии признаков и свойств;
4) теория искусственного отбора.
СЕМЯ — орган полового размножения и расселения растений. Оно развивается из семязачатка. У фасоли семена крупные. Одна из сторон семени выпуклая, другая вытянутая. Снаружи семя покрыто блестящей гладкой семенной кожурой. Она защищает семя от чрезмерного высыхания и механических повреждений. Кожура может иметь разную окраску. На вогнутой стороне семени есть рубчик — след от семяножки, посредством которой семя соединялось с околоплодником.
Под семенной кожурой находится зародыш. Он состоит из двух семядолей и расположенных между ними корешка, стебелька и почечки. Строение семян других растений такое же. Цветковые растения, зародыши которых имеют две семядоли, называют двудольными (яблони, дуб, астра и Т.Д.).
Семена хлебных злаков (пшеница, рожь, кукуруза) имеют иное строение. Зерновка пшеницы снаружи одета золотисто-желтым кожистым околоплодником, который так плотно сросся с семенной кожурой, что разделить их невозможно. Зародыш у зерновки расположен у основания семени. Основную часть зерновки составляет эндосперм. Семядоля расположена сбоку зародыша на границе с эндоспермом и имеет форму щита, только очень маленького, поэтому семядолю и называют щитком.
справочник школьника
431
СЕРДЦЕ, РАБОТА СЕРДЦА
Сердце — центральный орган кровеносной системы животных, сокращениями которого осуществляется циркуляция крови или гемолимфы (у низших животных) по сосудам. Масса сердца человека до 360 граммов. На поверхности сердца, ближе к его основанию, проходит поперечно венечная борозда, залегающая на границе между предсердиями и желудочками. Здесь расположены венечные артерии сердца. Сердце у детей относительно большее, чем у взрослых. Растет сердце неравномерно. Особенно интенсивно — на первом году жизни. Помещается сердце в околосердечной сумке, или перикарде. Перикард состоит из двух листков. Внутренний листок (слой) — эпикард — плотно срастается с мышцей сердца, а пристеночный листок вместе с окружающим его слоем соединительной ткани образует сердечную сорочку, или околосердечную сумку. В полости перикарда содержится серозная жидкость, предохраняющая сердце от трения при сокращении.
Основную массу стенки сердца составляет мощная мышца — миокард, образованный 2—3 слоями ткани. Миокард предсердий обособлен от миокарда желудочков, что обусловливает возможность их раздельного сокращения. Изнутри полость сердца выстлана внутренней оболочкой — эндокардом, образующим клапанный аппарат сердца. Особенной толщиной отличается мышечная стенка левого желудочка, который, сокращаясь, проталкивает кровь по сосудам большого круга кровообращения. Предсердия и желудочки соединяются между собой отверстиями. По краям отверстий располагаются створчатые клапаны сердца. На стороне клапанов, обращенной в полость желудочков, имеются специальные сухожильные нити. Эти нити удерживают клапаны от прогибания. Между левым предсердием и левым желудочком клапан имеет две створки и называется двустворчатым, между правым предсердием и правым желудочком находится трехстворчатый клапан. Двустворчатый и трехстворчатый клапаны обеспечивают ток крови в одном направлении — из предсердий в желудочки. Между левым желудочком и отходящей от него аортой, а также между правым желудочком и отходящей от него легочной артерией тоже имеются кла-
432
биология
Правый желудочек
Нижняя полая вена
Верхняя полая вена
Правое предсердие
Дуга аорты Легочная вена
Легочная артерия
Створчатые клапаны
Левый желудочек
Перегородка
олулунные клапаны Левое предсердие
паны. Из-за своеобразной формы створок они названы полулунными. Каждый полулунный клапан состоит из трех листков, напоминающих кармашки. Свободным краем кармашки направлены в просвет сосудов. Полулунные клапаны обеспечивают ток крови только в одном направлении — из желудочков в аорту и легочную артерию.
Сердечный цикл. Предсердия и желудочки могут находиться в двух состояниях: сокращенном и расслабленном. Сокращение и расслабление предсердий и желудочков сердца происходят в определенной последовательности и строго согласованы во времени.
Продолжительность сердечного цикла зависит от частоты сокращения сердца. У здорового человека в покое сердце сокращается 60—80 раз в минуту. Следовательно, время одного сердечного цикла .меньше одной секунды. Сердечный цикл начинается с сокращения предсердий, которое длится 0.1 сек. В этот момент желудочки расслаблены, створчатые клапаны открыты, полулунные клапаны закрыты.
Во время сокращения предсердий вся кровь из них поступает в желудочки. Сокращение предсердий сменяется их расслаблением. Затем начинается сокращение желудочков, которое длится 0.3 с. В начале сокращения желудочков полулунные и трехстворчатые клапаны остаются закрытыми. Сокращение мускулатуры желудочков приводит к повышению давления внутри них. Давление в полостях же
справочник школьника 433
лудочков становится выше давления в полостях предсердий. По законам физики кровь стремится перейти из зоны более высокого давления в зону, где оно ниже, то есть в сторону предсердий.
Движущаяся в сторону предсердий кровь встречает на своем пути створки клапанов. Внутрь предсердий клапаны вывернуться не могут: их удерживают сухожильные нити. У крови, заключенной в замкнутые полости желудочков, остается один путь — в аорту и легочную артерию. Сокращение желудочков сменяется их расслаблением, которое длится 0.4 с. В этот момент кровь свободно поступает из предсердий и вен в полость желудочков. Полулунные клапаны при этом закрыты.
В особенностях сердечного цикла заключена способность сохранения рабочей активности сердца в течение всей жизни. Вспомним, что из общей продолжительности сердечного цикла 0.8 с на сердечную паузу приходится 0.4 с. Такого интервала между сокращениями достаточно для полного восстановления работоспособности сердца.
Во время каждого сокращения желудочков в сосуды выталкивается определенная порция крови. Ее объем составляет 70—80 мл. За 1 мин сердце взрослого человека, находящегося в покое, прокачивает 5—5.5 л крови. За сутки сердце перекачивает около 10 000 л крови, а за 70 лет — примерно 200 000 000 л крови. При физической нагрузке количество крови, перекачиваемой сердцем за 1 мин у здорового нетренированного человека, увеличивается до 15—20 л. У спортсменов эта величина достигает 30— 40 л/мин. Систематические тренировки приводят к увеличению массы и размеров сердца, повышают его мощность.
Изолированное сердце животных может долго рабо- ‘ тать ритмически, если через сосуды, питающие сердце, пропускать питательные растворы, насыщенные кислородом. Эти наблюдения показывают, что сердце обладает способностью самопроизвольно ритмически сокращаться. Автоматизм сердца — способность ритмически сокращаться без внешнего раздражения под влиянием импульсов, возникающих в нем самом. В сердце человека источником автоматизма служат особые мышечные клетки. Они располагаются в различных его отделах. В здоровом сердце человека главным центром зарождения автоматических импульсов являются мышечные клетки, расположенные в
434 биология
правом предсердии. Автоматически работающее сердце создает слабые биоэлектрические сигналы, которые проводятся по всему телу. Эти регистрируемые от кожи рук и ног и от поверхности грудной клетки сигналы называются электрокардиограммой. Электрокардиограмма отражает состояние мышцы сердца и служит важнейшим показателем его деятельности.
Центральная нервная система постоянно контролирует работу сердца посредством нервных импульсов. Внутри полостей самого сердца и в стенках крупных сосудов расположены нервные окончания — рецепторы, воспринимающие колебания давления в сердце и сосудах. Импульсы от рецепторов вызывают рефлексы, влияющие на работу сердца. Существуют два вида нервных влияний на сердце: одни — тормозящие, то есть снижающие частоту сокращений сердца, другие — ускоряющие. Импульсы передаются к сердцу по нервным волокнам от нервных центров, расположенных в продолговатом и спинном мозге. Влияния, ослабляющие работу сердца, передаются по парасимпатическим нервам, а усиливающие его работу — по симпатическим. Например, у человека учащаются сокращения сердца, когда он быстро встает из положения лежа. Дело в том, что переход в вертикальное положение приводит к накоплению крови в нижней части туловища и уменьшает кровенаполнение верхней части, особенно головного мозга. Чтобы восстановить кровоток в верхней части туловища, от рецепторов сосудов поступают импульсы в ЦНС. Оттуда к сердцу по нервным волокнам передаются импульсы, ускоряющие сокращение сердца. Эти факты — наглядный пример саморегуляции деятельности сердца.
Болевые раздражения также изменяют ритм сердца. Болевые импульсы поступают в центральную нервную систему и вызывают замедление или ускорение сердцебиений.
Мышечная работа всегда сказывается на деятельности сердца. Включение в работу большой группы мышц по рефлекторным дугам возбуждает центр, ускоряющий деятельность сердца. Большое влияние на сердце оказывают эмоции. Под воздействием положительных эмоций люди могут совершать колоссальную работу, поднимать тяжести, пробегать большие расстояния. Отрицательные эмоции, наоборот, снижают работоспособность сердца и могут приводить к нарушениям его деятельности.
справочник школьника
435
Гуморальная регуляция работы сердца. Наряду с нервным контролем деятельность сердца регулируется химическими веществами, постоянно поступающими в кровь. Такой способ регуляции через жидкие среды называется гуморальной регуляцией. Веществом, тормозящим работу сердца, является ацетилхолин. Чувствительность сердца к этому веществу так велика, что в дозе 0.000000 Гмг ацетилхолин отчетливо замедляет его ритм. Противоположное действие оказывает другое химическое вещество — адреналин. Адреналин даже в очень малых дозах усиливает работу сердца. Например, боль вызывает выделение в кровь нескольких микрограммов адреналина, который заметно изменяет деятельность сердца. В медицинский практике адреналин вводят иногда прямо в остановившееся сердце, чтобы заставить его вновь сокращаться.
Нормальная работа сердца зависит от количества в крови солей калия и кальция. Увеличение солей калия в крови угнетает, а кальция усиливает работу сердца. Таким образом, работа сердца изменяется с изменением условий внешней среды и состояния самого организма.
СЕРОБАКТЕРИИ — бактерии, окисляющие сероводород и другие неорганические соединения серы. К серобактериям относятся многие фотоавтотрофные пурпурные и зеленые бактерии, для которых неорганические соединения серы служат донорами электронов при фотосинтезе. Есть также бесцветные хемотрофные бактерии, использующие соединения серы как источники энергии и доноры электронов для ассимиляции СО2 и роста в автотрофных условиях. Многие серобактерии, хотя и окисляют сероводород с накоплением в клетках серы, нуждаются для роста в готовых органических веществах. К. ним относится большинство нитчатых скользящих бактерий. Серобактерии широко распространены в воде и грунте морей, озер, серных источников и других водоемов, содержащих сероводород, встречаются в почве, месторождениях серы и сульфидных минералов. Нередко образуют массовые скопления. Активно участвуют в круговороте серы в природе и предотвращают накопление в воде токсического сероводорода. Некоторые серобактерии используют для выщелачивания металлов из руд. В результате образования серной
436
биология
кислоты серобактерии могут быть причиной разрушения каменных и бетонных сооружений, коррозии металлического оборудования в шахтах.
СИГНАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
Высшая нервная деятельность у человека носит такой же рефлекторный характер, как и у животных. И у человека вырабатываются условные рефлексы на различные сигналы внешнего мира или внутреннего состояния организма. И у человека возникает внешнее и развивается внутреннее торможение.
Общими и для животных, и для человека являются анализ и синтез конкретных сигналов, предметов и явлений внешнего мира, составляющих первую сигнальную систему действительности. Но высшая нервная деятельность человека имеет свои качественные особенности, которые ставят его над животным миром. И хотя у человека условные рефлексы вырабатываются быстрее, чем у животных, отмечаются большей прочностью, легче образуются рефлексы на сложные комплексы раздражителей, не это составляет основное отличие человека от животных. Формирование человека связано с трудовой деятельностью. Коллективная трудовая деятельность людей способствовала возникновению и развитию членораздельной речи, которая внесла новое в деятельность больших полушарий головного мозга. Только человеку свойственно высокоразвитое сознание, отвлеченное мышление. У человека в процессе его социального развития, в результате трудовой деятельности появилась чрезвычайная прибавка к механизмам работы мозга. Это вторая сигнальная система действительности. У человека появилась, развилась и чрезвычайно усовершенствовалась вторая система сигналов, сигналы первичных сигналов в виде слов, произносимых, слыщи-мых и видимых. Слово, речевые сигналы могут не только заменять непосредственные сигналы, но и обобщать их, выделять отдельные признаки и качества предметов и явлений, устанавливать связи.
Функционирование второй сигнальной системы социально обусловлено. Вне общества, без общения с другими людьми вторая сигнальная система не развивается. Дети, в раннем возрасте попавшие в логово зверей и выросшие там
справочник школьника
437
(дети-маугли), не понимали человеческой речи и не умели говорить. Об этом же свидетельствуют данные о людях, в молодом возрасте изолированных на длительное время от общества других людей. Они забывали человеческую речь.
У животных тоже можно вырабатывать условный рефлекс на слово. Но для них слово только звуковой раздражитель, как всякий иной конкретный раздражитель. Смысл слова животным не воспринимается. Человек же воспринимает смысловое значение слова. Например, если выработать у человека условный рефлекс на слово «дорожка», а затем заменить это слово синонимом, например «тропинка», то и оно вызовет такую же условнорефлекторную реакцию. То же произойдет, если слово «дорожка» заменить тем же по смыслу словом на иностранном языке, знакомом исследуемому человеку. Первая и вторая сигнальные системы неотделимы друг от друга, они функционируют совместно.
СИМБИОЗ
Симбиозом называют различные формы совместного существования разноименных организмов, составляющих симбионтную систему. Термин «симбиоз» предложен А. де Бари в 1879 году. В симбиотических системах один из партнеров (или оба) в определенной степени возлагает на другого задачу регуляции своих отношений с внешней средой. Основой для возникновения симбиоза могут быть трофические (питание одного из партнеров за счет другого неиспользованными остатками пищи, продуктами пищеварения), пространственные (поселение на поверхности или внутри тела другого, совместное использование нор, раковин и др.) и другие типы взаимоотношений.
Лишайник всеми воспринимается как единый организм. На самом же деле он состоит из гриба и водоросли. Основу его составляют переплетающиеся гифы (нити) гриба. В рыхлом слое под поверхностью среди гиф гнездятся водоросли. Чаще всего это одноклеточные зеленые водоросли. Совместное существование выгодно и грибу, и водорослям. Гриб дает водорослям воду с растворенными минеральными солями, а получает от водоросли органические соединения, вырабатываемые ею в процессе фотосинтеза, главным образом углеводы. Симбиоз так хорошо
438
биология
помогает лишайникам в борьбе за существование, что они способны поселяться на песочных почвах, на бесплодных скалах, там, где другие растения существовать не могут.
Подавляющее большинство деревьев в наших широтах и очень много травянистых растений образуют с грибами микоризу. Ученые установили, что нормальный рост многих деревьев невозможен без участия гриба, хотя есть деревья, которые могут развиваться и без грибов, например липа. Симбиоз гриба с высшими растениями существовал еще на заре наземной флоры. Первые высшие растения уже имели подземные органы, тесно связанные с гифами грибов. Чаще всего гриб лишь оплетает своими гифами и образует чехол, как бы наружную ткань корня. Можно предполагать, что гриб использует для своего питания углеводы, выделяемые корнями, а высшее растение получает от гриба продукты разложения азотистых органических веществ в почве. Сам древесный корень получить эти продукты не может. Предполагают также, что грибы вырабатывают витаминоподобные вещества, усиливающие рост высшего растения. Кроме того, несомненно, что грибной чехол, облегающий корень дерева и имеющий многочисленные разветвления в почве, намного увеличивает поверхность корневой системы, поглощающей воду, что очень существенно в жизни растения. Огромное практическое значение имеет симбиоз усваивающих азот бактерий с высшими растениями из семейства бобовых (бобы, горох, люцерна, клевер). На корнях бобового растения обычно возникают утолщения — клубеньки, в клетках которых находятся бактерии, обогащающие растение, а затем и почву азотом.
Организмы,- входящие в симбиоз, настолько приспособлены к совместному существованию, что часто не могут жить самостоятельно, а если некоторые симбионты живут отдельно, то не выдерживают конкуренции с другими видами. Таким образом, симбиотические взаимоотношения организмов, возникшие в результате естественного отбора, могут иметь для выживания вида большее значение, чем конкуренция.
По характеру отношений между партнерами выделяют несколько типов симбиоза: комменсализм, паразитизм, мутуализм. В свою очередь эти типы имеют много переходных состояний. О.Гертвиг в 1906 году сузил границы упот
справочник школьника 439
ребления этого термина, используя его лишь для обозначения взаимовыгодных для обоих партнеров отношений (мутуализм). В такой трактовке понятие симбиоз было воспринято русскими учеными и прочно укоренилось в отечественной литературе.
СИНАНТРОПЫ — ископаемые _ ...
люди, представители архантропов.
Остатки синантропа найдены в 1927—1937 годах в пещере недалеко от Пекина.
Внешне синантроп во многом напоминал питекантропа. Однако синантроп был более развитым. Объем мозга достигал 850—1220 см3, левая доля мозга, где располо- Ч
жены двигательные центры правой
стороны тела, была несколько больше по сравнению с правой долей. Следовательно, правая рука у синантропа была более активна, чем левая. Возможно, он добывал и умел поддерживать огонь, одевался, видимо, в шкуры. В раскопках были обнаружены мощный, до 6—7 м, слой золы, обуглившиеся сучья, трубчатые кости и черепа крупных животных, орудия из камней, костей, рогов. В 1907 году близ города Гейдельберг (ФРГ) была найдена массивная нижняя челюсть, без подбородочного выступа, но с зубами, подобными зубам современного человека. Питекантропа и
синантропа считают двумя видами первого подрода — обезьянолюдей (род людей).
Некоторые ученые относят сюда же и человека умелого (см. Австралопитеки). Он является представителем первой, начальной стадии превращения обезьяны в обезьянолюдей.
Древнейшим людям был свойствен каннибализм. На этой стадии развития человека формирование особенностей его физического склада, связанных с совершенствованием вертикальной походки, развитием мозга, находилось под контролем естественного отбора.
440
биология
СИНЕЗЕЛЕНЫЕ ВОДОРОСЛИ
Биологи знакомы с ними еще со времен Линнея. Их можно встретить чуть ли не в любом уголке Земли: в горячих гейзерах и ледяной Антарктиде, в сухих такырах и на дне Мертвого моря, в нефтяных фонтанах и в чистых ручьях. Синезеленые? Но в Арктике, где нужно ловить тепло, они черные. А в тропиках они красные и дарят свой цвет теплому Красному морю.
Некоторые их сорта употребляют в пищу на Таймыре, другими питаются на озере Чад. А в прудах Подмосковья гибнет отравленная одним из их видов рыба. Они «освоили» чуть ли не все водохранилища Днепровского каскада. А в Средней Азии ими удобряют рисовые поля.
Название этой группы организмов идет от своеобразной синезеленой окраски, присущей всем представителям цианобактерий, а вызывают ее специфические вещества — пигменты. С бактериями синезеленых связывает сходство во внутреннем строении, тогда как внешне они больше напоминают водоросли. Существуют они в виде колоний или нитей, но встречаются и одноклеточные формы. Есть еще одно свойство, сближающее цианобактерий с водорослями и другими представителями мира растений, — способность преобразовывать солнечный свет в химическую энергию с выделением молекулярного кислорода. Именно у синезеленых в процессе их длительной эволюции сформировался механизм преобразования солнечной энергии, при котором в атмосферу выделяется кислород. Считается, что весь атмосферный кислород — биологического происхождения и его появление связано с возникновением цианобактерий. Как же возникли на Земле цианобактерии? Их предками, возможно, были живые существа, обитавшие в океане — этом растворе органических веществ. То есть первые, примитивные организмы поглощали окружающие их органические вещества и не были способны к сложным биосинтетическим реакциям. В конце концов возникла критическая ситуация, когда подошел к концу весь запас пищи, столь необходимой первичным организмам. Вот тогда-то и появились клетки, похожие на цианобактерии. Эти организмы легко обеспечивают существование: им необходимы лишь углекислый газ и молекулярный азот из
справочник школьника 441
воздуха, вода, солнечный свет и небольшое количество минеральных солей. Именно поэтому синезеленые водоросли практически всесущи: встречаются в соленых и пресных водоемах, на бесплодных почвах, открытых скалах и т.д. Обладая такой потрясающей приспособленностью к различным крайним условиям внешней среды, цианобактерии подчас своим неуемным ростом доставляют много неприятностей человеку, заполняя обширные водохранилища и пруды, охладители электростанций. Нарушается природное равновесие. Бывают случаи гибели рыб, отравление питьевой водой животных и человека. Это связано с тем, что некоторые цианобактерии, подобно своим братьям-бактериям, выделяют ядовитые вещества. Таким токсическим действием обладают те цианобактерии, которые вызывают «цветение» воды. При «цветении» создаются благоприятные условия для развития в воде вирусов и болезнетворных бактерий.
Биомасса цианобактерий, взращенная солнечным светом, — источник многих ценных для человека продуктов. Синезеленые водоросли могут усваивать азот атмосферы и использовать его для построения своих клеток. Синезеленые могут снабжать азотом культурные растения без внесения в почву азотных удобрений. Эти организмы люди с давних пор используют для повышения плодородия рисовых полей Индии, Японии. Эксперименты показывают, что синезеленые значительно повышают урожай.
Усваивать атмосферный азот цианобактериям помогает фермент нитрогеназа, который превращает его в аммиак. Аммиак затем превращается в клетках цианобактерий в аминокислоты и далее в белки.
Есть у фермента нитрогеназы еще одно полезное для человека свойство — она способствует выделению молекулярного водорода. Биологический смысл этого явления остается пока неясным, однако практическое использование в народном хозяйстве молекулярного водорода, выделяемого некоторыми микроорганизмами, в том числе цианобактериями, сегодня очень актуально. Это, во-первых, перспективное топливо, не загрязняющее окружающую среду вредными продуктами сгорания. Кроме того, молекулярный водород можно использовать для получения таких важных продуктов, как аммиак, жиру, метанол и другие химические вещества. Исследователи изучают сей
442
биология
час различные биологические системы, выделяющие водород. Наибольшие надежды возлагают они на цианобактерии как самые неприхотливые организмы.
Ученых заинтересовали гастрономические свойства цианобактерий. Оказалось, например, что спирулина занимает по количеству белка (до 60—70%) одно из первых мест среди других изученных растительных организмов. Белок этой цианобактерии по питательности не уступает белку сои, который считается эталоном. А ведь недостаток белка в питании человека и сельскохозяйственных животных — одна из острых проблем, стоящих ныне перед человечеством. Кроме белка, спирулина содержит большое количество разнообразных витаминов и биологически активных веществ.
Специалисты стремятся найти возможность применения этой цианобактерии, но не для замены традиционных продуктов питания, а в качестве белковых и витаминных добавок для обогащения пищи сельскохозяйственных животных и человека. Были проведены эксперименты, где различным опытным животным — свиньям, цыплятам, мышам и крысам — в пищу добавляли цианобактерии. Эти опыты дали благоприятные результаты: животные охотно поедали спирулину, имеющую приятный вкус и аромат.
Во Всесоюзном научно-исследовательском институте биотехнологии в Москве разработан производственный трубчатый тип установок для круглогодичного выращивания цианобактерий. Они живут в этих установках в стеклянных или силиконовых трубках, куда постоянно подводят для них питательную среду. На такой установке за счет использования энергии света можно получить до 200—300 граммов сухой биомассы в сутки. После непродолжительной и несложной обработки и удаления токсических веществ они представляют собой готовый продукт для употребления в пищу.
Производство цианобактерий имеет явные преимущества по сравнению с изготовлением других пищевых продуктов. Подсчитано, что количество земли, необходимое для того, чтобы удовлетворить потребности человека по белку (если брать в расчет крупный рогатый скот), — 5 гектаров, при выращивании пшеницы — менее одного гектара и только 10 квадратных метров — для производства цианобактерий. Да и землю, можно использовать так назы
справочник школьника
443
ваемую «бросовую», бесплодную, где ничего другого не растет. К тому же из-за неприхотливости цианобактерий их выращивание не связано так остро с погодными условиями, а если учесть еще и скорость их размножения — свойство, присущее всем микроорганизмам, — то экономическая выгода налицо.
Особенно полезными цианобактерии могут оказаться во время космических полетов. Радиации они, в общем, не боятся — защиты им почти не потребуется. А могут они очень многое: усваивать углекислый газ, очищать в кабине воздух, поглощать органические кислоты и сероводород, выделять из воды кислород для дыхания и, наконец, после обработки служить калорийной пищей. Но и это еще не все: с их помощью, быть может, удастся наполнить кислородом атмосферу Венеры и Марса, заселить безжизненные скалы других планет.
СИНИЦЫ — пожалуй, самые полезные из птиц, обита ющих в России.
«Сутра до вечера, ни минутки не передыхая, перепархивают они с дерева на дерево, с ветки на ветку, все обшаривая и обсматривая, заглядывая в каждую трещинку, беспрестанно долбя то тут, то там своим крепким клювом. Там запряталась мушка, здесь притаился жучок — все это для синицы лакомый кусочек», — так рассказывал о ежедневных трудах синицы натура-лист Д.Кайгородов. .
Истребление вредных насекомых во все времена года — это и есть основная польза, которую приносят синицы человеку. Чтобы привлечь синиц, люди часто сооружают для них искусственные домики. Осенью синицы пополняют свой рацион и семенами растений.
Проделывать разнообразные акробатические трюки в поисках насекомых синицам позволяют острые цепкие коготки, про которые даже сложена пословица: «Мала синичка, да коготок остер».
Летом синицы малозаметны: держатся в лесах и парках и свое пребывание выдают только звонкой песней, один из звуков которой, похожий на звон колокольчика, характерен для всех синиц: «ци-ци» или «си-си». Синицы становятся заметными осенью, когда собираются в стайки и,
444
биология
постоянно перекликаясь, кочуют в поисках корма. В России наиболее известна большая синица; зимой она — обычный обитатель городов и поселков. Яркое оперение этих птичек радует глаз среди однообразной зимней белизны. В длинные морозные зимние ночи стайки синиц забираются в укрытия (дупла, щели) и спят, тесно прижавшись друг к другу, образрвав пушистый шарик с торчащими из него хвостиками. Такая ночевка помогает синицам экономить тепло.
Настоящих дальних перелетов у синиц нет, но кочевки их бывают весьма далекими. Окольцованных под Москвой больших синиц обнаруживали в самых разных странах, вплоть до Италии. Гнездятся синицы ранней весной, и потому их гнезда должны быть очень теплыми. Гнезда выстилаются толстым слоем шерсти и перьев. Наседка лежит в нем словно на пышно взбитой перине. Во время насиживания яиц синичка почти не вылетает с гнезда. Гнезда большинство синиц вьют в старых, выдолбленных дятлами дуплах или трещинах каменных скал. Некоторые синицы умеют в трухлявом дереве выщипать-выдолбить себе гнездо.
Синицы отличаются большой сообразительностью. Например, если внутри бутылки на нитке подвесить съедобный для птицы кусочек, она сначала пытается склевать его сквозь стекло. Затем сядет на горлышко и будет вытягивать нитку клювом. Но нитка длинна, и за один раз ее вытянуть невозможно. Тогда птица, вытягивая нитку, придерживает ее лапкой и в конце концов вытягивает корм.
Всего в семействе синицевых 65 видов, из которых в России обитает 11. Многие синицы получили в народе весьма меткие названия. К примеру, хохлатую синицу за приметный острый хохолок на голове прозвали гренадер-кой.
СИПЫ — род грифов, обитают в Крыму, на Кавказе. Белоголовые сипы — огромные птицы, размах крыльев которых достигает двух метров. Весят они до 10 килограммов, длина тела доходит до 1 метра. Их называют санитарами высокогорья. Эти хищные птицы питаются в основном мясом павших животных. Гнезда строят группами, в основном из сучьев, с подстилкой из сухой травы. В
справочник школьника
445
мирном соседстве с ними находятся сизые голуби, которые гнездятся вместе с сипами в одних и тех же пещерах.
Снежный гриф — подвид белоголового сипа, относится к роду сипов. Это очень крупный представитель нашей орнифауны. Размах его крыльев иногда превышает 3 метра, а вес — 12 килограммов. По внешним признакам этот пернатый хищник сходен с обыкновенным белоголовым сипом, довольно широко распространенным на юге
страны. Отличается от него белыми подкрыльями и более светлым фоном общей окраски оперения. Обитает на Памире, Тянь-Шане на высоте от 2 до 5 тысяч метров, в субальпийской и альпийской зонах выше верхней границы леса. Гнездится снежный гриф отдельными парами или небольшими колониями из 4—5 пар. Гнезда располагается в каменных нишах или на обрывах, причем птицы используют их много лет подряд. Брачная пора наступает рано — в январе, хотя ее сроки растянуты до марта. Кладка состоит из одного-единственного яйца зеленовато-белого цвета, иногда с буроватыми крапинками. Вес яйца около 250 граммов. Насижйвание продолжается 50 дней, птенец появляется на свет в белом пуху. К началу июля он уже оперяется, а в начале августа начинает летать. Таким образом, весь период гнездования длится 7 месяцев. Как и другие сипы, снежный гриф питается падалью, выполняя роль санитара. На кормежку вылетают стаями и довольно поздно, когда рассеивается туман и от нагретой поверхности земли идут восходящие потоки воздуха. Этот хищник очень прожорлив: несколько птиц за какие-нибудь два часа полностью съедают тушу яка. Завидев добычу, пикируют на нее с полусложенными крыльями, издавая характерный дребезжащий шум. На кормежке белый гриф очень агрессивен, разгоняет других птиц. Большое скопление кумаев (местное название на Памире снежного грифа) бывает, когда от инфекций гибнет много копытных. Охота на снежных грифов запрещена.
446
биология
СКАТЫ
У скатов, как и у акул, имеется хрящевой скелет, поперечный рот находится на нижней стороне головы и жаберные щели не прикрыты крышкой, однако общий облик и образ жизни у скатов совершенно иной. Тело у них плоское, сплюснутое сверху вниз и имеющее форму то ромбического, то округлого щита. Оно кажется еще шире благодаря сильному расширению грудных плавников — они тянутся по бокам туловища и при основании хвоста переходят в брюшные плавники. Плоское тело скатов хорошо приспособлено к жизни на дне моря, где они либо лежат, выслеживая добычу (большей частью малоподвижных моллюсков и раков), либо даже наполовину зарываются в песок. Верхняя сторона тела по цвету соответствует грунту, на котором держится скат, нижняя сторона бледная и не имеет особой окраски. Такое устройство тела плохо приспособлено для плавания, и скаты, в противоположность акулам, передвигаются в воде относительно медленно, волнообразно изгибая свое тело вместе с широкими плавниками, наподобие развевающегося по ветру плаща. У некоторых видов скатов есть очень своербразные орудия защиты и нападения, восполняющие недостаток проворства. Например, черноморские рыбаки опасаются трогать так называемого морского кота, у которого в основании хвоста на месте спинного плавника имеется зазубренный шип, выделяющий ядовитую слизь; резкими ударами вооруженного хвоста морской кот наносит своему преследователю опасные раны.
Иной способ зашиты выработался у электрических скатов, обитающих в теплых водах Атлантики, Индийского и Тихого океанов. Электрические рыбы существуют на Земле уже миллионы лет. Их остатки найдены в очень древних слоях земной коры — в силурийских и девонских отложениях. На древнегреческих вазах встречаются изображения электрического морского ската Торпедо. Врачи Древнего Рима держали этих скатов у себя в больших аквариумах. Они пытались использовать Торпедо для лечения болезней (ревматизма). Очертания тела Торпедо напоминают гитару длиной до 2 метров. Кожа приобретает цвет, сходный с окружающей средой. Электрические разряды
справочник школьника
447
торпедо очень сильны. Если этот скат попадает в рыбачью сеть, его ток может пройти по влажным нитям сети и ударить рыбака. Электрические разряды защищают Торпедо от хищников — акул, осьминогов — и помогают ему охотиться за мелкой рыбкой, которую это разряды парализуют или даже убивают. Электричество у торпедо вырабатывается в особых органах, своеобразных «электрических батареях». Они находятся между головой и грудными плавниками и состоят из сотен шестигранных столбиков студенистого вещества. Столбики отделены друг от друга плотными перегородками, к которым подходят нервы. Верхушки и основания столбиков соприкасаются с кожей спины и брюха. Нервы, подходящие к электрическим органам, имеют внутри «батарей» около полумиллиона окончаний. За несколько десятых секунды торпедо испускает сотни и тысячи коротких разрядов, идущих потоком от брюха к спине. Напряжение тока у разных видов скатов колеблется от 80 до 300 В при силе тока в 7—8 А.
В наших морях живут несколько видов колючих скатов райя, среди них черноморский скат — морская лисица. Действие электрических органов у этих скатов гораздо слабее, чем у торпедо. Можно предполагать, что электрические органы служат райя для связи друг с другом, вроде «беспроволочного телеграфа». В восточной части тихоокеанских тропических вод живет скат дископий глазчатый. Он занимает как бы промежуточное положение между торпедо и колючими скатами. Питается скат мелкими рачками и легко их добывает, не применяя электрического тока. Его электрические разряды никого не могут убить и, вероятно, служат лишь для того, чтобы отгонять хищников.
Мясо скатов съедобно. В Китае, Корее и Японии это традиционная пища. В Дании, Швеции нежное мясо черноморских обыкновенных скатов считают прекрасной заменой омаров. В Норвегии помимо мяса употребляют в пищу и яйцевые капсулы скатов (в некоторых странах эти капсулы зовут «кошельками русалок», добавляя их содержимое в тесто.
СКВОРЦЫ
Примета весны — прилет скворцов. Их всегда ждут с нетерпением, и они не опаздывают никогда — прилетают,
448 биология
опережая разливы, не страшась ночных морозов, и никакая погода не помешает им заявить о своем возвращении на родину во весь голос. Однако прилетели не совсем такие птицы, каких видели на тех же местах осенью. Те были черноклювы, густо-рябы и почти белоголовы. А эти прищелкивают желтыми клювами и отливают на солнце пурпурно-фиолетовым, зеленым и синим радужным блеском черных перьев с редкими беловатыми крапинками — словно переоделись на зимовках в платье посвежее и поярче. Но нет, скворцы надевают новый наряд в конце лета. Это за полгода скитаний обносилось их оперение, искрошились, обломались светлые кончики перьев. Однако не в рубище остались птицы, а засверкали праздничной красотой брачного наряда. К середине лета остатки белесого крапа исчезнут полностью, и тогда игру света на пере можно будет сравнить с блеском самоцветов, но тут начинается линька, и скворцы снова из черных станут пестрыми, и снова изменится цвет клюва.
Свою популярность скворец заслужил как один из лучших пересмешников с хорошим музыкальным слухом и памятью. Подражая чужим голосам и звукам, он забавляет слушателя, восхищает его незаурядным мастерством, вводит в обман. Воспроизведение чужого пения столь натурально, что порой даже при виде поющего скворца невольно стараешься отыскать чижа или овсянку в совершенно не подходящем для них месте. У каждого певца свой небольшой репертуар, собранный им из непосредственно певческого окружения, и чем оно богаче, тем наборнее скворчиная песня. Поет скворец всегда, кроме тех недель, когда занят кормлением птенцов. Поют скворцы и перед отлетом, собираясь стаями на проводах, на деревья^.
С прилетом самок и образованием семейных пар ночные сборища удваиваются: каждый самец прилетает на них со своей подругой. Но когда начинается насиживание, самцы опять будут улетать по вечерам одни, оставляя скворчих в гнездах до утра, только днем подменят их для кормежки.
Скворец начинает мостить гнездо до прилета самки, но делает это без должного усердия. С ее появлением строительство завершается быстро, хотя не все в семейной жизни птиц улаживается сразу: иногда на одно дупло метят две и даже три претендентки. Время появления птенцов
справочник школьника 449
узнать нетрудно, потому что в тот день в скворчиных поселениях выбрасываются из гнездовий голубые яичные скорлупки. Поддержание чистоты в гнезде сначала лежит на родителях, но, оперившись, птенцы избавляют их от этой заботы.
С первым выводком все семьи управляются довольно синхронно к началу лета, когда остается еще немало времени для повторного гнездования и воспитания второго выводка. Но чем севернее, тем реже используют скворцы возможность увеличить численность нового поколения. Да и на Русской равнине это зависит от того, как досталось родителям воспитание первых птенцов. В жаркую и засушливую весну выкормить их так же трудно, как в холодную и дождливую, и после трех недель утомительных полетов и поисков корма от повторного размножения отказываются все птицы поголовно. Чем мягче и ровнее весна, тем легче родителям вырастить пятерых-шестерых скворчат, доведя к их вылету вес каждого почти до собственного. И тогда, оставив выводки стае, многие пары спешат отдаться гнездовым заботам еще раз.
Но при всех условиях последнее слово всегда остается за самкой. Она может и одна улететь с выводком, тогда самец останется у гнездовья и будет петь с тем же азартом, что и весной. Вернется прежняя подруга или прилетит новая — в середине лета появится еще выводок, поменьше. Нет — с каждым днем пение самца станет слабеть, и через недельку он исчезнет до осенних дней.
Скворец не всеяден, но с кормами он не бедствует нигде. Взрослой птице и птенцам годится многое: дождевые черви, слизни, мокрицы, жуки, гусеницы, поденки, зерно, ягоды. Конкурируют с воробьями, воронами и голубями на мусорных ящиках, в зерносовхозах — на лисьих и норковых фермах. Есть любители мелкой рыбешки, которую ловят сами. От местных и транзитных стай достается вишневым садам и виноградникам. Перед отлетом на городских улицах скворцы обрывают ягоды несъедобного для нас декоративного девичьего винограда и яблочки рябины.
Человек никогда не лишит скворушку своей симпатии. Ведь не за недостатки был завезен скворец в Северную Америку, на юг Африки, в Австралию и Новую Зеландию. Эта птица всегда была не просто спутником человека и защитником его урожая, но и моральным помощником.
15 Биология
450
биология
Днем он бегал по борозде за сохой или плугом, а вечером, распевая у крыльца свои забавные песни, создавал уставшему пахарю особый уют, прилетал и пел, как бы прощаясь, в солнечные дни осени, когда заканчивались работы на земле. Так что скворец — птица особая, и доброе отношение к нему будет сохраняться как традиция.
СКЕЛЕТ — совокупность твердых тканей в живом организме, служащих опорой тела или отдельной его части и защищающих его от механических повреждений. У некоторых беспозвоночных скелет наружный, обычно в виде раковины или кутикулы. Кутикулярный скелет характерен для многих членистоногих, у которых он представлен хитиновым панцирем, иногда пропитанным известью. Колонии гидроидных одеты общей скелетной оболочкой. Массивный известковый скелет мадрепоровых кораллов, образующих основу коралловых рифов тропических морей, также наружный, хотя выделяющая его эктодерма образует складки, глубоко вдающиеся в тело. Внутренний скелет беспозвоночных в простых случаях представлен известковыми или кремневыми иглами-спикулами. Известковый скелет иглокожих залегает в соединительнотканном слое кожи и образуется мезодермой. У головоногих моллюсков имеется внутренний хрящевой скелет, защищающий мозг и глаза. У низших хордовых внутренний скелет представлен хордой. У позвоночных внутренний скелет крайне усложнен и подразделяется на скелет головы (череп), осевой скелет туловища (хорда, позвонки, ребра) и скелет конечностей. У круглоротых и некоторых рыб хорда сохраняется пожизненно, но у большинства позвоночных она в ходе онтогенеза вытесняется телами позвонков. Внутренний скелет круглоротых и хрящевых рыб остается хрящевым пожизненно, у костных же рыб и наземных позвоночных хрящ в онтогенезе более или менее полно замещается костью, образующей почти весь скелет у костных рыб, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих. У хрящевых рыб внутренний скелет дополняется наружным, состоящим из плакоидных чешуй. У костных рыб и наземных позвоночных чешуи головы и передней части туловища преобразуются в кожные, или накладные, кости черепа и плечевого пояса. Кожные кости черепа срастаются с внут
справочник школьника 451
ренним черепом и у высших животных частично замещают его. Остатки чешуйчатого покрова сохраняются на теле у безногих земноводных, а в виде так называемых брюшных ребер — у гаттерии и крокодилов. Костные чешуи, или пластины, возникают в коже у наземных позвоночных и вторично; они хорошо развиты у крокодилов и некоторых ящериц, а у черепах и броненосцев образуют наружный кожный панцирь, который у черепах срастается с позвонками и ребрами. Кости и хрящи могут соединяться друг с другом подвижно (суставы) или неподвижно (швы и сращения).
Основной план строения скелета позвоночных весьма консервативен, хотя адаптация организмов к существованию в разнообразных условиях среды может сопровождаться значительной изменчивостью скелета. Особенно это относится к скелету конечностей, которые приспособлены к разным способам передвижения (хождение, бег, прыгание, рытье, полет и т.д.). При этом конечности могут исчезнуть совсем (например, у безногих земноводных; у змей, передние — у китов), отдельные их кости могут исчезать либо сливаться с соседними, и, наоборот, число их может увеличиваться. У человека в составе скелета более 200 костей. По строению он близок к скелету человекообразных обезьян, от которого отличается главным образом строением и большей емкостью черепа, формой костей конечностей, позвоночника и таза, что обусловлено интенсивным развитием головного мозга и прямохождением. По сравнению с женщинами для скелета мужчин характерны более массивные кости конечностей, более широкая грудная клетка и узкий таз.
Скелет в палеонтологии — основной источник для изучения морфологической эволюции человека и реконструкции физического облика его предков. Наиболее ранние и значительные преобразования скелета в процессе антропогенеза связаны с развитием прямохождения. Изменения в скелете нижней конечности, которые позволили перейти к передвижению на двух ногах, оформились не позднее 3—4 млн. лет назад {австралопитеки, ранние представители рода Ното). Эволюция руки представлена в палеонтологии более скудно, но на основании имеющихся данных можно предполагать, что современный тип человеческой кисти сложился на поздних этапах антропогенеза;
452
биология
то же, по-видимому, справедливо и для черепа. Своеобразными морфологическими чертами скелета, связанными прежде всего с увеличением его массивности, обладали многие палеоантропы (неандертальцы). Большой интерес изучение скелета представляет также для освещения некоторых сторон жизнедеятельности ископаемых предшественников современного человека. Так, по данным остеологии возможны: косвенная оценка состояния некоторых функциональных систем организма, например его гормонального статуса (палеоэндокринология), суждение об особенностях возрастной динамики (темпы развития скелета, прорезывания зубов; физиологическое старение) и репродуктивной функции, а также о болезнях.
СКОПА, или рыболов — птица отряда соколообразных. Любой пище предпочла бы рыбу. Скопы гнездятся или зимуют на всех континентах, кроме Антарктиды. Гнездо свое, сделанное из крепких ветвей, мха и т.п. материалов, скопа устраивает на очень старых высоких деревьях. Это гнездо и составляет оседлое жилище супругов, отсюда они довольно регулярно облетают обширные пространства. Скопы используют свои гнезда десятилетиями. Птенцы, уже подросшие, месяца два сидят в гнезде. Потом под руководством взрослых учатся ловить рыбу. Через неделю сами умело рыбачат. Броски за рыбой с высоты у скопы виртуозны. Заметив с бреющего полета рыбу, наполовину сложив крылья, далеко вперед вытянув лапы, обычно под острым углом, но нередко и в отвесном пике стремительно падает скопа на добычу. Часто погружается в воду с головой и тут же взмывает вверх, унося рыбу в когтях. В воздухе тут же отряхнется и летит на обрыв или на дерево — закусить. Потом пролетит над водой, окуная в нее ноги и голову, чтобы смыть рыбью чешую и слизь.
У скопы длинные когти, пальцы с нижней стороны усажены острыми бугорками (скользкая рыба не вырвется). Скопа весит около 2 кг, а из воды может вытаскивать рыбу по 2—3 кг весом. Но обычный рацион состоит из мелких рыбешек. Добычу тяжелее 4 кг скопа уже поднять не может. И, случается, глубоко вонзив в нее когти, освободить их вовремя не успевает и тонет тогда, увлеченная на дно слишком тяжеловесной жертвой.
справочник школьника 453
Когда с рыбной ловлей не везет, скопа охотится на мышей, лягушек, даже на маленьких крокодилят, где их пути сходятся.
Некоторые орланы пиратствуют, атакуя в воздухе скопу, когда она удачно поохотилась. Скопе приходится бросать добычу, а грабитель ловко хватает ее на лету и без стеснения уносит как свою законную дань.
СЛИЗИ — вещества растительного, животного и микробного происхождения, образующие вязкие водные растворы. Слизи растений — гидрофильные полисахариды, присутствующие в семенах, корнях и коре и накапливающиеся преимущественно в слизевых ходах. Нейтральные слизи имеют сходство с гемицеллюлозами, кислые — содержат уроновые кислоты и по структуре приближаются к сложным органическим веществам. Способность слизи к набуханию в воде способствует поглощению воды семенами и их набуханию при прорастании. Накопление слизи в тканях растений (например, кактусов, молочаев) повышает их засухоустойчивость. Слизи животных — секреты слизистых желез, выделяемые на поверхность кожного покрова и во внутренние полости ряда органов. По химической природе — сложные смеси гликопротеидов. Предохраняют органы и покровные ткани от механических повреждений, способствуют движению пищи по пищеварительному тракту, а также обладают иммунологической и бактерицидной активностью (у рыб чешуя покрыта слизью). У многих бактерий клеточная стенка покрыта слизистой капсулой, защищающей патогенные микробы от фагоцитов.
СЛОНЫ
Из трех видов слонов, обитающих ныне на земном шаре, более широко известен индийский слон. Представителей этого вида мы можем наблюдать во всех крупных зоологических садах и даже увидеть их на цирковой арене, где они выступают в роли гимнастов и
454 биология
танцоров. Индийские слоны живут в тропических лесах Индии, Шри-Ланки, в странах Индокитая, Южном Китае и на крупных островах Индонезии.
К условиям жизни в густых и труднопроходимых чащах леса слон оказывается приспособленным по складу тела и по способу питания. Его массивное и могучее туловище служит исполинским клином, которым он пробивает себе дорогу в густых зарослях. Своими столбообразными ногами, несущими на себе тело массой около 3 тонн, слон топчет низкорослые кустарники. Тело одето кожей, которую не могут поранить никакие шипы и колючки; при этом кожа у слона почти совсем безволосая — в жарком тропическом климате он не нуждается в теплой шубе. Питается растительной пищей, которую подносит ко рту его длинный мускулистый и чрезвычайно подвижный хобот. Хобот возмещает слону слишком короткую по его росту шею — если представить себе фигуру слона без хобота, ясно, что такое животное представляло бы собой наглядную несообразность, так как оно не могло бы ни пастись, ни дотянуться до воды (слон пьет также при помощи хобота, сначала втягивая воду через ноздри, а затем выливая ее в рот).
Хобот в первую очередь манипулятор, предназначенный для сбора пищи, и, конечно, мощное оружие. Однако в этом случае он используется очень осторожно: ведь без него гиганты существовать не могут. Поэтому в минуты опасности хобот свертывается в виде улитки и незащищенным остается лишь его мощное основание. Сила хобота колоссальна. Слон свободно поднимает им бревно до тонны весом и несет его сквозь джунгли. Наряду с тяжелой физической работой хобот способен выполнять и ювелирную. На кончике хобота у африканского слона находятся два выроста — пальца, а у индийского — один. С его помощью слон может поднять с земли спичку или самую мелкую монету. Слоны — способные ученики и в неволе овладевают процессом развязывания узлов и осваивают другие манипуляции.
Рот слона вооружен огромными зубами. В каждой челюсти с обеих сторон сидит только по одному коренному зубу, но зато каждый такой зуб имеет широкую складчатую поверхность, служащую для перетирания корма. Кроме того, на верхней челюсти сидит пара бивней, которые
справочник школьника 455
иногда в разговорной речи неправильно именуют клыками. В действительности клыков у слона нет, как и у большинства растительноядных животных, а бивни — это видоизмененные резцы верхней челюсти. Бивни развиты только у самцов, у которых они выступают изо рта. Они не украшение, а рабочий инструмент. Ими слоны копают землю, подрезают древесную кору, крушат стволы, ломают толстые сучья, поэтому бивни стираются, скалываются, обламываются.
Живут слоны большими стадами, по нескольку десятков голов. Достигают зрелости к 20—25 годам и могут жить до 100 лет. Размножаются медленно — самка может приносить по одному детенышу раз в три года. Слоны легко приручаются и применяются в Индии и Индокитае для перевозки и перетаскивания тяжестей. Однако в неволе они редко дают потомство, следовательно, прирученные слоны еще не сделались домашними животными человека.
Среди современных наземных животных слон оказывается самым крупным по общим размерам тела (рост его 3.5—4 метра).
Второй современный вид слона — африканский слон — не уступает размерами своему собрату и ведет в общем сходный образ жизни, но уже с первого взгляда отличается огромными подвижными ушами. Прежде в лесных областях тропической Африки слоны водились в большом количестве, но с появлением огнестрельного оружия подверглись хищническому истреблению из-за драгоценной слоновой кости — крупных (до 50 кг) зубов-бивней.
Появление нового члена — большое событие в слоновой семье и в неволе, и в природе. Слоненку приходится учиться пользоваться хоботом. Поначалу он плохо слушается малыша. Слоненок почти ничего не может им делать. Хоботок просто болтается, особенно когда малыш трясет головой, иногда мешая ему жить, иногда забавляя. До года они пьют прямо ртом, опустившись у кромки воды на колени, и ртом же сосут молоко. Первые обеды даются малышу нелегко. Матери кормят детей стоя. Соски у них находятся на груди, и слоненку до них не дотянуться. Чтобы накормить своего отпрыска, слониха останавливается над небольшим бугорком, камнем или другим возвышением. Слоненок пользуется им как стремянкой, забирается наверх и сосет молоко. Вскармливание у слонов
456
биология
длится долго. Молодым слонихам ухаживать и кормить детеныша помогают старые, опытные слонихи.
Жара для обитателей тропических стран — серьезная проблема. Она особенно актуальна именно для крупных животных. В их большом теле вырабатывается слишком много тепла, и избавиться от его излишков, когда температура воздуха близка к температуре тела, а от нагретой солнцем земли пышет жаром, нелегко. Главное охладительное устройство слона — его уши. Они богато снабжены кровеносными сосудами, в которые поступает горячая кровь из глубин организма и отдает тепло в окружающую среду. На трехметровой высоте, где находятся уши, даже при полном безветрии происходит движение воздуха, да и слоны постоянно машут ушами, создавая токи воздуха, что значительно ускоряет процесс теплоотдачи. Вот почему у саванных слонов они значительно крупнее, чем у лесцых и индийских слонов.
Защитный инстинкт присущ, по-видимому, всем слонам. Старики обычно покидают стадо, чувствуя, что уже не в состоянии угнаться за молодыми, совершающими быстрые и длительные переходы с одного пастбища на другое. С ними остаются лишь один или два молодых слона. Охотники утверждают, что старик в обмен на заботу о его безопасности обучает молодых древней слоновьей мудрости. Молодые телохранители предупреждают его о грядущей опасности, прячут в укрытии, а затем смело бросаются навстречу врагу. Нередко слоны сопровождают старца до самой его смерти.
Многие люди полагают, что слоны неуклюжи и неповоротливы. В действительности же это не так. Слоны обладают удивительной способностью колоть, например, кокосовые орехи. Наступив на орех ногой, слон так соразмеряет усилие, что лопается только скорлупа, а ядро ореха остается невредимым. Столь же аккуратно они выкапывают и батат (сладкий картофель), не повредив при этом тонкой кожицы клубня. Слоны бывают «левшами» и «правшами» — клубни батата каждый из них выкапывает только левым или только правым бивнем.
Спит слон мало — примерно вполовину меньше, чем человек. Это дает ему возможность уделить больше времени на поиски пищи. Для того чтобы нащипать 140 килограммов листьев или травы, что составляет его дневной
справочник школьника 457
рацион, слон должен кормиться 16 часов в сутки. Кроме того, он постоянно ищет воду, так как в день ему необходимо 100—125 литров жидкости.
У слонов отличная память. Они узнают своих собратьев даже после длительной разлуки. Исполины злопамятны, нанесенные им обиды помнят всю жизнь и могут отомстить спустя десятилетия. Впрочем, и своих покровителей, сумевших завоевать их любовь и доверие, тоже никогда не забывают. Слоны общаются между собой чаще всего с помощью хоботов. Они дотрагиваются ими друг до друга, гладят спины и головы родичей. Матери хоботом проверяют лоб заболевшего малыша, как будто хотят измерить его температуру. В странах Индокитая слоны — непременные участники всех праздничных церемоний. Богато украшенные, они представляют собой незабываемое зрелище. В более отдаленные времена слоны использовались на войне как живые танки. Особенно славился своими боевыми слонами древний Карфаген. Там содержались тысячи слонов. Историкам пока не удалось выяснить, закупались ли они в Индии, или использовались местные слоны, которые тогда еще водились в Северной Африке. Последний раз слонов «призывали в армию» в Бирме во время второй мировой войны, но использовали не как танки, а для перевозки военных грузов.
СЛУХОВОЙ АНАЛИЗАТОР
Чувство слуха — одно из главных в жизни человека. Слух и речь вместе составляют важное средство общения между людьми, служат основой взаимоотношений людей в обществе. Потеря слуха может привести к нарушениям в поведении человека. Звук, или звуковая волна, — это чередующееся разрежение и сгущение воздуха, распространяющееся во все стороны от источника звука. А источником звука может быть любое колеблющееся тело. Звуковые колебания воспринимаются нашим органом слуха. Орган слуха построен очень сложно и состоит из наружного, среднего и внутреннего уха.
Наружное ухо состоит из ушной раковины и слухового прохода. Ушные раковины многих животных могут двигаться. Это помогает животному улавливать, откуда раздается даже самый тихий звук. Ушные раковины человека также
458
биология
служат для определения направления звука, хотя они и лишены подвижности. Слуховой проход соединяет наружное ухо со следующим отделом — средним ухом.
/ Слуховой проход перегорожен на внутреннем конце туго натянутой барабанной перепонкой. /Звуковая волна, ударяя в барабанную перепонку, заставляет ее колебаться, вибрировать. Частота вибрации барабанной перепонки тем больше, чем выше звуку Чем сильнее звук, тем сильнее колеблется перепонка./Но если звук совсем слабый, еле слышимый, то эти колебания очень малы. Минимальная слышимость натренированного уха находится почти на границе тех колебаний, которые создаются беспорядочным движением молекул воздуха. Значит, человеческое ухо — уникальный по чувствительности слуховой прибор.
За барабанной перепонкой лежит заполненная воздухом полость среднего уха. Эта полость соединена с носоглоткой узким проходим — слуховой трубкой. При глотании происходит обмен воздухом между глоткой и средним ухом. Изменение давления наружного воздуха, например в самолете, вызывает неприятное ощущение — «закладывает уши». Оно объясняется прогибом барабанной перепонки из-за разницы между атмосферным давлением и давлением в полости среднего уха. При глотании слуховая трубка открывается, и давление по обе стороны барабанной перепонки выравнивается.
В среднем ухе расположены три маленькие, последовательно связанные между собой косточки: молоточек, наковальня и стремя. Молоточек, соединенный с барабан
справочник школьника
459
ной перепонкой, передает ее колебания сначала на наковальню, а затем усиленные колебания передаются на стремя. В пластинке, отделяющей полость среднего уха от полости внутреннего уха, есть два окна, затянутые тонкими перепонками. Одно окно овальное, в него «стучится» стремя, другое — круглое.
Внутреннее ухо состоит из улитки, системы трех полукружных каналов, образующих костный лабиринт, в котором расположен перепончатый лабиринт, заполненный жидкостью. В спирально завитой улитке помещаются слуховые рецепторы — волосковые клетки. Звуковые волны проходят через наружный слуховой проход, вызывают колебания барабанной перепонки, которые передаются через слуховые косточки в овальное окно/внутрсннего уха и вызывают колебания заполняющей его жидкости. Эти колебания преобразуются слуховыми рецепторами в нервныеz импульсы, которые передаются по слуховому нерву в слуховую зону коры больших полушарий, расположенную в височной области, где происходит восприятие звука и анализ его силы, характера, высоты.
Чувствительность слуха оценивается по абсолютному порогу слышимости, то есть минимальной интенсивности звука, улавливаемой ухом. Чем меньше величина порога слышимости, тем выше чувствительность слуха. Диапазон воспринимаемых звуковых частот характеризуется так называемой кривой слышимости, то есть зависимостью абсолютного порога слышимости от частоты тона. Человек воспринимает частоты от 16—20 герц, высокий звук в 20000 колебаний в секунду (20000 Гц). У детей верхняя граница слуха достигает 22000 Гц, у пожилых людей она ниже — около 15000 Гц.
У многих животных верхняя граница слуха выше, чем у человека. У собак, например, она доходит до 38000 Гц, у кошек — 70000 Гц, у летучих мышей — 100000 Гц.
Для человека звуки в 50—100 тыс. колебаний в секунду неслышимы — это ультразвуки.
При длительном действии сильных звуков возбудимость звукового анализатора понижается, а при длительном пребывании в тишине возбудимость возрастает. Это адаптация. Наибольшая адаптация наблюдается в зоне более высоких звуков. Чрезмерный шум не только ведет к потере слуха, но и вызывает психические нарушения у
460
биология
людей. Реакция на шум может проявляться и в деятельности внутренних органов, но особенно в сердечно-сосудистой системе.
При действии звуков очень высокой интенсивности (шума) у человека возникает болевое ощущение, порог которого лежит около 140 Дб, а звук в 150 Дб становится непереносимым.
СЛЮНА — прозрачный вязкий секрет слюнных желез, выделяемый в ротовую полость. В состав слюны входит вода (99.5%) и растворенные в ней неорганические и органические соединения. Слюна имеет слабокислую или слабощелочную реакцию (pH 5.6—7.7). За сутки человек выделяет до 1.5—2.0 л слюны, крупные сельскохозяйственные животные — от 40 до 100 литров. Химический состав пищи, консистенция ее определяют характер слюноотделения и состав слюны. Главная функция слюны в процессе пищеварения состоит в смачивании пищи для облегчения жевания и прохождения ее через пищеварительный канал. Пищеварительную функцию выполняет слюна ряда насекомых, брюхоногих моллюсков. Например, в слюне шелкопряда содержатся основные ферменты пищеварения. В Состав слюны некоторых млекопитающих входит амилаза. В слюне многих хищных улиток присутствуют аспарагиновая и серная кислоты, что позволяет им растворять раковину жертвы. Слюна змей содержит ядовитые вещества и используется в качестве средства защиты и нападения. Слюна некоторых птиц (ласточки) богата соединениями, которые используются как склеивающее вещество при постройке гнезда. Слюна кровососущих животных (пиявки, комары, клещи) обычно содержит антикоагулянты (гирудин и др.), препятствующие свертыванию крови.
СНЕЖНЫЕ ОБЕЗЬЯНЫ
Как известно, обезьяны обитают в тропических лесах, носятся по ветвям и лакомятся бананами. Словом, ведут нормальный обезьяний образ жизни. Но есть среди них полсотни «чудаков», которые своим постоянным местом жительства выбрали северное побережье японского острова Хонсю.
справочник школьника 461
Трудно сказать, чем прельстило оно небольшую стаю макак. И климат вроде бы мало подходящий — морозы до минус десяти градусов зимой. И окрестный пейзаж глаз особо не радует — голые скалы, продуваемые всеми ветрами. Да и с пропитанием не густо — тут уж не до бананов, если земля два месяца в году покрыта глубоким снегом. Казалось бы, обезьянам здесь просто не выжить. Однако ученые Киотского университета, вот уже два десятилетия наблюдающие за «оригиналами», с удивлением констатируют, что макаки сумели прекрасно приспособиться к суровым условиям. По их мнению, это объясняется двумя обстоятельствами. Во-первых, макаки постепенно настолько закалились, что легко переносят даже морозы. А главное; «спартанцы» научились быть весьма нетребовательными к еде. Зимой их меню ограничивается веточками, очищенными от коры, почками, различными корешками, водорослями, ракушками, которые они собирают на берегу. Ни одна нормальная обезьяна такую еду и в рот бы не взяла, а «снежные макаки» уплетают за обе щеки. У необычной колонии нет писаной истории, но, как считают ученые, она тем не менее насчитывает не одно столетие. Когда-то климат северного Хонсю был значительно мягче, и здесь обитали многочисленные стаи макак. Наступившее похолодание постепенно вытеснило их на юг. Лишь несколько десятков «чудаков» сохранили верность «земле предков». Главную роль тут, видимо, сыграл горячий источник, скрашивающий жизнь обезьян. Закаливание закаливанием, но погреться в нем, когда трещат морозы, все-таки приятно. Чтобы не было давки и ссор, вожак стаи строго поддерживает раз и навсегда установленный порядок. Сначала теплую ванну принимают мамаши со своими чадами, затем отцы семейства, и только потом проказливая молодежь. Правда, для себя вожак делает исключение и просиживает в источнике все три смены подряд, благо есть и предлог: на месте легче следить за порядком. Так и живет эта любопытная колония обезьян за 38-й параллелью.
СОВООБРАЗНЫЕ
Совы живут на земле не один миллион лет. За это время естественный отбор отшлифовал облик этой группы птиц. Имеют конвергентное сходство с дневными птицами
462
биология
хищниками, но отличаются от них отсутствием зоба и наличием двйЦа длинных слепых кишок. Сова и филин с пренебрежением отно-сятся к гнездостроительству, Г
чаще занимают чужие гнезда, не- таиДкд
много подправят — и выводят птенцов. Нет гнезда чужого — вы- .
топчет самка филина или совы ямку в земле и откладывает 2—3 яйца. Яйца у сов белые, с блестящей скорлупой. Новорожденные совята одеты пухом, но слепые и глухие. Совята открывают глаза и начинают слышать через неделю после вылупления, и скоро они меняют первородный пух на мягкие перышки, нечто среднее между пухом и пером. Кормление совенка — особая процедура: всем, что предназначено в пищу совенку, сова прикасается сначала к его голове, к уголкам рта. Только тогда ее птенец реагирует на еду. Все совообразные насиживают с первого яйца, потому у филина, например, разница в возрасте 3—7 дней между птенцами. Большой биологический смысл заключен в этой разновеликое™ птенцов. Родителям трудно прокормить всех птенцов сразу, если бы они вывелись в один день и дружно начали просить есть. Эти птицы выкармливают птенцов в несколько этапов. Например, самка полярной совы вначале насиживает, затем, как появится на свет первые птенцы, улетает вместе с самцом на охоту, причем улетает далеко, а яйца согревают оставшиеся в гнезде старшие птенцы. Происходит поэтапное выведение. Из гнезда совята вылезают рано, через несколько недель после появления на свет. Родители долго еще оберегают птенцов. Оперение густое, мягкое и рыхлое. Их мягкие маховые перья не издают шума при полете. На одежде сов и филина остались лишь серые и желтоватые тона, которые хорошо маскируют их во время ночной охоты. Самцы и самки окрашены сходно. Совы имеют различные размеры. Самая большая из сов — филин: размах крыльев около двух метров. Самая маленькая — воробьиный сычик длиной до 20 см.
Глаза приобрели способность видеть при самом слабом освещении и расположены таким образом, что дают возможность совам определить расстояние до жертвы. Голова закреплена на позвоночках-шарнирчиках такой редкой
справочник школьника
463
конструкции, при которой сова может свободно вращать головой вправо и влево на 270°.
Кормятся совы животной пищей, главным образом мелкими грызунами, иногда птицами. Поэтому совам не страшны морозы, но отсутствие зимой корма губительно для них.
Сова. Большинство птиц, живущих на нашей планете (а их насчитывается около 8500 видов), ведут дневной образ жизни. Это и понятно: ведь летать безопаснее и легче при дневном свете. Да и пищу днем найти проще. Поэтому у птиц хорошо развито зрение — глаза и соответствующие зрительные центры мозга. Недаром о зоркости орла сложены легенды и поговорки.
Таким образом, многие пернатые просыпаются с восходом солнца, а засыпают с заходом. Но есть среди птиц и такие, которые ведут себя как раз наоборот: днем спят, а ночью летают, охотятся, выводят птенцов — одним словом, свободно чувствуют себя в ночной темноте. Особый интерес среди этих ночных охотников представляют совы, которые всем хорошо известны главным образом благодаря огромным, как фары, глазам.
«Терпеливо, часами подкарауливает длиннохвостая неясыть свою добычу. В это время она сидит «столбиком» где-нибудь невысоко над землей. Глаза сужены, но сова видит все. Чуть шорох... и медленно, без резких движений, как на шарнире, поворачивается большая голова птицы в сторону источника звука. Глаза ее еще полузакрыты, но «уши» уже насторожились. Они ориентируют ночного хищника. Вот они точно засекли место, откуда доносится шорох. В следующий миг широко раскрываются огромные темные глаза. Жертва обречена! И вот уже с глухим утробным «угу-угу» неясыть скользит к гнезду с добычей в лапах».
В этой сцене охоты совы исследователь Ю.Пукинский подметил важную роль как зрения, так и слуха для ночного охотника. Подсчитано, что за летний сезон одна серая неясыть вылавливает до тысячи полевок — истребителей зерна и посевов.
Поскольку у сов очень большие глаза, то раньше думали, что они способны видеть в полной темноте, и поэтому считали, что ночью сова охотится лишь при помощи зрения. Сова действительно видит в ночном полумраке
464
биология
значительно лучше, чем мы, люди, или дневные хищные птицы. Однако опыты показали, что есть, оказывается, предел остроты зрения и у совы — в абсолютной темноте она, так же как и мы, ничего не видит.
Одно время существовала такая гипотеза. Глаз совы — это особый прибор, воспринимающий тепловые лучи. Благодаря ему она якобы и «видит» выделяющееся на фоне холодной земли теплое тельце мыши — своей добычи. Это предположение после специальных опытов также не подтвердилось. Более того, оказалось, что сова не только не видит теплого, то есть инфракрасного, излучения, но не воспринимает даже красного света.
Так, например, пойманная и посаженная в темную комнату сова не видит мышь не только в темноте, но и при освещении мыши красным светом. Но стоит мыши пискнуть или пошевелиться, как она тут же на нее бросается.
В результате экспериментов ученые установили, что в абсолютной темноте, какая обычно бывает долгими осенними ночами, сова охотится, руководствуясь только слухом.
Острота слуха у сов и многих других ночных охотников поразительна. Строение и работа слухового аппарата сов имеют целый ряд особенностей.
‘ Прежде всего оказалось, что ушное отверстие у совы окружено особым оперением, которое образует звукоулавливающий рупор. Он, естественно, значительно усиливает воспринимаемые звуки. Площадь барабанной перепонки у ушастой совы около 50 квадратных миллиметров, в то время как у курицы в два раза меньше. Кроме того, у сов барабанная перепонка образует выпуклость, так называемый шатер, за счет чего ее площадь увеличивается еще на 15%. У сов значительно более сложная, чем у других птиц, система передачи звука в среднем ухе, более длинная улитка, включающая множество нервных элементов, воспринимающих звуки, и, наконец, сильно развитые слуховые нервные центры. Например, в одном из основных нервных центров — так называемом магноцеллюлярном ядре — у различных видов сов насчитывается от 16 до 22 тысяч нейронов, в то время как у голубя их всего около трех тысяч.
Четкая пространственная направленность слухового восприятия совы, которая помогает ей с необычайной
справочник школьника
465
точностью определить направление звука, связана не только со сложностью взаимодействия ушей и их нервных центров при восприятии звука. Здесь действуют законы, общие не только для птиц, но и для всех животных вообще.
Если звук падает под углом к линии взгляда животного, то к одному уху, которое расположено ближе к источнику звука, звуковая волна приходит на какое-то мгновение раньше, чем к другому. Кроме того, к дальнему уху звук приходит несколько ослабленным по интенсивности. Эти ничтожные различия и лежат в основе физиологического механизма, обеспечивающего животным определение направления источника звука (так называемый бинауральный эффект). Благодаря особому строению ушей и нервных центров этот механизм работает у сов наиболее тонко по сравнению с другими видами птиц.
Сова не только хорошо улавливает звуки, но и выбирает из них самые для нее нужные. Наилучшим образом она слышит звуки с частотой 3—7 тысяч колебаний в секунду. Оказалось, что именно в этом диапазоне частот как раз и лежат писки мышей, шорохи других грызунов в траве, голоса птенцов и слетков совы. Таким образом, слух совы представляет собой некий акустический фильтр, настроенный на восприятие наиболее важных для нее звуков. Биологически важные звуки оказываются как бы «вне конкуренции» по сравнению с другими, менее важными, например шумом леса.
Исследование совершенных слуховых аппаратов животных, и в частности сов, имеет не только научное, но и практическое значение: принципы устройства этих систем будут положены в основу совершенствования существующей электроакустической техники — микрофонов, систем обнаружения, регистрации, анализа звука и других приборов.
Сова полярная. Ее еще называют белой. Старые самцы бывают почти совсем белыми, а молодые и самки с буроватыми пестринками или бурыми полосками.
Живет эта красавица в полярных широтах, населяет океанические острова и побережья, предпочитает открытые местности. Белая сова на севере обычная птица, но численность ее колеблется по годам в зависимости от кормовых условий, в первую очередь от обилия грызунов
466
биология
и леммингов. Когда леммингов мало, то и плодовитость сов уменьшается.
Филин. В отношении местообитания он неразборчив и встречается в лесах, степях, пустынях.
Гнездится он в Европе, Азии, Северной Африке и до Китая повсеместно. Этой крупной птице требуется много корма. От мышонка до зайца, от синицы до крупных птиц — всех готов съесть филин.
Восстанавливается популяция филина очень медленно. Хорошо способными к полету молодые филины становятся в возрасте более 3 месяцев. Поэтому родителям долго не прокормить много птенцов. Чаще всего в кладке выживает 2 птенца.
Филин — ночная и сумеречная птица.
Зимой бывает выгоднее найти такую добычу, чтобы несколько дней быть сытым, не вылетая лишний раз в ненадежный поиск. Взяв зимой зайца, с которым не управиться в один присест, филин несколько суток не оставляет добычу, пока не прикончит ее до кусочка. Прятать недоеденное нельзя не только потому, что найдут и присвоят ворон, лиса, а больше потому, что ночной мороз за час превратит вкусную зайчатину, в камень не поддающийся клюву. Вот и прикрывает филин недоеденного зайца, как юбками, своим пышным пером, сидя на нем и согревая собственным телом.
Без малого двухметровые в размахе крылья филина кажутся коротковатыми для такой крупной птицы. Длина сложенного крыла у него почти такая же, как у коршуна, при весе в два-три раза большем, чем у того (весит филин до 3 килограммов). Но зато ширина крыльев такова, что филин может с места развить предельную скорость. Сила крыльев позволяет их обладателю легко нести упитанную дичь или зайца.
Полет этой огромной птицы так же бесшумен, как и у других ночных сов, из-за особого строения полетных перьев.
В животном мире врагов у филина нет.
СОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ ТКАНИ разнообразны по строению. Сюда относятся: собственно соединительная ткань, кровь, жировая ткань, хрящевая, костная, эластичная.
справочник школьника
467
Соединительные, или опорные, ткани развиваются из среднего зародышевого листка и входят в состав почти всех органов тела. Общим для них всех является мощное развитие межклеточного вещества. Ткани эти выполняют опорную и защитную роль. Слой соединительной ткани, находящийся в коже, обусловливает ее эластичность, а под кожей служит местом отложения жира. Из соединительной ткани состоят сухожилия и связки, соединяющие кости скелета между собой. Хрящи и кости также представляют сильно измененную соединительную ткань.
Рыхлая соединительная ткань богата межклеточным веществом. Она связывает другие ткани, заполняет промежутки между органами. Плотное межклеточное вещество хрящевой ткани содержит волокна, имеющие различное строение, что придает хрящевой ткани стекловидный, эластический или волокнистый вид.
Межклеточное вещество костной ткани состоит из пластинок, пропитанных минеральными солями, и потому обладает большой твердостью.
СОЛОДКА — растение семейства бобовых. Промышленных видов два — солодка голая и солодка уральская. Основные заросли солодки находятся в Сибири, Туркмении, Узбекистане.
Солодка — многолетнее травянистое растение. Как у большинства типичных обитателей полупустынь и степей, подземная масса несравнимо превышает массу стеблей. С годами корневая система солодки разрастается, подземные побеги могут тянуться на десятки метров.
В дореволюционное время солодковые заросли хищнически истреблялись иностранными предпринимателями. В 80-х годах прошлого столетия американские и английские фирмы построили несколько заводов на Северном Кавказе для переработки солодкового корня. Из таможенных источников известно, что вывоз сухого корня солодки из России достигал 28 тысяч тонн в год.
Солодковый корень — одно из древнейших лекарственных средств. В китайской медицине он применялся еще за тысячелетие до новой эры и свое значение сохранил до настоящего времени. Солодка — классическое средство и тибетской медицины. Изучая 150 тибетских рецептов, про
468
биология
фессор А.Ф.Гаммерман еще в 1941 году обнаружила, что в 40 из них входил солодковый корень. Его знали и применяли Гиппократ, Феофраст, Гален. Феофраст писал о нем как о «скифском корне из окрестностей Азовского моря». Много сведений о солодковом корне можно найти в сочинениях Авиценны. В середине века солодка упоминается почти во всех медицинских книгах. Народы нашей страны также издавна знают солодковый корень: он приводится во всех известных травниках и входит в прописи первой русской фармакопеи, вышедшей в 1778 году.
Чем же ценен солодковый корень? Солодка относится к числу весьма немногочисленных растений, сладкий вкус которых обусловлен присутствием веществ, не являющихся сахарами. В солодковом корне это соли глицирризиновой кислоты — гликозида, состоящего из глицирретиновой кислоты и двух молекул глюкуроновой кислоты. В корне солодки имеется и другая крупная группа фармакологически активных соединений — флавоноиды, а также глюкоза, сахароза, ценные полисахариды и ряд других веществ.
Галеновые препараты солодкового корня, равно как и сам корень, находят повседневное применение главным образом в качестве отхаркивающих и мягчительных средств при катаральных заболеваниях дыхательных путей. Измельченные корни входят в состав грудных, желудочных (послабляющих), мочегонных сборов. Из густого экстракта в сочетании с анисовым эфирным маслом и водным раствором аммиака изготовляют грудной эликсир отхаркивающего действия.
У солодки много местных названий: лакрица, глице-риза, но точнее — солодка. От сладкого корня, видимо, пошло название. Представьте, если взять одну часть его и развести в двух тысячах частях воды, она будет сладкой. Вот и годится корень тем, кто делает конфеты, варит пиво, готовит лекарство. Лекарство корня солодки помогает при лечении разных форм аллергии, кожных заболеваниях. Размножается солодка корневищем. Растет на разных почвах, очень выносливое растение.
СОН
Третью часть жизни человек проводит во сне: он спит 25 из 75 лет. Чередование сна и бодрствования — необхо
справочник школьника 469
димое условие жизнедеятельности человеческого организма. Мозг поддерживается в бодрствующем состоянии за счет импульсов, поступающих от рецепторов тела. При прекращении или резком ограничении поступления афферентных импульсов в кору больших полушарий развивается сон. Это было показано на больных, у которых нарушены многие виды чувствительности. В клинике известного русского клинициста С.П.Боткина была больная, у которой из всех органов чувств функционировали только рецепторы осязания и мышечного чувства одной руки. Большую часть времени больная проводила в состоянии сна и просыпалась, только когда дотрагивались до ее здоровой руки. Сон развивается и при действии на корковые клетки длительной или чрезмерной силы раздражителей. При этом в клетках коры развивается торможение, имеющее охранительное значение. Оно обеспечивает коре больших полушарий условия для восстановления работоспособности во время сна. Согласно представлениям И.П.Павлова, сон по своей физиологической сущности является торможением, распространившимся по коре и подкорковым центрам.
Чтобы заснуть, организм пускает в ход как нервные, так и химические процессы. Установлено, что при этом в крови увеличивается количество серотонина, а содержание адреналина во время сна, наоборот, уменьшается. Стоит ввести в кровь животного небольшую дозу адреналина, и животное долго не заснет.
Исследуя состояние человека во время сна, ученые установили в последнее время много интереснейших фактов. Оказалось, что у каждого из нас есть два сна: сон медленный и сон быстрый, или парадоксальный. У взрослых около четверти всего времени сна приходится на быстрый сон, а остальное — на медленный.
Если вы спросите знакомых, какие сны они видят, то найдутся, возможно, такие, которые ответят: «А я никогда не вижу снов». Однако это не так. Исследователи следили за уснувшим человеком, и как только у него наступал быстрый сон, тут же будили и спрашивали, что он видел во сне. Разбуженный неизменно вспоминал сон и рассказывал о нем. И действительно, когда смотришь на человека в фазе быстрого сна, можно сделать вывод, что спящий что-то переживает: у него учащается дыхание, изменяется сердцебиение, шевелятся руки и ноги, наблюдаются бы
470
биология
стрые движения глаз, мышц лица. Исследователи предположили, что именно в такие моменты уснувший человек видит сон. Так и оказалось.
А стоило того же человека разбудить во время медленного сна, и он уверял, что никаких снов не видел. Причина была простой — он их уже забыл, пока длился медленный сон.
За 6—8 часов сна медленный сон продолжительностью 60—90 минут несколько раз сменяется быстрым — на 10—20 минут. Таким образом, за ночь у нас бывает четыре — пять «двадцатиминуток», когда мозг позволяет себе «погулять по стране сновидений».
Неизменное появление сновидений, их регулярность навели исследователей на мысль: а не являются ли они необходимыми организму? Что будет, если лишить человека возможности видеть сны? Сотни добровольцев были подвергнуты изучению во время сна. Людям давали возможность спать, но не позволяли видеть сны. Прежде всего увеличилась частота возникновения сновидений — быстрый сон наступал через меньшие промежутки. Затем некоторое время спустя у людей без сновидений появились неврозы — чувство страха, тревоги, напряженности. А после того как им снова позволили спать быстрым сном, он тянулся дольше, чем обычно, как будто организм наверстывал упущенное. Получается, что наши сновидения — это столь же необходимая работа мозга, как и обычная умственная деятельность. Сновидения нужны нам, как дыхание или пищеварение.
Сон со сновидениями — это совсем особое состояние организма, при котором мозг столь же интенсивно работает, как и при бодрствовании, только эта работа иначе организована и гораздо более засекречена природой. Во всяком случае, сейчас стало ясно: никак нельзя сказать, что во время сна мозг находится в пассивном состоянии.
Добрая половина нейронов мозга у спящего работает даже активнее, чем днем. Это относится прежде всего к глубинным отделам мозга.
Сколько требуется времени для сна? Ответа единого для всех, естественно, нет. Все зависит от конкретного организма, от условий среды. Одним необходимо для полного восстановления сил не менее 8—9 часов сна, другим
справочник школьника
471
достаточно 6. Известно, что Бехтерев, Гете, Шиллер спали по 5 часов в сутки, а Эдисон — всего 2—3.
Еще один интересный факт: во время сна у человека не только закрыты глаза, но и «отключены» уши. Мышца, управляющая слуховыми косточками-молоточками, наковальней, стременем, когда мы спим, находится в расслабленном состоянии, и многие не так громкие звуки ухо не улавливает.
Сон — защитное приспособление организма, охраняющее его от чрезмерных раздражений и дающее возможность восстановить работоспособность. Прежде всего сон имеет охранительное значение для нервной системы. Сон зависит от состояния нервной системы. Иному человеку нелегко уснуть, если им овладевает какое-либо сильное чувство —• радости, тревоги, страха, — и в этом случае в коре мозга возникает стойкий очаг возбуждения — снов нет. Когда человек все-таки уснет, очаг порой остается связанным с начатой днем мысленной работой, он продолжает функционировать и во сне, причем поскольку мозгу в это время не мешают посторонние раздражения, работа эта может быть более эффективной.
Известно, что стихи во сне сочиняли Пушкин и Фет. А немецкий химик Кекуле увидел во время сна структурную формулу бензола, о которой много думал днем.
В сновидениях может отражаться предвидение заболеваний задолго до признания лечащим врачом, здесь нет никакой мистики. И это подтверждается хотя бы тем, что сроки предвидения «сна-диагноста» почти полностью совпадают с продолжительностью скрытого, или инкубационного, периода заболевания. Мозг умеет не только чувствовать тончайшие процессы в организме человека, но и оценивать окружающую обстановку, моделировать возможный, наиболее вероятный исход ситуации. Так что и в «пророческом» диагнозе, который ставит сам мозг, нет ничего сверхъестественного. При заболевании человека мозг во сне, получив едва уловимый сигнал от заболевшего органа, вырабатывает свою ассоциативную картину, мы ее и наблюдаем в виде сна. Заболевания сердца нередко вызывают кошмарные видения, они могут сопровождаться сильным чувством страха смерти. При сердечных заболеваниях может сниться падение в пропасть или обрыв.
472
биология
СООБЩЕСТВО
Прогуливаясь по лесу или купаясь в пруду, мы имеем дело с одним из природных объектов, изучаемых экологией, — с биологическим сообществом. Сообщество — это совокупность существующих популяций разных видов. Вместе с неживыми компонентами среды сообщество составляет экосистему. В природе существуют сообщества разного масштаба. Популяции разных видов сосуществуют в желудке коровы и в гниющем пне; на болоте и в лесу; на пространстве тайги или тундры. Микроорганизмы, оби-- тающие в желудке коровы, организмы, населяющие лес, — все это сообщества разного уровня, более или менее резко отграниченные друг от друга. Наиболее крупные сообщества, характеризующиеся определенным типом растительности и климатом, называются биомами. Тайга, тундра, тропический лес — пример типов биомов.
Крупные сообщества — устойчивые системы, некоторые из них существуют без заметных изменений сотни и тысячи лет. В то же время устойчивость сообществ относительна: часто по мере изменений условий среды происходит постоянная смена одного сообщества другим. Смены сообществ происходят и в процессе эволюции по мере вымирания одних видов и возникновения других.
Сообщества характеризуются такими свойствами, как пространственная структура (особенности размещения организмов) и видовая структура (состав видов и их количественные соотношения). Но сообщество — не просто сумма составляющих его видов. Само существование сообществ и их свойства определяются сложными взаимодействиями между разными видами. Сообщество и неживые компоненты экосистемы оказывают взаимное влияние друг на друга и составляют единое целое. Сообщество невозможно отделить от условий среды — почвы, воды, состава газов, климатических условий.
Между живыми и неживыми компонентами экосистем постоянно происходит обмен веществом и энергией. Большинство сообществ получают энергию в виде солнечного света. За счет этой энергии растения образуют из неорганических веществ органические; по их роли в сообществе такие организмы называются продуцентами (образователя-
справочник школьника
473
ми). Растения идут в пищу животным, которых называют' консументами (потребителями). Мертвое органическое вещество, образующееся при гибели животных и растений, перерабатывается в основном бактериями и грибами и разлагается до простых неорганических веществ (вода, углекислый газ и др.), которые вновь могут усваиваться растениями. Бактерии и грибы — это редуценты (разрушители). Соотношение между продуцентами, консументами и редуцентами называется экологической структурой сообщества.
Состав и структура сообществ, их устойчивость и смены зависят от сложных взаимодействий между разными видами. Популяции двух разных видов, населяющих одно и то же сообщество, практически всегда прямо или косвенно воздействуют друг на друга. Что же это за воздействия?
Многие организмы создают среду для организмов других видов, и связи между организмами называются топическими. Например, деревья в лесу служат местом кормежки и постройки гнезд для многих птиц; на их листьях живут тли и гусеницы, под корой — личинки жуков; на поверхности корней обитает особое сообщество грибов и бактерий. Задерживая часть солнечных лучей, влияя на температуру и влажность, деревья меняют условия обитания травянистых растений. Все это — топические связи между деревьями и другими организмами.
Другой тип связей — трофические, или пищевые. Они возникают, когда одни организмы служат источником пищи для других. Трофические связи существуют между деревом и многоножками-кивсяками, поедающими его опавшую листву; между лисой и полевками; между лошадьми и жуками-навозниками.
Особые отношения возникают между видами, которые используют одни и те же ресурсы (пищу, территорию, свет и т.п.). Эти отношения — межвидовая конкуренция. Виды-конкуренты, создавая нехватку ресурсов, оказывают друг на друга угнетающее воздействие (вызывают снижение численности, замедление роста особей и др.). В некоторых случаях разные виды непосредственно «мешают» друг другу. Например, некоторые растения выделяют в почву вещества, угнетающие рост растений других видов. Муравьи на своей, охотничьей территории убивают муравьев
474•биология других видов. Такие взаимоотношения называются интерференцией.
Между многими видами в сообществе существуют тесные взаимовыгодные связи. Например, многие насекомые опыляют определенные виды цветковых растений, а сами питаются нектаром их цветков; муравьи поедают сахаристые экскременты тлей и при этом защищают тлей от хищников. Такие взаимовыгодные отношения называют мутуализмом. Мутуалистические отношения играют очень важную роль в функционировании экосистем. Воздействие видов в сообществе друг на друга трудно однозначно разделить на «полезные» и «вредные». Например, хищники приносят вред жертвам, убивая и поедая их. Но для популяции жертв воздействие хищников может быть полезным. Многие хищники (волки, хищные птицы) часто потребляют ослабленных, больных жертв. Они препятствуют резкому росту численности жертв и распространению эпидемий.
СОПЛОДИЕ
В отличие от плода (простого или сложного), соплодие формируется не из одного цветка, а из целого соцветия или его частей. В любом случае в образовании соплодия кроме цветков принимают участие оси соцветия. Соплодие представляет собой продукт видоизменения (после оплодотворения) не только цветков, но также осей соцветия. В типичных случаях соплодие имитирует плод и соответствует ему функционально.
Соплодия представлены значительным разнообразием. В одних случаях, например у шелковицы, соплодия образуют сросшиеся женские соцветия; съедобная часть образована разросшимися мясистыми околоцветниками. Съедобная часть соплодия инжира, так называемая «винная ягода», образована сильно разросшимися осями соцветия и отчасти также разросшимся мясистым околоцветником. Соплодие ананаса образуется срастающимися бессемейными плодами, мясистой осью соцветия и разрастающимися также мясистыми кроющими листьями. Соплодия свеклы (сухие семена) образуются в результате срастания плодов в числе от 2 до 8. Они представляют собой клубочки с жестким покровом, образующимся из одревесневающего околоцветника. Таким образом, соплодие явля-
справочник школьника475 ется метаморфозом (видоизменением) соцветия или его частью в результате срастания цветков, плодов, сильного разрастания частей цветка, осей соцветия.
СОЦВЕТИЯ
Есть растения, у которых цветки развиваются по одно--му на концах побегов или в пазухах листьев. Это одиночные цветки. У других растений цветки собраны в соцветия.
Соцветие — это побег растения, несущий цветки и не несущий листьев.
Соцветия бывают простыми и сложными. В соцветия обычно собраны мелкие цветки, что делает их хорошо заметными для насекомых-опылителей.
Капуста, ландыш, черемуха имеют соцветие кисть. В таком соцветии отдельные цветки расположены один за другим на хорошо заметных цветоножках, отходящих от длинной общей оси.
Простой колос образуют не имеющие цветоножек (то есть сидячие) цветки, расположенные на общей оси соцветия, как у подорожника. Соцветия пшеницы, ржи, ячменя называют сложным колосом. В этом соцветии на общей оси сидят несколько колосков, каждый из которых образован несколькими цветками (у ржи, например, двумя).
Початок отличается от колоса толстой, обычно мясистой осью соцветия.
Простой зонтик — соцветие, в котором цветоножки выходят от вершины оси соцветия. Такое соцветие имеют примула, вишня.
Простые соцветия могут быть сгруппированы в сложные соцветия. Морковь и петрушка имеют соцветия-зонтики, состоящие из нескольких простых зонтиков. Такое соцветие называют сложным зонтиком.
Корзинка — это соцветие подсолнечника, астры, одуванчика, осота, бодяка и многих других растений. В таком соцветии обычно многочисленные мелкие сидячие цветки расположены на утолщенном и расширенном ложе соцветия. Снаружи это соцветие защищено зелеными листьями — обверткой.
476
биология
СПИННОЙ МОЗГ
Спинной мозг расположен внутри позвоночного столба. Он начинается от головного мозга и имеет вид белого шнура диаметром около 1 см. На передней и задних сторонах спинной мозг имеет глубокие продольные борозды. Они делят его на правую и левую части. На поперечном разрезе можно видеть узкий центральный канал, проходящий по всей длине спинного мозга. Он заполнен спинномозговой жидкостью. Спинной мозг состоит из белого вещества,- находящегося по краям, и серого вещества, расположенного в центре и имеющего вид крыльев бабочки. В сером веществе находятся тела нервных клеток, а в белом — их отростки. В передних отделах серого вещества спинного мозга (в передних крыльях «бабочки») расположены исполнительные нейроны, а в задних отделах и вокруг центрального канала — вставочные нейроны. Спинной мозг состоит из 31 сегмента. От каждого сегмента отходит пара спинномозговых нервов, начинающихся двумя корешками — передним и задним. В передних корешках проходят двигательные волокна, а чувствительные волокна входят в спинной мозг через задние корешки и оканчиваются на вставочных и исполнительных нейронах. Спинномозговые нервы направляются к соответствующим мышцам и органам тела. Задние корешки спинного мозга
Серое вещество
Белое вещество
Задние Kopei
Передние коре!
Спинномозговой не»в "
[ентральный канал
/ Нервный узел
Продольная бороздка
справочник школьника
477
имеют небольшие утолщения. Это нервные узлы, в которых и находятся скопления тел чувствительных нейронов.
Функции спинного мозга. От сегментов шейной и верхней грудной части спинного мозга отходят нервы к мышцам головы, верхних конечностей, органам грудной полости, к сердцу и легким. Остальные сегменты грудной, а также поясничной частей управляют мышцами туловища и органами брюшной полости, а нижнепоясничные и крестцовые сегменты спинного мозга управляют мышцами нижних конечностей и нижней части брюшной полости.
Спинной мозг выполняет две основные функции: рефлекторную и проводниковую.
Рефлекторная функция заключается в том, что спинной мозг обеспечивает осуществление простейших рефлексов, таких, как разгибание и сгибание конечностей, отдергивание руки, коленный рефлекс, а также более сложных рефлексов, которые, кроме того, контролируются и головным мозгом.
Нервные импульсы от рецепторов кожи, мышц и внутренних органов проводятся по белому веществу спинного мозга в головной мозг, а импульсы из головного мозга направляются к исполнительным нейронам спинного мозга. В этом и состоит проводниковая функция спинного мозга.
Несложные эксперименты позволяют убедиться в наличии у спинного мозга обеих функций. Если обезглавленную лягушку ущипнуть за палец задней конечности или опустить эту конечность в слабый раствор кислоты, осуществится сгибательный рефлекс: лапка резко отдернется. При более сильном воздействии на лапку возбуждение распространится на многие сегменты спинного мозга. Тогда начнут двигаться все конечности животного.
Спинной мозг лягушки обеспечивает выполнение и более сложных рефлексов. Если на кожу брюшка или спины обезглавленной лягушки приклеить маленький кусочек бумаги, смоченной слабым раствором кислоты, животное точным, координированным движением задней конечности смахнет ее.
У человека лишь наиболее простые двигательные рефлексы осуществляются под контролем одного спинного мозга. Все сложные движения — от ходьбы до выполнения
478
биология
любых трудовых процессов — требуют обязательного участия головного мозга.
Повреждения спинного мозга и периферических нервов. Нарушение проводниковых функций выступает на первый план при повреждении спинного мозга. Его ранения приводят к чрезвычайно тяжелым последствиям. Если повреждение произошло в шейном отделе, то функции головного мозга сохраняются, но его связи с большинством мышц и органов тела оказываются утраченными. Такие люди способны поворачивать голову, говорить, совершать жевательные движения, а в остальных частях тела у них развивается паралич.
Аналогичные расстройства проводниковых функций наблюдаются при повреждении периферических нервов. Повреждение чувствительных нервов приводит к нарушению чувствительности в соответствующих участках тела, а повреждение двигательных нервов вызывает паралич определенных мышц. Большинство нервов имеет смешанный характер. Их повреждение вызывает и потерю чувствительности, и паралич. Если рассеченные нервы сшить хирургическим путем, в них происходит прорастание нервных волокон, что сопровождается восстановлением подвижности и чувствительности.
СПЯЧКА — состояние пониженной жизнедеятельности, наступающее у многих животных в периоды, когда пища становится малодоступной и сохранение высокой активности и интенсивного обмена веществ невозможно.
Летняя спячка — это особое состояние покоя, наблюдаемое у некоторых рыб и амфибий в периоды жаркой сухой погоды. В такие периоды эти организмы зарываются в ил, пока он еще остается мягким, и снижают интенсивность метаболизма (обмена веществ) до минимума, что дает им возможность пережить условия острого дефицита влаги. Во время летней спячки они дышат атмосферным воздухом. Нормальная метаболическая активность возобновляется только тогда, когда река, пруд или озеро после периода засухи вновь наполняется водой. Лепидосирен и протопте-рус (двоякодышащие рыбы) способны проводить в спячке не менее шести месяцев, когда реки, в которых они живут, временно пересыхают.
справочник школьника 479
Зимняя спячка — это состояние относительно низкой метаболической активности, связанное с периодом низких температур. Такая спячка дает возможность многим видам амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих переживать периоды нехватки пищи, снижая энергетические потребности до минимального уровня. Это имеет особенно важное значение для гомойотермных (теплокровных) животных, которым для поддержания высокой температуры тела обычно необходима высокая интенсивность метаболизма. При настоящей спячке температура тела падает почти до температуры окружающей среды, а сокращения сердца, дыхание, общий метаболизм, рост и процессы развития резко замедляются, так что животное становится почти пойкилотермным (хладнокровным). Среди организмов, впадающих в настоящую спячку, можно назвать насекомоядных (землеройки, ежи), грызунов (сурки, суслики, сони, хомяки), летучих мышей, питающихся насекомыми. Большинство других животных, у которых наблюдается та или иная форма спячки, на самом деле находятся в состоянии оцепенения, сна или псевдоспячки. К таким животным относятся змеи, ящерицы, черепахи, саламандры, жаба, тритоны и лягушки; в случае повышения температуры среды они могут просыпаться, с тем чтобы подкормиться имеющимися в норе запасами, или же для мочеиспускания.
Начало спячки связано с понижением температуры среды и укорочением фотопериода (светового дня), а также с накоплением соответствующих запасов пищи. Судя по имеющимся экспериментальным данным, в крови содержится какой-то метаболит (фермент или гормон), способный стимулировать спячку, поскольку введение крови, взятой у суслика, находящегося в спячке, бодрствующему животному уже через 48 часов вызывало у него спячку.
По мере снижения температуры тела до уровня, пре-- вышающего температуру среды примерно на 1—2°С, частота сердечных сокращений может понизиться с 400 до 8 в минуту, как у суслика, а основной обмен - до менее чем 2% от нормального уровня. Спячка не спасает животных от гибели при очень сильном охлаждении, но они избегают замерзания, проводя спячку в гнезде или норах, где температура значительно выше, чем снаружи. Свертываясь в комок, животное уменьшает открытую поверхность тела, и это, так же как погружение морды в мех, способствует
480
биология
сохранению тепла. Если наступают очень сильные морозы и температура тела падает до 2°С, возникает опасность повреждения тканей. В таких случаях животное просыпается и начинает двигаться, чтобы повысить температуру тела, или же повышает интенсивность метаболизма, не просыпаясь.
Многие зимнеспящие животные запасают энергию в виде липидных капелек, накапливаемых в особой жировой ткани — буром жире. Клетки этой ткани содержат много сферических митохондрий, которые и придают ей характерную темную окраску. Липиды рассеяны по всей цитоплазме в виде капелек, а не в твердом состоянии. Животное расходует эти резервные липиды понемногу на протяжении всего периода спячки, но как только оно просыпается, метаболическая активность клеток жировой ткани резко возрастает. Используя освобождающуюся при этом энергию, животное начинает сильно дрожать и генерирует тепло, которое разносится по организму кровью благодаря учащению сердечного ритма. В первую очередь тепло поступает в сердце, головной мозг, легкие, это достигается благодаря сужению сосудов, идущих к другим частям тела, под воздействием симпатической нервной системы. Постепенно весь организм разогревается, и его нормальные метаболические и физиологические функции в конце концов возобновляются.
Некоторые мелкие птицы и млекопитающие, у которых отношение поверхности тела к его объему велико, отличаются крайне интенсивным метаболизмом, поэтому по ночам, когда они не могут потреблять корм, им приходится, для того чтобы избежать гибели, понижать температуру своего тела. Это явление, наблюдаемое у колибри и у мелких насекомоядных летучих мышей, известно под названием оцепенения.
СТАРЕНИЕ — закономерный разрушительный процесс возрастных изменений организма, ведущий к снижению его адаптационных возможностей, увеличению вероятности смерти. Видовая и индивидуальная продолжительность жизни определяются сложным взаимоотношением процессов старения и процессов, направленных на стабилизацию жизнеспособности организма, увеличение продолжитель-
справочник школьника 481
ности его жизни. Старение свойственно всем организмам и протекает на всех уровнях организации живого — от молекулярно-генетического до организменного. Старение развивается гетерохронно (с различной скоростью в различных клетках, тканях и органах) и гетеротопно (неодинаковы качественные изменения в разных структурах). Полагают, что у животных и человека ведущими механизмами старения на молекулярно-генетическом уровне являются необратимые нарушения ДНК, неравномерные изменения в синтезе РНК и белков разных классов, изменения в системе передачи генетической информации. Происходят серьезные нарушения в образовании, транспорте и использовании энергии, падение интенсивности синтеза ряда гормонов. Ведущие механизмы старения на клеточном уровне: деградация и гибель части клеток, снижение митотической активности, падение числа митохондрий, разрушение лизосом, изменение электрических свойств плазматических мембран, ионного транспорта, деградация коллоидов плазмы, падение лабильности клеток и их реакции на воздействие физиологически активных веществ. Ведущие механизмы на организменном уровне: ослабление функции основных физиологических систем организма (нервной, эндокринной, сердечно-сосудистой, пищеварительной), снижение нервного контроля над их деятельностью, изменение реактивности к действию гормонов, нарушения на этапе поступления информации в нервные центры. Общепринятого объяснения процессов старения нет. Существует множество гипотез о его механизмах. Однако, согласно большинству из них, первичные механизмы старения связаны с изменением состояния генетического аппарата клетки. По мнению одних, это — запрограммированный процесс снижения активности генома; по мнению других, старение — результат повреждения генетического аппарата в ходе онтогенеза, нарушения его регуляции, появления и накопления ошибок в системе хранения и реализации генетической информации, что ведет к необратимым изменениям в организме на всех уровнях его организации; по мнению третьих, старение — генетически детерминированный процесс, определяемый всей биологической организацией животного, нарушением ее в ходе жизнедеятельности организма. В то же время в ходе старения в организме мобилизуются специальные
16 Биология
482
биология
приспособительные механизмы, тормозящие процессы старения и тем самым способствующие увеличению продолжительности жизни.
Полагают, что у человека высокий уровень социальнотрудовой активности и постоянные тренировки способствуют сохранению умственной и физической работоспособности до глубокой старости.
У растений, как и у животных, наступление старости связано со снижением интенсивности основных функций в клетках и тканях, активности анаболитических (обменных) ферментов и повышение гидролитической активности. В результате накапливаются конечные продукты метаболизма и наступают структурные разрушения органоидов клеток (хлоропластов, митохондрий и др.). Специфика многоклеточных растений в том, что старение клеток, тканей и целых органов не ведет к старению всего организма сразу, так как в течение всей жизни одновременно с отмиранием органов у растения идет их новообразование (листопад, корнепад, опадение зрелых плодов и семян компенсируется ростом новых побегов). Наиболее явно старение выражено у однолетних, дву- и многолетних растений, у которых после плодоношения начинаются необратимые изменения, все меристематические ткани полностью исчерпываются.
Признаки старения у многоклеточных растений целого организма появляются тогда, когда количественно деструктивные процессы начинают преобладать над новообразованиями (у деревьев образуются дупла) и т.д.
Накопление мертвых частей подавляет работу меристем и стимулирует старение. У вегетативно-подвижных растений (ползучих, корневищных) признаки старения выражены слабо, так как новые побеги с придаточными корнями быстро удаляются и изолируются от старых. На этом основано их очень длительное (десятки и сотни лет) вегетативное размножение в природе (многие лесные травы). Вырождение некоторых культурных сортов многолетников связано со старением их клонов при вегетативном размножении.
СТЕБЕЛЬ — осевая часть побега растений, состоящая из узлов и междоузлий. Растет в длину за счет верхушечной (в
справочник школьника 483
конусе нарастания) и вставочных меристем. Внутреннее строение стебля у травянистых растений и деревьев не одинаково. В стеблях двудольных есть образовательная ткань камбий, а стебли однодольных растений не имеют камбия, поэтому они почти не растут в толщину. У древесных двудольных растений (липы, клены и др.) пучки настолько сближены, что образуют три концентрических слоя: древесина, камбий и луб. Центральную часть стебля занимает сердцевина. Она может быть рыхлой, как у бузины, и очень плотной, как у березы, дуба.
Сердцевидные лучи выполняют проводящую и запасающую функции. Они проходят в радиальном направлении от сердцевины через древесину и луб. На поперечном разрезе ветки липы или другого древесного растения снаружи виден слой покровной ткани-кожицы, которая с возрастом заменяется многослойной покровной тканью-пробкой. В пробке есть чечевички — рыхло расположенные клетки особой ткани, проницаемой для воды и воздуха, через которые осуществляется газообмен. Покровные ткани защищают внутренние ткани стебля от излишнего испарения, от проникновения атмосферной пыли и т.д. Глубже находится кора, внутренняя часть которой представлена лубом. Она состоит из лубяных волокон и ситовидных трубок. Проводящие и механические элементы древесины и луба расположены вдоль стебля, а в поперечном направлении через древесину и луб проходят сердцевинные лучи, состоящие из рядов живых клеток. Между древесиной и лубом залегает особый слой живых клеток образовательной ткани, называемой камбием. Клетки камбия одновременно делятся в плоскости, как бы параллельной поверхности стебля, при этом из одного слоя клеток возникают два. Только один из них остается камбинальным слоем. Клетки второго слоя становятся клетками постоянной ткани. Если такие клетки расположены к периферии от камбия, они становятся клетками луба, если же к центру стебля — клетками древесины. Клеток древесины камбий образует больше, и поэтому слой древесины бывает намного толще слоя луба.
Клетки древесины, образовавшиеся за весну, лето и осень одного года, составляют слой, называемый годичный кольцом. Во внутренней зоне этого кольца, ближе к сердцевине, сосуды более крупные и их больше. Эту древесину
484
биология
называют ранней. В наружной зоне кольца, ближе к коре, клетки более мелкие и более толстостенные. Это — поздняя древесина.
Зимой клетки камбия не делятся, они находятся в состоянии покоя. Весной с распусканием почек возобновляется деятельность камбия. Возникают новые клетки древесины, и, следовательно, формируется новое годичное кольцо. Крупноклеточная древесина (ранняя) оказывается рядом с мелкоклеточной (поздней) прошлого года. Благодаря такому соседству становится хорошо заметна граница между годичными приростами древесины.
По числу годичных колец на пне определяют возраст спиленного дерева. При внимательном рассмотрении поверхности спила можно увидеть, что на одном и том же пне толщина годичных колец неодинаковая. Встречаются широкие и узкие кольца. Первые образовались в годы, более благоприятные по климатическим условиям для роста растения, вторые — в менее благоприятные. В теплое и влажное лето прирост древесины более значительный, кольцо шире. В холодный и сухой год годичное кольцо оказывается узким.
Результаты изучения годичных колец можно использовать для оценки климатических изменений в прошлые годы. При этом необходимо учитывать возраст дерева. Обычно кольца достигают большей ширины у взрослых растений, когда прирост стебля (ствола) и в высоту, и толщину наибольший. В старости интенсивность прироста понижается и годичные кольца становятся более узкими.
Давно было подмечено, что толщина годичных колец определяется и теми условиями, в которых растет растение. Дерево, выросшее на влажных почвах, имеет широкие кольца, а выросшее на сухих песчаных — узкие.
Одно и то же годичное кольцо может быть шире с одной стороны и уже — с другой. Это зависит от ряда причин: ориентировки дерева к сторонам света, наклона ствола, наличия или отсутствия рядом растущих деревьев, а также от формы кроны.
У некоторых растений междоузлия так коротки, что, не повреждая растения, только по присутствию листьев можно определить наличие стебля, на котором они развиваются (одуванчик, подорожник). У деревьев и кустарников стебли твердые, многолетние. Одревеснение их проис
справочник школьника 485
ходит начиная со второй половины лета первого года жизни. У трав стебли нежные, в большинстве случаев отмирающие на зиму. Стебель выполняет не только проводящую (передвижение веществ во все органы растения), но и механическую функцию (обеспечивает положение тела растения в пространстве и выносит листья к свету, выдерживает значительные механические нагрузки). Кроме того, в некоторых тканях стебля отлагаются крахмал, жир и другие органические вещества.
СТРАУСЫ
Африканский страус — самая крупная из современных птиц, достигающая двух или даже двух с половиной метров высоты и 80 кг весом и живущая в саваннах и пустынях Африки и Аравии. В настоящее время с уменьшением количества диких страусов, сильно истребленных охотниками, на юге Африки их начали разводить искусственно ради мяса и красивых маховых и хвостовых перьев, идущих главным образом для украше
ния дамских шляп.
Страус всегда поражал воображение людей. В древности в странах Средиземноморья шла оживленная торговля яйцами страусов, которые употреблялись как сосуды для
вина.
Этруски импортировали позолоченные страусиные яйца из Карфагена. В те времена эти птицы еще водились в Северной Африке и Аравии. В Карфагене, а еще раньше в Древнем Египте в больших загонах содержали тысячи страусов. Помимо яиц, ценились их перья. Ими украшали свои шлемы гладиаторы.
На арене цирков Древнего Рима страусы часто выступали в антрактах между сражениями для потехи публики. На страусах ездили верхом или запрягали их в небольшие колесницы и устраивали соревнования: чья упряжка или верховая птица первой прибежит к финишу.
486
биология
Повелитель завоеванного греками Египта Птолемей Филадельф в праздничном шествии по случаю какого-то торжества ехал в карете, которую везли восемь страусов.
Домашние были в древности страусы или только прирученные? Теперь установить это с точностью невозможно. Большинство ученых склоняются к последней версии: страусы размножались в неволе, а стада в загонах пополняли пойманными на воле птицами.
Приручением и акклиматизацией страусов давно уже занимаются научные сотрудники в нашем заповеднике Аскания-Нова. Африканских страусов привезли туда в 1892 году. Через три года здесь родились первые страусята. И сейчас эти птицы размножаются в украинской степи. Правда, страусят выводят в инкубаторах.
Страус не может летать: крылья его малы, маховые перья с мягкими завитками бородками не образуют плотного опахала, грудные мускулы слабы и на грудной кости нет киля, столь характерного для всех летающих птиц. Но зато все тело страуса приспособлено к быстрому бегу: ноги у него очень длинные и сильные и оканчиваются только двумя пальцами, широкими и плоскими, точно подошвы. Из этих двух уцелевших пальцев наружный заметно меньше внутреннего и уже лишился когтя.
Дело в том, что чем меньше поверхность, которой животное соприкасается с землей, тем меньше трение, которое затрудняло бы его бег.
Сильное развитие ног имеет для страуса, как и для других крупных степных животных, двоякое значение: сильные ноги позволяют им, во-первых, странствовать по обширным пространствам скудных степных пастбищ в поисках корма и питья. И, во-вторых, быстро убегать от преследователей на открытой равнине, где крупному животному негде спрятаться. От преследования страус может резко, на большой скорости, повернуть назад, используя при повороте рыхлые перья крыла, тогда как зверь продолжает по инерции бежать вперед некоторое время.
О грозящей опасности страус узнает своевременно благодаря большим зорким глазам, причем длинная, вертикально стоящая шея играет здесь роль сторожевой башни, расширяющей видимый кругозор и без того огромной птицы. Глаз страуса в диаметре около 5 см и весит столько же, сколько мозг. Очень красиво страус ухаживает
справочник школьника
487
за страусихой. В брачный период у страуса белые перья в крыльях становятся более рыхлыми, и при частых попеременных взмахах то правым, то левым крылом кажется, будто белые шары парят над черной птицей. Он поет: глухо шипит, издает булькающие горловые звуки, зверем рычит, раздувая шею, как баллон. Получается не песнь, а рев зверя, не радующий ухо слушателя.
Но вот ухаживания самца приняты, и тогда ведет страус страусиху к выбранному для гнезда месту — ямке в песке.
Яйцо у страусов самое большое в мире — до 1.5 килограммов, а в его скорлупу можно свободно влить два с половиной десятка куриных яиц. Насиживают яйца по очереди. На 42 день появляются птенцы, но это появление они должны «заработать». Скорлупа яйца очень твердая, поэтому страусята сокрушают оболочку изнутри час, два, а бывает, и сутки. Как только птенцы обсохнут, родители уводят их от гнезда. Семьи страусов собираются в стаи, как только подрастут птенцы. Питаются в основном растительной пищей. Рождаются птенцы с покровительственной окраской, чтобы быть менее заметными в открытом пространстве. Около 8 месяцев птенцы находятся с родителями. Живут страусы до 70 лет.
Немного осталось на Земле нелетающих птиц. И одна из них — страус эму. Среди самых крупных представителей мира пернатых это вторая по величине птица. Крупнее ее только африканский страус. Ростом эму с человека и весит больше пятидесяти килограммов. Все тело птицы покрыто коричнево-серыми перьями. Только на шее выделяются два голубых голых пятна, да массивные ноги без перьев.
Весь год странствуют эму небольшими стаями по травянистым равнинам Австралии в поисках пищи. Они едят плоды и ягоды, не отказываются и от мелких животных.
В феврале или марте их небольшие стаи разбиваются на отдельные пары — наступает пора гнездования. Каждая семья сооружает из травы и листьев гнездо прямо на земле, и самка откладывает в него семь-десять яиц. Яйца крупные, сантиметров четырнадцать в длину. И весят немало — около семисот граммов каждое. Не успеет самка отложить первое яйцо, как нетерпеливый самец оттесняет ее в сторону и начинает насиживать. Целых два месяца не встает он с места и не отойдет от гнезда даже для того, чтобы
488
биология
поесть. Остальные яйца самка вынуждена откладывать прямо на голую землю около гнезда, и самец, не вставая, закатывает их под себя ногами. Самец-страус — заботливый отец. Когда птенцы наконец выведутся, он внимательно охраняет их, а мать свирепо отгоняет прочь.
Птенцы эму совсем не похожи на своих родителей. Тело их украшают широкие полосы. Две из них проходят по спине, а две по бокам. Это хорошо маскирует птенцов, и малыши почти незаметны среди травы. Пройдет целых два года, прежде чем они станут взрослыми птицами и обзаведутся собственными семьями.
Эму — птица довольно любопытная. Она обязательно подойдет к незнакомому предмету, животному и даже человеку и будет рассматривать то, что ее заинтересовало, своими большими бледно-коричневыми глазами.
Эти длинногие птицы очень быстро бегают и прекрасно плавают, хорошо переносят неволю и безо всяких осложнений размножаются в зоопарках.
В настоящее время существует единственный вид эму. Но при изучении их ископаемых остатков установлено, что сто тысяч лет тому назад в Австралии и Тасмании существовало несколько видов этих огромных птиц.
СТРЕСС — состояние напряжения, возникающее у человека и животных под влиянием сильных воздействий. При любом воздействии различных экстремальных факторов, как физических (жара, холод, травма и др.), так и психических (опасность, конфликт, радость), в организме возникают однотипные биохимические изменения, направленные на преодоление действия этих факторов путем адаптации организма к предъявленным требованиям.
Факторы, вызывающие состояние стресса, основоположник учения о нем Г.Селье назвал стрессорами, а совокупность изменений, происходящих в организме под действием стрессов, — адаптационным синдромом, который часто трактуют как клиническое проявление стресса.
У человека одинаковый по интенсивности стресс может быть вызван как серьезной опасностью, так и творческой удачей. Без некоторого уровня стресса никакая активная деятельность невозможна, и полная свобода от стресса, по утверждению Селье, равнозначна смерти.
справочник школьника
489
Таким образом, стресс может быть не только вреден, но и полезен для организма: он мобилизует его возможности, повышает устойчивость к отрицательным воздействиям (инфекциям, кровопотере), может приводить к облегчению течения и даже полному исчезновению многих соматических заболеваний (аллергия, бронхиальная астма и др.). Вредный стресс снижает сопротивляемость организма, вызывает возникновение и ухудшение течения этих заболеваний. Селье полагал, что болезни, возникающие вследствие стресса, обусловлены либо его чрезмерной интенсивностью, либо неадекватной реакцией гормональной системы на действие стрессора. Важное значение для характера последствий действия (положительного или отрицательного) стресса на организм имеют поведенческие реакции на стрессовую ситуацию. Активный поиск способов ее изменения способствует устойчивости организма и не ведет к развитию заболеваний. При отказе от активного поиска фаза сопротивления организма переходит в фазу истощения и в тяжелых случаях может привести организм к гибели. Индикатором этих типов поведения и важным механизмом их регуляции является головной мозг. Таким образом, нервная система определяет характер реагирования организма на стресс.
Стрессовые ситуации влияют и на организм растений (засуха, холод, изменение светового режима). В этих экстренных случаях растение начинает активно сопротивляться, изменяя работу организма на клеточном и организменном уровне.
СТРИЖ ЧЕРНЫЙ
В нашей стране область распространения черного стрижа довольно велика. Эти птицы населяют большую часть европейской территории России и до Байкала повсеместно. Издавна стрижи стали селиться по соседству с человеком. Здесь они гнездятся в щелях, под карнизами, крышами зданий. Гнездо стрижа напоминает маленькое блюдце, оно сделано из пуха, ваты, кусочков лис
490 биология
тьев, травинок, то есть из всего того, что птицы могут поймать в воздухе. Весь этот строительный материал они скрепляют своей клейкой слюной. Оно получается довольно прочным и хорошо сохраняется на следующий год. Питаются стрижи исключительно летающими насекомыми, которых они умело ловят в воздухе. Добычу свою собирают в глоточный мешок, склеивая отдельных букашек слюной. Охота возможна только в теплые, ясные дни. Холодная и дождливая погода представляет большую опасность для стрижей — угрожает бескормицей.
Еще тяжелей стрижам, когда в гнезде птенцы: тем приходится голодать вместе с родителями, и капризы погоды выработали у них специальные приспособления, чтобы переживать голодание.
В «нелетную» погоду птенцы резко меняют свое поведение: перестают требовать корм, лежат в гнезде почти неподвижно, температура их тела понижается, и за счет этого уменьшаются потери энергии. Такая особенность физиологии стрижат и позволяет им выжить, переждать непогоду.
А когда приходит тепло и солнце, молодежь «оживает» и снова беспрестанно просит корм. За два-три дня вес стрижат восстанавливается и даже увеличивается. Оба родителя вылетают из гнезда еще до рассвета и до самой темноты ловят добычу. Необычайно широкий рот, сильные крылья, хорошо развитое зрение и неутомляемость в полете позволяют им делать это с большим успехом — к одному кормлению каждая птица приносит более пятидесяти различных мелких насекомых, среди которых немало вредителей леса и сельского хозяйства.
Стрижи давно живут рядом с человеком, тем не менее многие стороны их жизни остаются скрытыми от наших глаз. Места для гнезд они выбирают самые потаенные и недоступные.
Еще одна загадка стрижей. Родители приносят пищу птенцам в комке, то есть молодые за всю свою гнездовую жизнь ни разу не видят летающих насекомых и, разумеется, не знают, как их ловить. Каким образом они добывают корм, вылетев из гнезда? К тому же известно, что, раз покинув дом, стрижата уже не возвращаются туда. Значит, они должны научиться ловить букашек и мошек в первые
справочник школьника
491
часы после вылета, так как стремительный полет стрижей требует больших затрат энергии.
Изучение поведения стрижей в период вылета молодых позволило в какой-то мере ответить на этот вопрос. Птенцы учатся у взрослых. После вылета молодые с пронзительным свистом носятся за родителями, очень вероятно, что именно в этот момент они перенимают приемы добывания корма.
Никому и никогда не приходилось видеть стрижа, садящегося на землю; вероятно, в ходе всей своей жизни он никогда «не приземляется», проводит большую ее часть в полете и не только охотится на лету, но и даже пьет: птица захватывает воду, скользя над самой гладью реки или озера. До сих пор даже среди орнитологов бытует мнение, что стрижи не могут подняться в воздух с горизонтальной поверхности. Однако это не так. Да, они не могут разбежаться или подпрыгнуть перед взлетом, как обычно делают другие летающие птицы. Ноги стрижа — короткие крючочки — бесполезны при этом. Стрижи успешно взлетают с земли, отталкиваясь крыльями. Способность поднимать крылья и резко ударять ими вырабатывается еще у птенцов. Первоначально крылья они используют в качестве средства защиты.
Прилетая весной с юга, стрижи почти всегда занимают свои прошлогодние гнезда. Для птиц, гнездящихся на домах, поиски «своего» места усложняются тем, что гнезда, расположенные под крышей по периметру дома, все очень похожи друг на друга. И все-таки стрижи никогда не ошибаются.
В конце июля птенцы подрастают и становятся похожими на родителей, только у молодых остаются пока на перышках белые каемки да вес тела больший, чем у родителей. Жировые запасы необходимы им на первые часы самостоятельной жизни.
Покинув гнезда, взрослые и молодые птицы сразу устремляются на юг. Улетают стрижи как-то незаметно, исподволь, в конце августа, задолго до холодов. И часто бывает, что держится теплая солнечная погода, а стрижей уже нет
492
биология
СУСТАВ
Различают неподвижные, малоподвижные и подвижные соединения костей, или суставы. Подвижность костей скелета обеспечивают истинные суставы, которые характеризуются наличием полости между сочленяющимися костями. Сочленяющиеся концы костей покрыты гиалиновым хрящом толщиной 0.2—0.6 мм. Этот хрящ эластичен, имеет гладкую блестящую поверхность, что значительно уменьшает трение между костями и тем самым облегчает их движение.
Область сочленения костей окружена суставной сумкой (кажулой) из очень плотной соединительной ткани. Наружный, фиброзный слой кажулы крепкий и прочно соединяет между собой сочленяющиеся кости. Внутренний слой кажулы покрыт синовиальной оболочкой, выстилающей полость сустава. Синовиальная жидкость, находящаяся в полости сустава, действует как смазка и также способствует уменьшению трения. Снаружи сустав укреплен связками. Некоторые суставы (тазобедренный, коленный и др.) укреплены связками и внутри. Края сумки вместе со связками прирастают к костям и герметически закрывают полость сустава.
В полости некоторых суставов находятся мениски из соединительной ткани и хряща, они повышают соответствие сочленяющихся поверхностей.
Давление в суставе ниже атмосферного (отрицательное давление). Это препятствует расхождению костей и придает суставу прочность.
Схема строения сустава и движения в локтевом суставе.
справочник школьника
493
СУТОЧНЫЕ РИТМЫ — изменения инте_нсивности и характера биологических процессов и явлений, повторяющиеся с суточной периодичностью. Суточные ритмы свойственны большинству биохимических и физиологических процессов (частота деления клеток, колебания температуры тела, интенсивность обмена веществ и т.д.), с ними связана суточная ритмичность активности животных, положение листьев и лепестков у растений.' У человека отмечено много физиологических функций, имеющих суточные ритмы. Они обнаружены и у отдельных клеток многоклеточных организмов. Ядро, по-видимому, играет доминирующую роль в ритмической активности клетки. У животных обнаружены центры в мозге, синхронизирующие суточные ритмы органов и клеток друг с другом и с изменениями внешней среды. При нарушении естественг ного ритма среды суточные ритмы разных физиологических функций теряют синхронность. Особенность суточных ритмов необходимо учитывать при искусственном разведении растений, при полетах в космос. Резкое нарушение суточных ритмов приводит к возникновению изменений в организме.
СФАГНОВЫЕ МХИ- лиственные мхи.
Летом, когда жаркое солнце подсушит болота, появляются среди редких осинок и березок островки снега. Загадка этих снежных островков разгадывается просто. Это мох сфагнум высох от жары и вместо салатового цвета приобрел белый.. Недаром его так и называют — белый мох. Но растение не погибло, просто пережидает неблагоприятные для себя условия. А пройдет дождь — и мох как губка впитает в себя влагу и снова станет прежним. Из всех мхов только сфагнум имеет такой цвет.
На первый взгляд сфагнум выглядит очень просто: один стебелек, от которого отходят листочки. Но это не так. То, что кажется листочками, на самом деле веточки. Чем выше по стеблю располагаются веточки, тем скученнее они к верхушке. А на самом верху собираются они в плотный пучок. Листья у сфагнума — мельчайшие чешуйки. Если рассмотреть их под микроскопом, то можно
494
биология
заметить любопытную особенность. Лист словно зеленая сетка с белыми ячейками. Живые клетки — ярко-зеленые, а белые ячейки — это мертвые, пустые клетки. Они словно цистерны для воды. Во время дождя впитывают воду, и растение станет зеленоватым, а когда пустые, то в них воздух, и растение сразу принимает беловатую окраску.
Среди высших растений мхи — самые примитивные и самые мелкие. У них нет настоящих корней, стебли и листья устроены просто. Роста мхи небольшого — несколько миллиметров, реже сантиметров. А листья у некоторых видов настолько малы, что рассмотреть их можно лишь под микроскопом.
Круглый год мхи зеленые. Но самые добрые времена наступают для них, когда идет дождь. Сколько же времени может находиться мох сухим? Оказывается, несколько лет. Можно даже вынуть растение из гербария, напоить водой, и оно сразу оживет.
Любят мхи сосняки и ельники. А вот в лиственных лесах лишь небольшие островки. Мхи не уживаются с этими деревьями.
Во время войны сфагнум партизаны использовали вместо ваты, и отчасти он заменял йод: в ранах не развивались гнойные бактерии, так как во мху содержится сфагнол — такое же дезинфицирующее средство, как карболовая кислота. Поэтому на сфагновых болотах выделяющийся сфагнол препятствует развитию гнилостных бактерий. Известно много случаев, когда при торфяных разработках в толще торфа находили неразложившиеся трупы животных. Так, в Англии однажды был найден провалившийся в болото несколько веков назад закованный в латы рыцарь вместе с лошадью.
СЫВОРОТКА КРОВИ — жидкая часть крови, отделяемая от кровяного сгустка после свертывания крови вне организма. По составу почти тождественна плазме крови, но в отличие от нее не содержит фибриноген (белок, участвующий в свертывании крови). Из сыворотки крови иммунизированных определенными антигенами животных и людей (доноров) или переболевших получают путем ее очистки и концентрирования иммунные сыворотки, применяемые для профилактики и диагностики болезней.
справочник школьника
495
т
ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ
На основе физиологических процессов многие организмы могут в определенных пределах менять температуру своего тела. Эта способность называется терморегуляцией.
Обычно терморегуляция сводится к тому, что температура тела поддерживается на более постоянном уровне, чем температура окружающей среды. Более разнообразны по способностям к терморегуляции животные. Все животные делятся по этому признаку на пойкилотермных — с переменной температурой и гомойотермных — теплокровных животных.
Настоящие гомойотермные животные — большинство птиц и млекопитающих. Все остальные организмы пойки-лотермные. Однако среди них некоторые способны к терморегуляции при определенных условиях. Шмели, бражники, крупные вараны, некоторые рыбы (например, тунцы) могут повышать температуру тела в периоды высокой мышечной активности.
Особенно совершенны механизмы терморегуляции у гомойотермных животных. Они способны к химической и физической терморегуляции. Химическая терморегуляция — способность регулировать теплопродукцию за счет изменений обмена. У млекопитающих есть специальная ткань, «ответственная» за теплопродукцию, — бурый жир. В митохондриях клеток этой ткани при клеточном дыхании не синтезируется АТФ, а вся энергия рассеивается в виде тепла.
Физическая терморегуляция — способность регулировать теплоотдачу. В ней участвуют изменения морфологии, поведение и физиологические реакции. Например, зимой
496
биология
у птиц увеличивается масса перьев. Многие животные к зиме накапливают жир, и подкожный жировой слой обеспечивает теплоизоляцию. В выступающих или поверхностных частях тела у ряда животных (например, в ластах китов, в лапах некоторых птиц) есть замечательное приспособление — «чудесная сеть». Это сплетение сосудов, в котором вены тесно прижаты к артериям. Текущая по артериям кровь отдает тепло венам, оно возвращается к телу, а артериальная кровь поступает в конечности охлажденной. При этом конечности, по существу, пойкилотермны, зато температуру остального тела можно поддерживать с меньшими затратами энергии.
Чтобы снизить температуру, животные используют испарение жидкости с поверхности тела. У человека для этого служит потоотделение, у собак и многих птиц — учащенное дыхание; некоторые сумчатые в жару обмазывают шкуру обильной слюной.
У животных есть разнообразные поведенческие адаптации к температуре. Пожалуй, наибольшее значение они имеют для животных пустыни, где днем поверхность почвы может нагреваться до 60°— 70°С. Днем насекомые, рептилии и млекопитающие проводят жаркое время, зарывшись в песок или спрятавшись в норы: в глубине почвы температура не так резко колеблется и не такая высокая.
Для наземных сообществ характерна широтная зональность — закономерная смена одних сообществ другими при продвижении от экватора к полюсам. Экваториальную зону занимают вечнозеленые влажные леса. По мере удаления от экватора они сменяются саваннами, пустынями, затем следуют степи умеренного пояса, листопадные леса умеренного пояса, северные хвойные леса, зона тундр и, наконец, холодные пустыни.
Соответственно для каждой зоны характерна своя приспособленность к данным температурным показателям у растений. Меняются сроки опадения листвы и созревания плодов, качество древесины. Морозоустойчивость связана с биохимическими процессами, происходящими в клетках растений. Происходит замена воды сложными органическими веществами, чтобы не полопались клетки от мороза.
У животных баланс между уровнем теплопродукции (образование энергии) и теплоотдачи контролирует центр терморегуляции, который является частью системы цент
справочник школьника 497
ров гипоталамуса. Центр терморегуляции воспринимает сигналы терморецепторов кожи и подкожных тканей и термочувствительных нейронов гипоталамуса и осуществляет коррекцию температуры тела. Раздражение периферических холодовых терморецепторов сопровождается увеличением теплопродукции, главным образом благодаря интенсивному обмену веществ, появлению холодовой дрожи и уменьшению теплоотдачи за счет сужения кожных и подкожных кровеносных сосудов. У млекопитающих в терморегуляции принимают участие железы внутренней секреции.
Рефлекторные механизмы терморегуляции. У человека существуют специальные нервные и гуморальные механизмы терморегуляции.
Химическая терморегуляция происходит благодаря непосредственным влияниям нервных импульсов на уровень образования тепла в мышцах и внутренних органах. Параллельно с этим происходит и перераспределение крови -основного переносчика тепла в организме — путем расширения или сужения сосудов кожи, увеличения или уменьшения отделения пота.
Регуляция постоянства температуры тела и обмен веществ осуществляется высшим отделом центральной нервной системы — корой головного мозга. Наблюдения на людях показали, что изменения теплоотдачи могут возникать по сигналам из внешней среды, при некоторых психических состояниях.
ТЕРРИТОРИАЛЬНОЕ ПОВЕДЕНИЕ животных, в широком смысле — все многообразие способов активного рассредоточения в пространстве особей или их группировок, слагающих данную локальную популяцию вида. В основе активного рассредоточения (территориальности) лежит конкуренция из-за пространства со всеми его ресурсами (убежища, пища, особи противоположного пола и т.д.). Конкуренция порождает взаимный антагонизм, который проявляется во взаимном избегании — путем сохранения между особями индивидуальных дистанций (например,, в колониях сидячих усоногих ракообразных) или за счет деления местности на индивидуальные, семейные или групповые участки. Влекоторых случаях антаго
498 биология
низм приводит к уничтожению себе подобных и уменьшению плотности популяции. Групповую территорию охраняют от соседей либо чаще всего самцы, либо большинство (рабочие муравьи, трутни у пчел). Для большинства животных характерны сезонные территории, удерживаемые только в период размножения. Особи, не способные удержать территорию, исключаются из размножения, они в большей степени подвержены смертности. Таким образом, территориальное поведение ограничивает число реальных производителей, снижая плотность популяции и уровень ее самовоспроизведения, и тем самым сдерживает чрезмерный рост ее численности. Возможно, территориальное поведение возникло в ходе филогенеза как механизм регуляции пищевых потребностей популяции. В узком смысле под территориальным поведением понимают набор сигнальных средств, обеспечивающих рассредоточение и регулирующих отношения владельцев соседних или частично перекрывающихся участков обитания. Эти сигналы, различные у разных видов, могут быть контактными и отдаленными (пение птиц, вой волков, стрекотание кузнечиков и т.д.). Набор зрительных и осязательных угрожающих сигналов (вплоть до открытой агрессии и драки) используется при столкновении соседей на общей границе и территории. Для маркирования границ используются разнообразные пахучие вещества.
ТИПЫ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ- типы высшей нервной деятельности, комплекс основных врожденных и приобретенных индивидуальных свойств нервной системы человека и животных, определяющих различия в поведении и отношении к одним и тем же воздействиям внешней среды. Понятие о типах нервной системы введено И.П.Павловым (1927 г.). В основу классификации легли представления о силе, уравновешенности и подвижности процессов возбуждения и торможения. И.П.Павлов выделил и охарактеризовал четыре главных типа нервной системы.
Сильный неуравновешенный тип характеризуется быстрой выработкой положительных (возбудительных) условных рефлексов, в то время как тормозные условные рефлексы формируются с большим трудом; у животных этого
справочник школьника
499
типа вегетативные функции после их нарушения восстанавливаются длительно и неровно.
Для сильного уравновешенного инертного типа характерно медленное образование положительных и тормозных условных рефлексов, после закрепления в определенный стереотип условные рефлексы сохраняют значительную устойчивость; реакции приспособляемости и восстановления вегетативных процессов протекают медленно. У сильного уравновешенного подвижного типа положительные и тормозные условные рефлексы быстро образуются и легко трансформируются при смене раздражителя. Для животных этого типа свойственна легкая приспособляемость вегетативных функций к изменениям в окружающей среде, быстрое и полное восстановление их после устранения факторов, вызвавших нарушение.
Слабый тип характеризуется слабыми возбудительными и тормозными процессами, условные рефлексы вырабатываются с большим трудом, а образовавшиеся — легко тормозятся. Вегетативные процессы протекают вяло, легко нарушаются, трудно и неполно восстанавливаются.
У человека кроме общих типов нервной системы И.П.Павлов выделил специальные типы, характеризующие воздействие первой и второй сигнальных систем и соотношение между ними:
1) Тип мыслительный, с преобладанием второй сигнальной системы над первой.
2) Тип художественный, с преобладанием первой сигнальной системы.
3) Тип средний, когда обе сигнальные системы представлены в равном соотношении.
Неврозы и психопатические заболевания чаще возникают у представителей сильного неуравновешенного и слабого тйпа нервной системы.
ТКАНЕВАЯ ЖИДКОСТЬ И ЛИМФА
Находясь в кровеносных сосудах, кровь непосредственно не соприкасается с клетками органов и тканей. Тонкая стенка капилляров отделяет кровь от тканевой жидкости, находящейся в межклеточном пространстве. Это и есть истинная внутренняя среда организма. Клетки по
500 биология
глощают из нее кислород и питательные вещества и отдают в нее углекислый газ и продукты обмена.
Тканевая жидкость по своему составу отличается от крови. В ней почти нет белков, тогда как в крови их до 7%. Жидкая часть крови непрерывно просачивается в межклеточные пространства и приводит в движение тканевую жидкость. Значительная часть этой жидкости, вышедшей из крови, здесь же возвращается в кровь, проникая через тонкие стенки мельчайших кровеносных капилляров. Однако часть этой жидкости, не успевшая вернуться в кровь, собирается между клетками тканей.
В межклеточных пространствах начинаются лимфатические капилляры. В них из тканей жидкости образуется лимфа. Лимфа оттекает по самостоятельным сосудам. Эти сосуды соединяются во все более крупные и, наконец, впадают в большие вены около сердца. Так лимфа соединяется с кровью. По своему составу лимфа похожа на плазму крови, но более жидкая. В лимфатические сосуды кишечника всасываются жиры пищи. Поэтому при употреблении жирной пищи лимфа становится молочно-белой. Лимфа движется очень медленно: в крупных лимфатических сосудах скорость ее движения составляет 0.3 мм/с. По ходу сосудов расположены лимфатические узлы, в которых лимфа обогащается лимфоцитами. В лимфатических узлах происходит обезвреживание микробов и чужеродных веществ путем фагоцитоза и образования антител.
Наиболее крупные лимфатические узлы находятся в подколенных, паховых, подмышечных, поясничных, шейных областях. Особое значение имеют лимфатические узлы и миндалины пищеварительного канала. Семь миндалин в виде кольца расположены в ротовой полости вокруг зева. Миндалины представляют собой лимфоидные скопления. Здесь, в миндалинах, разыгрывается первый бой между микробами и защитными веществами организма. При ангине, дифтерите, скарлатине в первую очередь наступает воспаление миндалин. У ослабленных детей с пониженной сопротивляемостью организма к инфекциям миндалины хронически воспалены. Увеличение миндалин, называемых аденоидами, закрывает выход из полости носа, затрудняет дыхание и акт еды.
справочник школьника
501
Внутренняя среда организма
Внутренняя среда Состав Местонахождение Источник и место образования Функции
Кровь Плазма (50— 60% объема крови): вода 90—92%, белки 7%, жиры 0.8%, глюкоза 0.12%, мочевина 0.05%, минеральные соли 0.9% Кровеносные сосуды: артерии, вены, капилляры За счет по-гл ощения белков, жиров и углеводов, а также минеральных солей пищи и воды Взаимосвязь всех органов организма в целом с внешней средой; питательная (доставка питательных веществ), выделительная (выделение продуктов диссимиляции, СОг из организма); защитная (иммунитет, свертывание); регуляторная (гуморальная)
Форменные эле ме нты (40-50% от объема крови): эритроциты, лейкоциты, тромбоциты Плазма крови Красный костный мозг, селезенка, лимфатические узлы Транспортная — эритроциты транспортируют Ог и частично СОг; защитная — лейкоциты (фагоциты) обезвреживают болезне-1 творные микроорганизмы; тромбоциты обеспечивают свертывание крови
Тканевая жидкость Вода, растворенные в ней питательные органические и неорганические вещества, 02, СО2, продукты диссимиляции, выделившиеся из клеток Промежутки между клетками всех тканей За счет плазмы крови и конечных продуктов диссимиляции Является промежуточной средой между кровью и клетками организма. Переносит из крови в клетки органов Ог, питательные вещества, минеральные соли, гормоны. Возвращает в кровяное русло через лимфу воду, продукты диссимиляции. Переносит в кровяное русло СО2, выделившийся из клеток
502
биология
Внутренняя среда Состав Местонахождение Источник и место образования Функции
Лимфа Вода, растворенные в ней продукты распада органических веществ Лимфатическая система, состоящая из лимфатических капилляров, заканчи-вающихся мешочками, и сосудов, протоки которых впадают в полые вены кровеносной системы За счет тканевой жидкости, всосавшейся через мешочки на концах лимфатических капилляров Возвращение в кровяное русло тканевой жидкости. Фильтрация и обеззараживание тканевой жидкости, которая осуществляется в лимфатических узлах, где вырабатываются лимфоциты
ТКАНИ — это группа клеток и межклеточное вещество, объединенные общим строением, функциями и происхождением.
Растительные ткани
Название ткани Строение Местонахождение Функции
Образовательная
1. Верхушечная Молодые тонкостенные клетки с крупным ядром и густой цитоплазмой, делятся путем митоза Почки побегов, кончики корней Рост органов в длину благодаря делению клеток, образование тканей корня, стебля, листьев, цветков
2. Боковая (камбий) Между древесиной и лубом стеблей и корней Рост корня и стебля в 'толщину; камбий внутрь откладывает клетки древесины, наружу — клетки луба
справочник школьника
503
Название ткани Строение Местонахождение Функции
Покровная
1. Кожица (эпидерма) Плотно сомкнутые живые клетки с утолщенной наружной стенкой и устьицами Покрывает листья, зеленые стебли, все части цветка Защита органов от высыхания, колебаний температуры, повреждений
2.Пробка Мертвые клетки, стенки пропитаны жироподобным веществом суберином Покрывает зимующие стебли, клубни, корневища
3. Корка (покровный комплекс) Много слоев пробки и других мертвых тканей Нижняя часть стволов деревьев
Проводящая
1. Сосуды Полые трубки с одревесневающими стенками и отмершим содержимым Древесина (ксилема), проходящая вдоль корня, стебля, жилки листьев Проведение воды и минеральных веществ из почвы в корень, стебель, листья, цветки
2. Ситовидные трубки Вертикальный ряд живых клеток с ситовидными поперечными перегородками Луб (флоэма), расположенный вдоль корня, стебля, жилки листьев Проведение органических веществ из листьев в стебель, корень, цветки
3. Проводящие сосудисто-волокнистые пучки Комплекс из древесины и луба в виде отдельных тяжей у трав и сплошного массива у деревьев Центральный цилиндр корня и стебля; жилки листьев и цветков Проведение по всей древесине воды и минеральных веществ; по лубу — органических веществ; укрепление органов, связь их в единое целое
Механическая
Волокна Длинные клетки с толстыми, одревесневающими стенками и отмершим содержимым Вокруг проводящих сосудистоволокнистых пучков Укрепление органов растения благодаря образованию каркаса
504
биология
Название ткани Строение Местонахождение Функции
Основная
1. Ассимиляционная Столбчатая и губчатая ткань с большим количеством хлоропластов Мякоть листа, зеленые стебли Фотосинтез, газообмен
2. Запасающая Однородные тонкостенные клетки, заполненные зернами крахмала, белка, каплями масла, вакуолями с клеточным соком Корнеплоды, клубни, луковицы, плоды, семена Отложение в запас белков, жиров, углеводов (крахмал, сахар, глюкоза, фруктоза)
Группы тканей человеческого организма
Виды тканей Строение Местонахождение Функции
Эпителий
1. Плоский Поверхность клеток гладкая. Клетки плотно примыкают друг к другу Поверхность кожи, ротовая полость, пищевод, альвеолы, капсулы нефронов Покровная, защитная, выделительная (газообмен, выделение мочи)
2. Железистый Железистые клетки вырабатывают секрет Железы кожи, желудок, кишечник, железы внутренней секреции, слюнные железы Выделительная (выделение пота, слез), секреторная (образование слюны, желудочного и кишечного сока, гормонов)
3. Мерцательный (ресничный) Состоит из клеток с многочисленными волосками (ресничками) Дыхательные пути Защитная (реснички задерживают и удаляют частицы пыли)
Соединительная
1. Плотная Группы волокнистых, плотно лежащих клеток без межклеточного вещества Собственно кожа, сухожилия, связки, оболочки кровеносных сосудов, роговица глаза Покровная, защитная, двигательная
справочник школьника
505
Виды тканей Строение Местонахождение Функции
2. Рыхлая Рыхло расположенные волокнистые клетки, переплетающиеся между собой. Межклеточное вещество бесструктурное Подкожная жировая клетчатка, околосердечная сумка, проводящие пути нервной системы, связки Соединяет кожу с мышцами, поддерживает органы в организме, заполняет промежутки между органами, осуществляет терморегуляцию тела
3. Хрящевая Живые круглые или овальные клетки, межклеточное вещество плотное, упругое, прозрачное Межпозвоночные диски, хрящи гортани, трахеи, ушная раковина, поверхность суставов Сглаживание трущихся поверхностей костей, защита от деформации дыхательных путей, ушных раковин
4. Костная Живые клетки с длинными от-росткамй, соединенные между собой, межклеточное вещество — неорганические соли Кости скелета Опорная, двигательная, защитная
5. Кровь Жидкая соединительная ткань, состоит из форменных элементов (клеток) и плазмы (жидкость с растворенными в ней органическими и минеральными веществами) Кровеносная система всего организма Разносит Ог и питательные вещества по всему организму. Собирает СО2 и продукты диссимиляции. Обеспечивает постоянство внутренней среды, химический и газовый состав организма. Защитная (иммунитет). Регуляторная (гуморальная)
Мышечная
1. Попе-речно-полоса-тая Многоядерные клетки цилиндрической формы до 10 см длины, исчерченные поперечными полосами Скелетные мышцы, сердечная мышца Произвольные движения тела и его частей, мимика лица, речь. Непроизвольные сокращения (автома-тия) сердечной мышцы для проталкивания крови через камеры сердца. Имеет свойства возбудимости, проводимости и сократимости
506
биология
Виды тканей Строение Местонахождение Функции
2.Гладк ая Одноядерные клетки до 0.1 мм длины с заостренными концами Стенки пищеварительного тракта, кровеносных сосудов, мышцы кожи Непроизвольные сокращения стенок внутренних полых органов, поднятие волос на коже
Нервная
Нервные клетки (ней-роны) Тела нервных клеток, разнообразные по форме и величине, до 0.1 мм в диаметре Образуют серое вещество головного и спинного мозга Высшая нервная деятельность. Связь организма с внешней средой. Центры условных и безусловных рефлексов
Короткие отростки нервных клеток — дендриты — ветвящиеся выросты цитоплазмы Соединяются с отростками соседних клеток Передают возбуждение с одного нейрона на другой, устанавливая связь между всеми органами тела
Нервные волокна — аксоны — выросты нервных клеток до 1 м длины. Снаружи покрыты оболочкой из со-единительной ткани. В органах заканчиваются ветвистыми нервными окончаниями Нервы периферической нервной системы, которые иннервируют все органы тела Проводящие пути нервной системы. Передают возбуждение от нервной клетки к периферии по центробежным нейронам; от рецепторов (иннервируемых органов) — к нервной клетке по центростремительным нейронам. Вставочные нейроны передают возбуждение с центростремительных (чувствительных) нейронов на центробежные (двигательные)
ТОКСИНЫ (в переводе — яд) — ядовитые вещества, образуемые некоторыми микроорганизмами, растениями и животными. По химической природе — полипептиды и белки, обладают антигенными свойствами. Наиболее изучены микробные токсины, среди которых различают экзо-и эндотоксины. Экзотоксины (простые белки) образуются патогенными бактериями и выделяются в окружающую среду во время их роста, а также некоторыми бактериями токсины выделяются в окружающую среду после гибели и
справочник школьника
507
лизиса бактериальных клеток. Все экзотоксины обладают высокоспецифическими действиями. Некоторые вызывают столбняк, ботулизм, дифтерию (дифтерийный токсин).
Эндотоксины (сложные белки — комплексы липополисахаридов с белками) находятся в наружных слоях клеточных стенок многих бактерий. К важнейшим эндотоксинам относятся токсины брюшного тифа, дизентерии и др.
Из токсинов животного происхождения наиболее изучены белковые токсины пчелиного и змеиного ядов, а также яда некоторых пауков и скорпионов.
Действие токсинов на организм может быть различным. Нейротоксины (тайпотоксины из яда австралийского тайпана) блокируют нервную передачу. Цитотоксины (некоторые токсины змеиных ядов) действуют как гидролитические ферменты, разрушают клеточные мембраны и вызывают разрушение (лизис) различных клеток, в том числе эритроцитов, отчего некоторые из них называют гемолизинами. Токсины-ингибиторы (например, дифтерийный токсин) подавляют активность определенных ферментов в клетке и нарушают таким образом процессы обмена веществ. Из токсинов можно получить неядовитые анатоксины, применяемые для выработки иммунитета к токсинам.
ТОРМОЖЕНИЕ — активный нервный процесс, результатом которого является ослабление или подавление процесса возбуждения. В центральной нервной системе имеет место не только процесс возбуждения. В деятельности всех отделов центральной нервной системы играет важнейшую роль и процесс торможения. Торможение участвует в осуществлении любого рефлекторного акта. Например, чтобы условный рефлекс у животного не ослабел и, наконец, совсем не прекратился, необходимо время от времени, а иногда после каждого выступления на арене цирка животных подкреплять его врожденным рефлексом (корм). Без этого условный рефлекс угаснет — наблюдается так называемое торможение рефлекса. Подобное торможение наблюдается также при появлении новых сильных раздражителей: если, например, вызвав у собаки каким-либо образом слюноотделительный рефлекс, сейчас же после начала отделения слюны произвести сильный звук,
508
биология
то слюноотделение прекращается. Торможение условных рефлексов имеет важное значение. Благодаря возможности торможения одних условных рефлексов и возникновения других животное, попадая в другую, необычную для него обстановку, может быстро реагировать, принимать сложные решения для ответной реакции. И.П.Павлов выделил внешнее и внутреннее торможение, а также охранительное торможение (сон), предохраняющее нервные центры от чрезмерно сильного раздражения или переутомления.
ТРАНСПИРАЦИЯ — физиологическое испарение воды растением. Главный орган транспирации — лист, испаряющий воду через устьица. Внутри листа водяной пар по межклетникам проходит к устьицам и испаряется главным образом через них. Особенно много воды испаряют молодые листья.
Отчасти транспирация может происходить через кутикулу. Кутикула — восковой слой, покрывающий эпидермис листьев и стеблей. Интенсивность испарения через кутикулу ниже устьичной в 10—20 раз. Вместе с корневым давлением транспирация обеспечивает постоянный ток воды через корни, стебли и листья, из почвы в атмосферу. Транспирация регулирует водный и температурный режим растения, предотвращает перегрев листа. Разные растения испаряют разные количества воды. При разных условиях даже одно и то же растение испаряет разные количества воды. Например, в тени воды испаряется меньше, чем при солнечном освещении; при сильном сухом ветре испарение идет сильнее, чем в тихую погоду.
Испарение зависит от окружающих условий и состояния устьиц. Если растениям достаточно воды, устьица открыты днем и ночью. Процесс испарения листьями отличается от испарения воды с какой-либо поверхности. У растений испарение регулируется открыванием и закрыванием устьиц.
ТУТОВЫЙ ШЕЛКОПРЯД — бабочка семейства настоящих шелкопрядов. Родиной этой белой бабочки средней величины считают Китай, где уже за четыре тысячелетия до нащих дней занимались шелководством. В диком состо-
справочник школьника
509
янии эта бабочка в настоящее время уже не встречается, и только на Гималаях были найдены ее близкие родичи. Из Китая шелководство еще в древние времена про-никло в Индию, Японию, Азию, Персию. члаЖ В странах Европы шелководство появи-лось в VIII веке и особенно сильно разви-валось в Италии. /Ш-
Ценный продукт, доставляемый шел- Alwir' ковичным червем, по своей природе впол- /Отд
не соответствует тем шелковым паутинам, 01л которые выпускают гусеницы других бабо- *
чек в различных случаях жизни.
Для выращивания гусениц делают специальные этажерки с парусиновыми полками. Гусеницы питаются только листьями тутового дерева. Поэтому распространение шелководства связано с местами произрастания тутового дерева (шелковицы). Перед периодом окукливания личинки много едят, едят днем и ночью, в любом положении: стиснутые соседями, лежа на боку. За сутки поедают столько зелени, сколько сами весят. Но вот настал момент плетения кокона, чтобы внутри его произошло превращение в бабочку. Весь материал, который пошел на плетение кокона, состоит из одной непрерывной нити длиной от 300 до 3 000 метров. Отбор и селекция шелкопряда постоянно направлены на улучшение качества нити, ее длины. За долгое время разведения их человеком эти бабочки разучились летать. Они лишь трепещут крыльями, которые слишком слабы, чтобы поднять их в воздух.
Основные центры шелкопрядства — Средняя Азия и Закавказье. Долгое время, стремясь сохранить монополию страны на производство шелка, китайские власти карали смертной казнью попытку вывоза грены (яиц) шелкопряда, а также шелковичных червей или взрослых насекомых за пределы страны.
510
биология
У
УГЛЕВОДЫ — органические вещества, состоящие из углерода, водорода, кислорода. Все углеводы разделяются на две группы:
Моносахариды
Эти углеводы называются простыми сахарами. Состоят из одной молекулы и представляют собой твердые кристаллические вещества, растворимые в воде. Глюкоза — первичный источник энергии — находится в крови. Снижение ее количества в крови влечет за собой немедленное нарушение жизнедеятельности нервных и мышечных клеток, иногда сопровождаемое судорогами или обморочным состоянием. Уровень содержания глюкозы в крови регулируется сложным механизмом работы нервной системы и желез внутренней секреции. Глюкоза входит в структуры почти всех клеток органов и тканей, регулирует осмотическое давление (осморегуляция — процесс, обеспечивающий относительное постоянство концентрации активных веществ во внутренней среде клетки, в организме).
Фруктоза широко распространена в природе. В большом количестве в свободном виде встречается в плодах, поэтому ее часто называют плодовым сахаром. Особенно много фруктозы в меде, сахарной свекле, фруктах. Путь распада фруктозы в организме короче, чем глюкозы, что имеет важное значение при питании больного сахарным диабетом, когда глюкоза очень слабо усваивается клетками
Полисахариды первого порядка (дисахариды)
Сахароза — тростниковый или свекловичный сахар. Сахароза есть в ягодах, клубнях, плодах, семенах. Играет огромную роль в питании многих животных и человека.
Is absent in the original
Is absent in the original
справочник школьника 513
ции с факторами среды их обитания. В процессе совместного исторического развития организмов разных систематических групп образуются динамические, устойчивые сообщества.
Биосферный. Биосфера — совокупность всех биогеоценозов, система, охватывающая все явления жизни на нашей планете. На этом уровне происходит круговорот веществ и превращение энергии, связанные с жизнедеятельностью всех живых организмов.
Каждый из этих уровней довольно специфичен, имеет свои закономерности, свои методы исследования. Даже можно выделить науки, ведущие свои исследования на определенном уровне организации живого. Например, на молекулярном уровне живое изучают такие науки, как молекулярная биология, биоорганическая химия, биологическая термодинамика, молекулярная генетика и т.д. Хотя уровни организации живого и выделяются, но они тесно связаны между собой и вытекают один из другого, что говорит о целостности живой природы.
Разделение живой материи и проблем биологии по уровням организации хотя и отражает объективную реальность, но в то же время является условным, так как почти все конкретные задачи биологии касаются одновременно нескольких уровней, а нередко и всех сразу. Например, проблемы эволюции'или онтогенеза не могут рассматриваться только на уровне организма, то есть без молекулярного, субклеточного, клеточного, органотканевого и других. Проблема регуляции численности опирается на молекулярный уровень, но касается также всех вышестоящих, включая такие аспекты, как, например, загрязнение всей биосферы.
УСЛОВНЫЕ РЕФЛЕКСЫ — индивидуально приобретенные системные приспособительные реакции животных и человека, возникающие на основе образования временной связи между условным (сигнальным) раздражителем и безусловнорефлекторным актом. Условные рефлексы свойственны в разной степени всем животным, обладающим ЦНС (центральной нервной системой). Термин с-ловные рефлексы» был предложен И.П. Павловым в 1203
17 Биология
514
биология
году, использовавшим метод условных рефлексов для изучения работы головного мозга.
Чтобы выработался условный рефлекс, условный раздражитель надо подкреплять безусловным раздражителем, то есть таким, который вызывает безусловный рефлекс. Звон ножей и вилок в столовой вызовет отделение слюны у человека лишь в том случае, если этот звон один или несколько раз подкреплялся едой. Звон посуды является условным раздражителем, а безусловным раздражителем, вызывающим слюноотделительный безусловный рефлекс, является пища. Рефлексы, не подкрепляемые раздражителями, подвергаются активному торможению, а иногда исчезают. Поэтому биологическое значение условных рефлексов состоит в расширении спектра адаптивных возможностей организма и их быстрой динамичной смене, что придает поведению высокую степень пластичности.
УСТОЙЧИВОСТЬ растений — способность растений противостоять воздействию экстремальных факторов среды (почвенной и воздушной засухи, засоления почв, низких температур и т.д.). Это свойство выработано в процессе эволюции и генетически закреплялось. В районах с неблагоприятными условиями сформировались устойчивые дикорастущие формы и местные сорта культурных растений — засухоустойчивых в Нижнем Поволжье и других районах с резким недостатком влаги, солеустойчивых — в долинах Азии, изобилующих засоленными почвами, морозоустойчивых — в Восточной Сибири и т.д. Присущий растениям тот или иной уровень устойчивости выявляется лишь при воздействии экстремального фактора среды. В результате действия такого фактора наступает фаза раздражения — резкое отклонение от нормы ряда физиологических параметров и быстрое возвращение их к норме. Затем происходит изменение интенсивности обмена веществ и повреждение внутриклеточных структур. При этом подавляются все синтетические, активизируются все гидролитические процессы и снижается общая энергодбеспе-ченность организма. При воздействии повышается летальный для организма порог, растение гибнет. Если же действие неблагоприятного фактора не достигло порогового значения, наступает фаза адаптации. Адаптированные
справочник школьника
515
растения значительно меньше реагируют на повторное или усиливающееся воздействие экстремального фактора. На этом основан процесс закаливания растений. На организованном уровне к механизмам адаптации добавляется взаимодействие между органами. Ослабление передвижения по растению потоков воды, минеральных и органических соединений обостряет конкуренцию между органами, прекращается их рост, органы не полностью развиваются, иногда происходит их сбрасывание (например, массовое опадение плодов при засухе или листьев). Уровни устойчивости одного и того же вида или сорта растений к воздействию разных факторов часто совпадают (например, зимостойкий вид может быть слабоустойчивым к засухе и т.п.). Поэтому растения характеризуются по их устойчивости к конкретному типу экстремального фактора (зимостойкость, газоустойчивость, солеустойчивость и т.д.).
УТКОНОС — млекопитающее семейства утконосовых.
В 1880 году в Англию из
Австралии привезли чучело ка- _
кого-то странного животного. ' ~
Не так давно открытый материк
уже был известен как источник Z=?
невиданных ранее животных, но это животное выглядело как- —
то уж совсем нелепо. Оно было 30—40 см длиной, а хвост около
15 см. Покрыто густой шерстью. Голова его оканчивалась плоским клювом, на лапах — перепонки, хвост плоский и широкий, на каждой голени — по шпоре, явно предназначенной для выделения яда. И единственное выводное отверстие сзади, как. у животных, откладывающих яйца. Английские зоологи решили, что какой-то злой шутник в Австралии сшил части разных животных, чтобы одурачить доверчивых ученых. Но при исследовании шкуры не оказалось швов. Тогда что же это за зверь? Млекопитающее с признаками рептилии или рептилия с признаками млекопитающего, а может быть, еще и птицы? Несколько десятилетий длился спор о положении утконоса в животном
царстве.
516
биология
Время от времени поступали отдельные экземпляры утконосов для изучения и описания их жизнедеятельности. Но яйца утконоса были обнаружены только в 1884 году. Это была долгожданная находка для зоологов.
Однако лишь в XX веке науке удалось поближе познакомиться с жизнью утконоса. Это водное животное обитает в пресных водоемах с самой различной температурой — от тропических рек (на уровне моря) до холодных озер (в горах, на высоте около двух километров). Утконос прекрасно приспособлен к водному образу жизни благодаря плотному меху, плоскому хвосту и перепончатым лапам. Его клюв напоминает утиный, расположение ноздрей, да и строение клюва у него иное. Утконосы всегда живут в водоемах с илистым дном. В иле, процеживая его, как через сито, через роговые пластинки клюва, они находят пищу.
В период размножения самка строит нору, выстилает ее травой и тщательно закрывает. Там она откладывает два яйца диаметром до двух сантиметров. Яйца покрыты полупрозрачной роговой скорлупой. Поместив их между хвостом и брюхом, мама-утконос свертывается вокруг них клубком. Через две недели вылупляются маленькие утконосы. Они напоминают птиц гораздо меньше, чем взрослые утконосы: клюв у них совсем коротенький, а кроме того, у них есть зубы. Питаются они молоком. Сосков у самок нет — молоко сочится прямо из отверстий, открывающихся на животе, и детеныши его слизывают. По мере роста клюв у малышей увеличивается, а зубы выпадают.
Секрет утконоса. Утконос обладает шестым чувством. Австралийские физиологи обнаружили на левой стороне клюва этого животного рецепторы, способные воспринимать электрические сигналы. Утконос использует дополнительные органы чувств главным образом для отыскания пищи в мутной воде, в которой он обитает, улавливая электрические импульсы, испускаемые добычей. Шестое чувство также используется при плавании, так как в результате движения воды возникают электрические поля, благодаря которым животное чувствует контур дна водоема.
Подобными электрорецепторами обладают и некоторые рыбы, но у утконосов они более совершенны, чем у рыб, и воспринимают как постоянный, так и переменный токи, тогда как рыбы могут воспринимать какой-то один из них.
справочник школьника
517
ФАГОЦИТОЗ — активное захватывание и поглощение микроскопических инородных живых объектов (бактерий, фрагментов клеток) и твердых частиц одноклеточными организмами или некоторыми клетками многоклеточных животных. Способность клеток захватывать и переваривать частицы лежит в основе питания примитивных организмов. В процессе эволюции эта способность перешла к специализированным клеткам соединительной ткани — фагоцитам, выполняющим защитную функцию в многоклеточном организме. Явление фагоцитоза было обнаружено И.И.Мечниковым в 1882 году, а в 1883 году он докладывал о нем на очередном съезде врачей и естествоиспытателей в Одессе. Активно фагоцируют также клетки, выстилающие полость тела, лейкоциты. В процессе фагоцитоза активная роль принадлежит клеточной мембране, которая обволакивает фагоцитируемую частицу и втягивает в глубь цитоплазмы с образованием фагосомы. Из лизосом клетки в фагосомы поступают ферменты, переваривающие поглощенную частицу. Непереваренные частицы могут оставаться в клетке длительное время. Фагоцитоз играет важную роль главным образом при воспалении, заживлении ран (лейкоциты, фагоциты).
Фагоцитарная деятельность лейкоцитов и макрофагов имеет огромное значение в защите организма от попадающих в него патогенных микробов и других нежелательных частиц. Благодаря фагоцитарной деятельности этих клеток организм оказывается невосприимчивым к ряду инфекционных заболеваний. Это положение легло в основу фагоцитарной теории иммунитета, разработанной И.И.Мечниковым.
518
биология
ФАЗАНЫ — род птиц семейства фа-зановых. Фазан — одна из самых кра-сивых и ярко окрашенных птиц нашей страны. В естественных условиях рас-пространен в дельте Волги, на Кавка- ' зе, в Средней Азии, на Дальнем & **
Востоке. Кроме типичного кавказско- я го фазана, существует много различ- п ных видов и подвидов. Различные ' виды фазанов, завезенные в Европу, легко скрещиваются между собой и дают гибриды. Из таких гибридов в Западной Европе особенной популярностью пользуется охотничий фазан, которого разводят в парках и охотничьих уголках. Излюбленные фазанами места — кустарники. заросли камышей, тростниковые заросли по до-чинам рек, окраины засеянных полей. Но главная их пища — ягоды разных кустарников, трав. Летом в их меню входят
насекомые, гусеницы.
Птицы очень ловко прячутся в кустарниках, быстро бегают, взлетают неохотно и стараются поскорее снова нырнуть в зеленую чащу. Ранней весной, в феврале-марте, уходят фазаны из зимних стай. Петухи выбирают гнездовые территории. У каждого своя. Ее он охраняет, на ней кормится и токует. У него свои протоптанные тропинки. Токование заканчивается образованием пары птиц, которые теперь кочуют по участку вместе. Гнездо самка устраивает в ямке, хорошо укрытом месте — под защитой кустарников или высокой травы. Насиживает самка, самец находится поблизости. Птенцы, а их может быть от 8 до 14, едва обсохнув, начинают быстро бегать и самостоятельно клевать корм. Во второй половине августа у молодых самцов появляются яркие перья взрослого наряда. Выводки держатся вместе до конца сентября.
Фазан — птица оседлая, держится обычно в одних и тех же местах, не делая перекочевок. Но в суровые зимы, когда особенно голодно, птица может поменять место своего обитания. Из врагов опасны лисы, ястреб-тетеревятник, волки.
В Подмосковье фазаны акклиматизированы. В верховьях московской речки Яузы, в заповедной зоне, впервые
справочник школьника
519
выпустили фазанов на волю. Маньчжурские фазаны невзыскательны к корму, но в снежные зимы их подкармливают. В многолюдном лесу фазанам жить трудно, поэтому сейчас их существование возможно только в заповеднике, где не потревожат их гнезда, где есть в зимний период подкормка.
ФЕРМЕНТЫ — биокатализаторы, специфические белки, присутствующие во всех живых клетках и играющие роль биологических катализаторов. И.П.Павлов назвал ферменты «возбудителями жизни». Без их участия не проходит ни одна биохимическая реакция. В каждой клетке имеются сотни различных ферментов. Реакции при помощи ферментов идут с большой скоростью при температурах, подходящих для данного организма, то есть в пределах от 5° до 40°С. Вся работа клетки строится таким образом, чтобы избежать любых изменений в нормальных условиях ее существования.
Ферментативные реакции подразделяются на анаболические (реакции синтеза) и катаболические (реакции распада). Совокупность всех этих реакций в живой клетке или живом организме составляет то, что мы называем метаболизмом (обменом). В качестве примера фермента, участвующего в катаболизме, можно назвать мальтазу:
Крахмал + Вода--------► Мальтоза
простой углевод
Обычно для того, чтобы превратить данное исходное вещество через ряд промежуточных соединений в продукт, несколько ферментов действуют последовательно один зг другим.
Целлюлолитическими химики называют те ферменты, которые разрушают целлюлозу. Их еще именуют целлюлазами (окончанием «аза» вообще принято обозначать ферменты). Ферменты объединяют в группы по способу и направленности действия. Кроме целлюлаз, есть еще, например, протеазы, действующие на белки, амилазы, расщепляющие крахмал, липазы, гидролизирующие жиры.
520
биология
Некоторые примеры использования ферментов в промышленности
Фермент Промышленность Использование
Амилазы (расщепляют крахмал) '
Пивоваренная Осахаривание содержащегося в солоде крахмала
Текстильная Удаление крахмала, наносимого на нити во время шлихтования
Хлебопекарная Крахмал => глюкоза Дрожжевые клетки, сбраживая глюкозу, образуют углекислый газ, пузырьки которого разрыхляют тесто и придают хлебу пористую структуру. Хлеб лучше подрумянивается и дольше не черствеет
Протеазы (расщепляют белки)
Папаин Пивоваренная Этапы процесса пивоварения, регулирующие количество пены
Мясная Мягчение мяса. Этот фермент довольно устойчив к повышению температуры и при нагревании мяса какое-то время еще продолжает действовать. При длительном нагревании он, конечно, инактивируется
Фармацевтическая Добавки к зубным пастам для удаления зубного налета
Фицин Фотография Смывание желатины с использованной пленки, для того чтобы извлечь находящееся в ней серебро
Пепсин Пищевая Производство готовых каш
Фармацевтическая Препараты, способствующие пищеварению (в дополнение к обычному действию пепсина в желудке)
Трипсин Пищевая Производство продуктов для детского питания
Реннин Сыроделие Свертывание молока (получение сгустка казеина)
справочник школьника
521
Фермент Промышленность Использование
Бактериальные протеазы Стирка белья Стиральные порошки с ферментными добавками
Кожевенная Отделение волоса — способ, при котором не повреждаются ни волос, ни шкура. Смятение кожи после дубления
Текстильная Извлечение шерсти из обрывков овечьих шкур
Пищевая Получение белковых гидролизатов (в частности, для производства кормов
Глюкозооксидаза
Пищевая Удаление глюкозы или кислорода
Каталаза
Пищевая Удаление пероксида водорода
Резиновая Получение (из пероксида водорода) кислорода, необходимого для превращения латекса в губчатую резину
Целлюлазы, пектиназы
Пищевая Осветление фруктовых соков
ФИТОНЦИДЫ — образуемые растениями биологически активные вещества, убивающие или подавляющие рост и развитие других организмов (главным образом микробов).
Особенно активные фитонциды обнаружены в чесноке и луке. В тканях растения фитонциды распределены неравномерно. Например, у томата их больше всего в листьях, меньше в корнях и совсем мало в плодах и стеблях. У черемухи много фитонцидов в листьях. Фитонциды лука, чеснока, черемухи убивают грибок фитофтору, который поражает картофель (гниль картофеля). Фитонциды горчицы, хрена, эвкалипта губительно действуют на бактерию, вызывающую заболевание хлопчатника. Интересно, что на возбудителей заболеваний человека и животных фитонциды действуют значительно сильнее, чем на возбудителей заболеваний растений, которые уже приспособились к их
522
биология
прямому действию. Так, фитонциды апельсина и лимона в 40 раз скорее убивают дизентерийную палочку, вызывающую тяжелое заболевание человека, чем бактерию, поражающую деревья лимона.
Фитонциды применяются и для хранения плодов, овощей. Когда в герметически закупоренный сосуд с плодами или ягодами помещают кашицу из натертого хрена, они смогут сохраниться несколько месяцев.
Высокой активностью обладает и фитонцид горчицы — аллиловое масло.
Многие фитонциды были выделены в чистом виде, и установлена их химическая природа. Оказалось, что у одних растений фитонциды — органические кислоты, у других — эфирные масла, аминокислоты, алкалоиды. Подсчитано, что лишь за один день можжевеловый лес выделяет в окружающую атмосферу около 80 кг эфирных масел, а растительность земного шара — около 175 миллионов тонн эфирных масел ежечасно. Способность древесных растений (особенно хвойных) выделять фитонциды представляет интерес для специалистов по озеленению городов.
ФЛАМИНГО — одна из самых необычных птиц фауны нашей страны. На территории бывшего СССР фламинго гнездятся по берегам Каспия и на некоторых озерах Казахстана. Родина фламинго — Африка, Индия, Куба, Южная Америка.
Внешность ее настолько характерна, что даже на значительном расстоянии фламинго невозможно спутать ни с одной из наших птиц. Высокие (до полутора метров), на тонких длинных ногах, с гибкой длинной шеей, птицы эти поражают больше
всего своей окраской: тело их розовато-белое, верх крыльев — ярко-розовый, испод — пурпурно-красный, первостепенные маховые, образующие вершину крыла — чер-
справочник школьника
523
ные. Взлетающая стая фламинго представляет порхающее розовое облако.
При таких ногах-ходулях никак не обойтись и без длинной шеи — как иначе извлекать со дна всевозможных рачков и моллюсков? Клюв его — совершеннейший инструмент для процеживания богатой планктоном воды. Это позволяет птице разрыхлять донный ил, извлекая мелкую живность. Гнездятся фламинго на солончаковых топких отмелях и илистых островках, вдали от твердой земли. Такие места почти не доступны ни для людей, ни для хищников. Здесь фламинго строят гнезда: аккуратно утрамбовывают конические башенки из ила, высотой до 60 см. На вершине такого усеченного конуса есть углубление — лоток, выстланный перьями птицы, куда и откладывают 1—2 яйца. Стоят гнезда-башенки густо, иногда в полуметре друг от друга. На каждой, поджав под себя длинные ноги, сидит фламинго-мама. Но вот появляются птенцы. Взрос.-лым фламинго в поисках корма приходится совершать далекие — порой в 50 километров — вылеты. Тогда малыши собираются в большие «детские сады» и терпеливо ждут родителей под внимательным присмотром оставшихся на дежурство воспитателей.
Птенцов родители выкармливают отрыжкой из полу-переваренных беспозвоночных водных животных, причем отрыжка смешана с кровью родителей и имеет ярко-красный цвет. Такой способ приготовления «детского питания» в других группах птиц неизвестен. В «детском питании» 23% крови кормящей птицы. Как устраивают они себе «кровоиспускание» на пользу детям, пока неясно. Птенцы растут быстро. В двухмесячном возрасте птенцы питаются самостоятельно, хотя родители еще долго подкармливают детей.
В зоопарках фламинго не редкость. Они прекрасно переносят неволю, однако, если не добавлять им в пищу каротин, быстро теряют розовую окраску. Обычно для этого режут им в пищу болгарский красный перец. Все места гнездования фламинго — заповедная зона.
ФОТОПЕРИОДИЗМ — реакция организмов на суточный ритм освещения, то есть на соотношение светлого (длина дня) и темного (длина ночи) периодов суток, выра
524
биология
жающаяся в изменении процессов роста и развития. Фотопериодизм присущ растениям и животным.
У растений систематическое и разностороннее изучение фотопериодизма началось в 1920 году. Фотопериодизм — приспособительная реакция к комплексу сезонных изменений внешних условий. Одним из проявлений фотопериодизма является фотопериодическая реакция зацветания. В зависимости от реакции на длину дня, ускоряющей зацветание, растения делятся на длиннодневные (злаки и др.), короткодневные (рис, просо, соя) и нейтральные (горох, гречиха). Длиннодневные растения распространены в основном в умеренных и приполярных широтах, короткодневные — в областях ближе к субтропикам. Органы восприятия фотопериода — листья. Основной результат фотопериодизма — образование в разных органах растений фотогормонов, влияющих на цветение, образование клубней, луковиц, корнеплодов и т.д. и на физиологические процессы (например, переход к покою, засухоустойчивость). Используя фотопериодизм, можно регулировать процессы роста и развития растений, в частности цветения, что применяется в селекции.
У животных фотопериодизм контролирует наступив-, ние и прекращение брачного периода, плодовитость, сезонные линьки, переход к зимней спячке и многое другое. Он генетически обусловлен и связан с биологическими ритмами. В формировании фотопериодических реакций участвуют нервные и гормональные механизмы. Значение особенностей фотопериодизма позволяет прогнозировать динамику численности, регулировать ее, управлять развитием животных при искусственном их выращивании.
ФОТОСИНТЕЗ — образование клетками высших растений, водорослей и некоторыми бактериями органических веществ и выделение кислорода при участии энергии света.
Жизнь на суше стала возможна благодаря растениям, которые в результате фотосинтеза выделяли в атмосферу кислород. Но механизм фотосинтеза оставался необъяснимым долгое время. В течение тысячелетий люди считали, что растение питается благодаря корням, поглощая с их помощью все необходимые вещества из почвы. Правильность этого положения взялся проверить в начале XVI века
справочник школьника
525
голландский ученый Ян ван Гельмонт. Опыт его был прост. Гельмонт взвесил землю в горшке и посадил туда растение (взвесив предварительно). Поливал дождевой водой. Через 5 лет взвесил высушенную почву из горшка и выросшее растение. Оказалось, что вес земли изменился всего на несколько сот граммов, а растение выросло на 70 килограммов. Вывод сводился к тому, что растения получают питательные вещества не только из почвы.
Прошло еще много времени, пока биологи пришли к правильному решению — о воздушном питании растений. Важную роль в понимании данного вопроса сыграло открытие, совершенное английским химиком Джозефером Пристли в 1771 году. Сделано оно случайно, и опыт был прост. Знаменитый опыт, который раскрывает взаимное влияние двух миров — растительного и животного. Сам Пристли описывал свой опыт так: «Я взял некоторое количество воздуха, совершенно испорченного дыханием мыши, которая в нем погибла; разделив его на две части, я ввел одну в сосуд, погруженный в воду, в другую же часть его, также заключенную в сосуд с водой, я ввел ветку мяты. Через 9 дней я нашел, что мышь прекрасно жила в той части воздуха, в которой росла ветка мяты, но моментально погибала в другой части его». Отсюда видно, что растения улучшают воздух, делают его пригодным для жизни других организмов, и при этом растение даже выросло под колбой, но важно, что опыт проходил на свету.
В результате дальнейших исследований русскому ученому Клименту Аркадьевичу Тимирязеву удалось многочисленными опытами доказать, что в зеленых хлорофилловых зернах происходит образование органических веществ под воздействием солнечных лучей. Но не все лучи действуют одинаково на зеленые листья. Хлорофилловые зерна производят свою работу главным образом при помощи красных лучей, обладающих наибольшей энергией.
Углекислый газ необходим растениям для жизни, он служит для растений настоящей пищей (вместе с водой и минеральными солями). Но «питаться воздухом» совсем не легко. Ведь в воздухе всего 0.003% углекислого газа. Чтобы вырастить один кубометр еловой древесины, растению надо «выкачать» углекислый газ из более чем миллиона кубометров воздуха. Воздушное питание растений К.А.Ти-мирязев назвал фотосинтезом. Кислород в процессе фото
526
биология
синтеза выделяется в качестве побочного продукта. Фотосинтез сумел изменить весь облик нашей планеты. 80% кислорода выделяется морскими водорослями и только 20% — наземными растениями. Поэтому океан иногда называют легкими планеты. Каждый зеленый листочек можно назвать фабрикой жизни, которая производит необходимые для других организмов вещества.
Химическое уравнение фотосинтеза выглядит следующим образом:
6СО2 + 6Н2О ферменты». C6Hi2O6 + 60г
С языка химических формул это можно перевести примерно так:
„ . ферменты _ . v. п .
углекислый газ.+ вода-2-----*- САХАР + кислород
глюкоза
Хлорофилл играет в фотосинтезе главную роль. Процесс фотосинтеза многоступенчатый. Начало световой стадии происходит при попадании солнечного света на молекулу хлорофилла. Происходят сложные изменения с молекулами воды, выделение кислорода, восстановление энергетических запасов в виде АТФ. Дальше идет более длительная темновая стадия, где и происходит сборка углеводов, с использованием энергии, которая образовалась в световой стадии и других соединений. Темновая стадия очень сложна и проходит при участии ферментов. Готовые органические вещества оттекают во все органы растения, но особенно, много их откладывается в плодах, листьях, клубнях.
Из сахара в растении образуются жиры, а с присоединением получаемых из почвы азота, серы, фосфора — белки, которые используются организмом для роста.
Хлорофилл поглощает красные, синие лучи, а зеленые лучи почти не поглощает, поэтому мы видим лист зеленым.
В морские глубины красные лучи проникают плохо, поэтому в тканях красных и бурых водорослей наряду с хлорофиллом есть и другие пигменты, поглощающие свет.
В результате фотосинтеза на Земле образуется 150 миллиардов тонн органического вещества и выделяется 200 миллиардов тонн свободного кислорода в год. Созданная фотосинтезом атмосфера защищает живое от губительного ультрафиолетового излучения (озоновый экран).
справочник школьника
527
X
ХВОСТЫ, ИХ ЗНАЧЕНИЕ
Зачем животным хвост? Говоря научным языком, он выполняет следующие функции: механическую, физиологическую, коммуникативную (общение).
. Механическая функция хвоста состоит в том, что этот орган часто используется как опора при беге, прыжках, ходьбе, как руль при плавании, полете, как «дополнительная рука» при лазании. Именно поэтому хвост иногда называют «пятой конечностью» (дятел-окора, хамелеон и Др.).
Еще разнообразнее физиологическая функция хвоста. Многие животные обладают удивительной способностью сбрасывать хвост в целях самосохранения — так называемой аутомией (у ящериц она выражена особенно). Механизм этого явления таков: мышцы схваченного хвоста сильно сокращаются, и он отрывается там, где в одном из позвонков есть «слабое место». Этим свойством пользуются лесные мыши и другие грызуны.
А вот еще одна важная функция хвоста. Свернувшись уютным комочком, прикрывшись своим пушистым хвостом, как теплым одеялом, спит белка. Такая поза характер
528
биология
на для многих животных во сне. Пушистый мех на хвосте надежно защищает животных от холода.
Хвост принимает активное участие в общении животных. Хвост — индикатор настроения не только у собак, но и волков, кошек и др. Общаясь друг с другом, эти животные по положению и движениям хвоста многое узнают о своих товарищах по стае.
Взмахи полосатого пушистого хвоста используют для общения между собой некоторые лемуры, только к зрительным сигналам они добавляют и обонятельные: помахав хвостом, лемур потирает его кончик о железу, выделяющую пахучий секрет, и снова размахивает в воздухе «надушенным» хвостом.
С помощью этих желез олени могут предупреждать друг друга об опасности, распространяя запах тревоги. На лесной поляне пасется стадо оленей. Вдруг одно из них тревожно поднимает голову, настраивает уши: по-видимо-му, олень услышал или почуял хищника. Животное поднимает хвост вверх, открывая многочисленные протоки хвостовой железы и светлое пятно шерсти под хвостом — «зеркало». Тревога! И все стадо устремляется в лес.
У белки-летяги хвост выполняет функцию парашюта.
ХЕМОРЕЦЕПТОРЫ — чувствительные клетки или их структуры, посредством которых организм воспринимает существенные для жизнедеятельности химические вещества (химические раздражители). Внутренние хеморецепторы чувствительны к химическим компонентам крови и другим веществам. Внешние хеморецепторы (вкусовые и обонятельные рецепторные клетки, а также свободные нервные окончания в покровах тела) воспринимают внешние раздражители — колебания кислотности и ионного состава водной среды, газового состава воздуха, присутствие питательных, едких, ядовитых веществ.
Эволюция структурной организации вкусовых и обонятельных хеморецепторов шла по пути облегчения контакта между стимулом и рецептором в тесной связи с образом жизни животных. В молекулярной биологии термином хеморецепторы обозначают специализированные макромолекулярные структуры на поверхности клеток, вза
справочник школьника
529
имодействующие с молекулами химических раздражителей.
ХЕМОСИНТЕЗ — тип питания бактерий, основанный на усвоении СО2 за счет окисления неорганических соединений. Хемосинтез был открыт в 1888 году русским биологом С.Н.Виноградским, доказавшим способность некоторых бактерий образовывать углеводы, используя химическую энергию. Существует несколько групп хемосинтезирующих бактерий, из которых наибольшее значение имеют нитрифицирующие, серобактерии и железобактерии. Например, нитрифицирующие бактерии получают энергию для синтеза органических веществ, окисляя аммиак до азотистой, а затем до азотной кислоты, серобактерии — окисляя сероводород до сульфатов, а железобактерии — превращая закисные соли железа в окисные. Освобожденная энергия аккумулируется в клетках хемобактерий в форме АТФ. Процесс хемосинтеза, при котором из СО2 образуется органическое вещество, протекает аналогично темновой фазе фотосинтеза. Благодаря жизнедеятельности бактерий-хемосинтетиков в природе накапливаются большие запасы селитры и болотной руды.
ХЛОПЧАТНИК — хлопок, кустарниковое растение из семейства мальвовых. В условиях нашей страны хлопчатник возделывают как однолетнее растение.
Хлопчатник уже более четырех тысяч лет возделывается в Индии. Солдаты Александра Македонского видели в Индии ткани из хлопка, плотные и тонкие. Интересно, что в граничащем с Индией Китае хлопчатник выращивали до XI века только как декоративное растение в садах. Китайцы давно уже получали лучшие шелковые ткани из нитей коконов бабочки тутового шелкопряда, и получение тканей из хлопка не имело для них большого значения. С открытием Америки выяснилось, что хлопководство имеет еще более древнюю историю. Хлопчатник возделывали древние перуанцы, о чем свидетельствуют остатки хлопковых тканей в древнейших могилах, раскопанных в пустынях Перу и Мексики.
530
биология
В настоящее время лучшим хлопчатником, отличающимся блеском, длиной, крепостью волокна, считается «египетский», завезенный в Египет из Перу. Но этот хлопчатник позднеспелый и не всегда вызревает в северных районах. Хлопчатнику нужно много света, тепла, воды, то есть это культура в основном поливная.
Возделывают в более чем 50 странах мира. Наибольшее практическое значение имеет мексиканский, или обыкновенный, хлопчатник. В его семенах содержится до 26% масла, употребляемого в пищу и в технических целях. Возделывают хлопчатник ради его волокон — длинных белых волосков, которыми опушены семена. Это и есть хлопок. Длина волокон от 2.5 до 5 см. Каждое семя имеет от 1 000 до 7 000 волосков. Чем длиннее и тоньше волоски, тем ценнее хлопок. Сейчас селекционеры выводят сорта хлопчатника с волокнами розового, голубого, зеленого и желтого цвета. Ткани из такого хлопка можно не окрашивать, они не будут линять при стирке и выгорать на солнце.
ХЛОРЕЛЛА — одноклеточная водоросль. Хлорелла одной из первых побывала в космосе в 1960 году. Название она получила за свою зеленую окраску (хлорос — зеленый).
Клетка хлореллы так мала, что в одном кубическом сантиметре воды содержится несколько миллионов клеток. Такую клетку можно рассмотреть только под микроскопом. Но главное не в этом. Главное — в том богатстве, что заключено в клетках хлореллы. Биохимики установили, что почти наполовину цитоплазма хлореллы состоит из белка, на одну треть — из сахара, и, кроме того, она еще содержит жир, витамины и минеральные соли. А ведь это все те вещества, которые нужны для питания. Любопытно еще одно свойство хлореллы: она чутко отзывается на малейшие изменения окружающей среды и при этом легко меняет свой химический состав.
Если хлореллу поместить в разные условия (разное освещение, питание) жизни, то она будет накапливать и разное количество белков, жиров и других органических веществ. В недалеком будущем хлорелла станет неплохим добавлением к нашей пище. В Японии применяют экстракт хлореллы в хлебопекарной промышленности, он ускоряет
справочник школьника 531
работу дрожжей и улучшает запах хлеба, придает ему пышность; хлеб долго не черствеет.
Хлорелла интересует ученых и как сырье для получения корма для скота, птиц. В Средней Азии уже применяют ее как кормовую добавку.
По содержанию белка урожай водоросли хлореллы с 1 гектара равен урожаю пшеницы с 25 га и урожаю картофеля с 10 га. Характерно и то, что урожай хлореллы не дает отходов: нет корней, соломы, листьев, все тело ее — питательный продукт. Хлорелла так быстро размножается, что в 1 литре воды получается до 55 грамм продукции в сухом виде. Человеку для питания достаточно 500 г. Таким образом, на одного космонавта может быть легкий сосуд объемом 10 литров, который обеспечит очищение воздуха и может служить в переработанном виде источником питания. Поэтому хлореллу и отправляли в космос для исследования в невесомости. Она оправдала надежды ученых.
532
биология
ц
ЦВЕТЕНИЕ ПОВТОРНОЕ — явление нередкое. Его можно заметить у разных растений во второй половине лета и осенью. Появляются, например, цветущие побеги на белой акации, калине, рябине, бузине. Окончив свой цикл развития и дав семена, они после наступления теплой дождливой осени начинают распускать почки и могут принести вполне нормальные плоды.
Причины несвоевременного цветения растений различны. Ранняя засуха или поздние заморозки, которые могли помешать нормальному развитию, вызывают необычное по времени цветение. Градобой, уничтожение листьев гусеницами, обламывание веток и другие повреждения растений также могут быть причиной повторного цветения. Это может быть при наступлении необычно холодной погоды летом или, наоборот, довольно жаркой осени.
Случаи повторного цветения очень интересны для науки, оци позволяют найти те условия, которые вызывают переход ко второму цветению. А управление цветением и плодоношением растений очень важно для практической деятельности человека. Селекционерам удалось вывести сорта так называемой ремонтантной, то есть все лето цветущей, клубники, постоянно цветущих роз. Вполне можно вывести ремонтантные сорта вишен, слив, смородины и других фруктовых деревьев и кустарников.
ЦЕЛЛЮЛОЗА, клетчатка — основной опорный полисахарид клеточных стенок растений и некоторых беспозво
справочник школьника
533
ночных (асцидии); один из самых распространенных природных полимеров.
Молекула целлюлозы имеет вид «бус», составленных из молекул глюкозы. В одной «нитке» «бус» около 10 тысяч «бусин». «Нитки» эти отличаются большой прочностью (в отличие от крахмала и гликогена). Содержание целлюлозы в волокнах семян хлопчатника достигает 98%, в древесине — 50%. Казалось бы, целлюлоза — почти-неисчерпаемый источник пищи для всего живого. Но человек и большинство животных питаться ею не могут, так как целлюлоза почти не поддается расщеплению. Усваивать ее умеют только некоторые микроорганизмы и грибы. Именно они постепенно превращают в труху мертвые деревья. Животные (травоядные), которые поедают целлюлозу, могут переваривать ее только с помощью бактерий и простейших, живущих в их желудке и кишечнике. Если эти микробы погибнут — животное умрет от голода.
ЦЕПИ ПИТАНИЯ
Перенос энергии от ее источника (растений) через ряд организмов называют пищевой цепью. Все живые организмы связаны между собой энергетическими отношениями, поскольку являются объектами питания других организмов. Травоядные животные (потребители первого порядка) поедают растения, первичные хищники (потребитель второго порядка) поедают травоядных, вторичные хищники (потребители третьего порядка) поедают хищников помельче. Таким образом, создаются пищевые цепи из продуцентов и консументов, которые на разных этапах смыкаются с сообществом редуцентов. Пищевые цепи разделяют, на два типа. Один тип пищевой цепи начинается с растений и идет к растительноядным животным и далее к хищникам. Это так называемая цепь выедания (пастбищная). Другой тип начинается от растительноядных и животных остатков и идет к мелким животным и микроорганизмам, которые ими питаются. В результате деятельности микроорганизмов образуется полуразложившаяся масса — детрат. Такую цепь называют цепью разложения.
На суше пищевые цепи первого типа состоят обычно из 3—5 звеньев.
534
биология
Змея
.Зеленые
Потребители первого порядка
Потребители второго порядка
Потребители третьего порядка
растен
Микроорганизмы, осуществляющие разложение
органических веществ
Ястреб
Ящериц;
Мышь
Кузнечик
Пищевые цепи в наземных экосистемах.
Через пищевые цепи биогеоценозов суши подавляющее количество прироста растительной биомассы поступает через опад в цепь разложения.
Все типы пищевых цепей всегда существуют в сообществе таким образом, что член одной цепи является также членом другой. Соединение цепей образует пищевую сеть экосистемы. Угнетение или разрушение любого звена экосистемы с неизбежностью отразится на экосистеме в целом. Поэтому вмешиваться в жизнь экосистем нужно с большой осторожностью.
ЦИТОПЛАЗМА — обязательная часть клетки, заключенная между плазматической мембраной и ядром. Цитоплазма объединяет все клеточные структуры и способствует их взаимодействию друг с другом. В цитоплазме располагаются ядро и все органоиды клетки.
В сложно организованной системе органоидов эукариотической клетки различают универсальные органоиды
справочник школьника 535
(митохондрии, комплекс Гольджи, рибосомы, лизосомы, ЭПС, клеточный центр), характерные для цитоплазмы клеток всех организмов. Специальные органоиды (мио-фибриллин, реснички, жгутики) встречаются в некоторых клетках. У млекопитающих животных и человека ресничками снабжены клетки дыхательного эпителия.
В состав цитоплазмы входят многочисленные химические соединения. Она представляет собой не однородное химическое вещество, а сложную, постоянно изменяющуюся физико-химическую систему, характеризующуюся щелочной реакцией и высоким содержанием воды. Компоненты цитоплазмы взаимодействуют между собой внутри клетки, а также с органоидами соседних клеток и с внешней средой, поглощая одни вещества и выделяя другие.
В цитоплазме осуществляются все процессы клеточного 'метаболизма, кроме синтеза нуклеиновых кислот, происходящего в ядре. Под контролем ядра цитоплазма способна к росту и воспроизведению, при частичном удалении она полностью регенерирует. Цитоплазма, как правило, не способна к длительному автономному существованию. В животных клетках различают два слоя цитоплазмы. Наружный — эктоплазма (лишена большинства органоидов, обладает относительно высокой вязкостью).
Внутренний слой цитоплазмы — эндоплазма (содержит основные органоиды).
В цитоплазме растительных клеток имеются специальные органоиды — пластиды (лейкопласты, хлоропласты, хромопласты).
Одно из основных свойств цитоплазмы живой клетки — способность к движению, которое обеспечивает связь органоидов.
536
биология
ч
ЧАЙНЫЙ КУСТ, ЧАЙ
«Чай» — по-китайски означает «молодой листочек» — тцай-ие. Чай происходит из Китая, где он известен 5000 лет. Тщательно, в течение веков, отбирали чайные растения с определенными листьями. В китайской летописи можно прочесть о благоприятном влиянии чая: «Чай усиливает дух, смягчает сердце, удаляет усталость, облегчает и освежает тело».
В Европу чай привезли в 1517 году португальские моряки, но как напиток он получил распространение только в XVIII веке.
В 1638 году было прислано в Москву 4 пуда чая в подарок царю Алексею от Алтынского хана «ради варения чая». Русским чай понравился. В Туле были изобретены самовары для чая. Но, несмотря на широкое распространение чая, выращивание чайных растений и изготовление чая было секретом Китая, который стал известен только в конце XIX века. Первый чайный куст как диковинка был посажен в 1818 году в Крыму в Никитском ботаническом саду. Оттуда в 1833 году несколько чайных кустов переправили в Закавказье.
Попытки развести чайные плантации в России долгое время не имели успеха. Семена, выписываемые из Китая и Японии, оказывались невсхожими и гнилыми. Чаеторговец Попов тайком вывез из Китая семена и китайских рабочих, развел плантации чая и организовал около Батуми первую в России чайную фабрику. В 1895 году экспедиция профессора А.Н.Краснова привезла из Китая, Индии, Цейлона чайные кусты и семена. Однако всхожесть семян оказалась
справочник школьника 537
всего 5%, так как они были облиты кипятком, чтобы помешать разведению чая в России.
Но в результате стараний А.Н.Краснова под Батумом к 1915 году были чайные плантации в 500 гектаров. Селекционеры постоянно улучшают сорта чая, учитывая климатические условия данной местности. Сейчас чай выращивают в Крыму, Кубани, на Северном Кавказе.
ЧЕРЕМУХА — род невысоких деревьев, семейства розоцветных. Черемуха столь приметна, что в народе сложено о ней немало примет. Считается, что если на черемухе раскрылись почки — значит, весна вошла в полную силу, окончательно проснулась и потеплела земля; а когда на черемухе распускаются пышные'кисти цветков — пришел конец глухариному току, появляются в лесу комары. Во время цветения черемухи обычно бывает понижение температуры.
Характернейшая черта черемухи, ее краса — белые цветки. Но, оказывается, в их лепестках никаких белых пигментов нет. Чистейший этот цвет придает им воздух. Если рассмотреть под микроскопом лепесток черемухи, то можно увидеть множество прозрачных, бесцветных клеток, разделенных обширными пустыми промежутками. Именно благодаря этим заполненным воздухом межклетникам лепестки сильно отражают свет и поэтому кажутся белыми. А если раздавить такой лепесток, то между пальцами появится прозрачное пятно, потому что воздух вытеснится из межклетников.
Плоды черемухи — черные блестящие костянки со сладкой вяжущей мякотью — созревают в августе-сентябре. Сушеная черемуха — народное средство против желудочных' заболеваний.
Гибкая древесина молодых стволов черемухи шла на выделку прочных обручей и плетение корзин. По всей Руси славились изящные кузова экипажей, плетенных из прутьев черемухи.
Черемуха выделяет большое количество фитонцидов — веществ, губительно влияющих на микроорганизмы, в том числе и на болезнетворные. От них гибнут также комары. Будучи холодостойкой породой, черемуха представляет интерес как материал для селекции. На севере
538
биология
Сибири ассортимент плодовых культур ограничен. Среди дикой флоры наиболее распространенным видом косточковых является черемуха, произрастающая вплоть до Полярного круга. Черемуха представляет интерес как основа для селекции вишни, которая могла бы произрастать в условиях Сибири. Дело в том, что в роду вишни нет растений, способных без укрытия переносить сильные морозы. Между тем черемуха — ближайшая родственница вишни, они легко скрещиваются между собой. Еще И.В.Мичурин получил ряд гибридов — вишнечеремух, однако эти эксперименты не были завершены.
ЧЕРЕПАХИ — отряд пресмыкающихся. Черепахи — древние существа, на Земле они появились много миллионов лет назад. В мезозойскую эру они достигли расцвета и с тех пор бродят по нашей планете, мало изменившись. Большинство их ровесников давно исчезло с лица земли. Черепахи пока сохранились. Пока! Особенно досадно то, что, кроме человека, ничто не угрожает черепахе.
Несчастье морских черепах в том, что все они съедобны. Черепахи, как правило, существа крупные. Самая большая — морская кожистая черепаха. Ее панцирь достигает двух метров, а вес 600 килограммов. У нее вкусные мясо и яйца. Но так как откладывать яйца кожистые черепахи выходят поодиночке, их потомству не угрожают сборщики яиц.
Из сухопутных черепах самые крупные — галапагосская слоновая черепаха и гигантская.
Еще 100 лет назад влажные долины островов, как валунами, были усеяны несметными стадами мирно пасущихся черепах. Китобои заходили сюда, чтобы запастись продовольствием. Флегматичные гиганты по 12 месяцев проводили без воды и пищи в трюмах судов и за это время даже не теряли заметно в весе.
Сейчас слоновые черепахи на большинстве островов истреблены. Только на острове Санта-Крус их сохранилось около тысячи. От присутствия на острове других животных страдает поголовье молодых черепах.
Эти животные фантастически живучи: до 10 часов остаются живыми в атмосфере, начисто лишенной кислорода.
справочник школьника
539
Зеленая, или суповая, черепаха (длиной до 1.5 м и до 400 кг весом) — примерный вегетарианец: кормится морскими водорослями.
В настоящее время в Южной и Северной Америке насчитывается около 100 заповедников по охране и разведению зеленой черепахи.
Морские черепахи скитаются по морям не бесцельно. Раз в сезон, влекомые инстинктом, самки всех видов морских черепах выходят на сушу для откладки яиц, выходят именно в тех местах, где они сами некогда появились на свет. Эта тайна волновала ученых много лет. Видимо, к черепашьим миграциям «причастен» дрейф континентов: вначале они паслись на мелях неподалеку от пляжей, куда выползали для откладки яиц'и обогрева. Но постепенно расстояние от пастбищ до родильных домов стало исчисляться тысячами километров, однако черепахи остались верны своей родине, и им приходится теперь устремляться в далекий путь. Так, черепахи, живущие у бразильских берегов, плывут откладывать яйца к островам Вознесения — это 2250 км океанического пространства. «Навигационные способности» черепах не последняя загадка. Отложив яйца, черепахи уплывают в море, каждая на свой привычный «выпас». Заплывают иногда на кормежку из тропиков в Баренцево, Балтийское моря.
Жизнь сухопутной черепахи сложнее. Больше врагов, чаще перепады температур и возможны недостатки корма (сезонно). Костный панцирь делает тело черепахи очень тяжелым, а потому и неповоротливым на суше. Для быстрого передвижения на суше черепахе недостает еще и способности изгибать свое туловище, утраченной из-за срастания всех спинных позвонков со спинным щитом. Перевернутые на спину черепахи не могут подняться на ноги. Костный панцирь, одевающий грудь, делает невозможным расширение грудной клетки; поэтому дыхание у черепахи идет вяло, она заглатывает воздух. Поэтому вести активный окислительный процесс она не может и нуждается в тёплом климате. Все сухопутные черепахи растительноядны, хотя зубов у черепах нет и их челюсти, одетые, как у птиц, прочным роговым чехлом, образуют клюв с острыми режущими краями.
Среди наших сухопутных черепах — степная или среднеазиатская. Она спокойно передвигается но обрывистым
540 биология
кручам. Ранней весной, когда у степных черепах брачный сезон, в местах их обитания слышатся стук панцирей и хриплые крики самцов, ухаживающих за своими избранницами. К середине июня скудная пустынная растительность выгорает, и степные черепахи впадают в летнюю спячку. После нее, подкрепив силы осенней растительностью, они впадают в новую спячку — уже до весны.
По всему Средиземноморью, в Закавказье обитает средиземноморская черепаха.
Среди 220 видов современных черепах известны не только черепахи-гиганты, но и черепахи-малютки. Например, тело обыкновенной мускусной черепашки составляет в длину всего 15 сантиметров. Живут эти черепашки на юго-востоке США. Они хорошо плавают, но в целйх зашиты, при нападении, выделяют пахучую жидкость из мускусной железы, находящейся под панцирем.
ЧЕСНОК
Родина чеснока — Южная Азия. Культивировать чеснок начали издавна. Его находили в раскопках древнеегипетских гробниц. _ В средние века чеснок, как пряное и лекарственное растение, завоевал , популярность в большинстве стран Европы и Азии. Характерный ост-
рый вкус чеснока и сильный запах обусловлены эфирным маслом. Кроме эфирного масла, состоящего из сернистых соединений, в чесноке содержатся азотистые вещества, соли металлов и витамины группы В.
В арсенале современной народной медицины чеснок — одно из распространенных средств. Его употребляют для улучшения пищеварения: чеснок возбуждает аппетит, усиливает выделение пищеварительных ферментов и желчи, способствует лучшему усвоению пищи.
Жгучий и острый — таким чеснок запомнился всем, кто его отведал. А многим ли известно, что овощ этот по химическому составу богаче репчатого лука? Причем все полезные вещества легко усваиваются организмом. Ценно и то, что чеснок обладает сильнейшими фитонцидами. Еще античный врач Диоскорид прописывал чеснок для улучше
справочник школьника 541
ния аппетита, при истощении, кашле, желудочных расстройствах. В настоящее время из овоща удалось выделить антибиотик аллицин, способный даже в небольших кон-центрайиях подавлять болезнетворные бактерии.
Вошел чеснок и в состав сложных лекарств. Аллохол — верный помощник при заболеваниях печени и желчного пузыря. Садоводы используют настой из листьев и шелухи чеснока для борьбы с паутинным клещиком. И все-таки основное назначение чеснока — пищевое. Он и специя, он и пряность. В солениях и маринадах чеснок не знает соперников.
ЧИСТАЯ ЛИНИЯ — генетически однородное потомство, получаемое исходно от одной самоопыляющейся или самооплодотворяющейся особи с помощью отбора и дальнейшего самоопыления. Термин введен в 1903 году В.Иогансеном. Поскольку самоопыление — это процесс соединения одинаковых генотипов, поэтому чистая линия представляет собой группу организмов гомозиготных по большинству генов. У организмов непрерывно осуществляется мутационный процесс. Большинство мутаций рецессивны и в значительной своей части вызывают неблагоприятные наследственные изменения. У перекрсст-ноопылясмых растений эти рецессивные мутации внешне не проявляются, так как находятся в гетерозиготном состоянии. При самоопылении они переходят в гомозиготное состояние и оказывают свое действие. Чаще всего неблагоприятные мутации в чистой линии устраняются естественным отбором. В природе у растений не бывает чистых линий, они не жизнеспособны. Но в селекции растений очень часто используют гомозиготные линии для соединения с разными самоопыляющимися линиями, получают гетерозиготные формы — более жизнеспособные.
ЧУМА — инфекционное заболевание
В 1346 году Европа была охвачена эпидемией тяжелой болезни. Эта эпидемия длилась четыре года и унесла 20 млн. жизней. Ее назвали «великий мор» или «черная смерть». Это была очередная эпидемия чумы. Чума была известна людям с далекой древности. Она упоминалась еще
542
биология
в ассировавилонской поэме о легендарном герое Гильгамеше. Этот герой ищет и находит напиток против болезней и бессмертия.
Эта страшная болезнь описывается и русскими литераторами; например, у А.С.Пушкина есть трагедия «Пир во время чумы». Пока плотность населения была невелика, крупных эпидемий чумы не было: болезнь охватывала несколько поселений и затухала. Однако с возникновением крупных городов, с ростом торговых связей, с перемещениями больших масс людей во время военных походов чума превратилась в страшное бедствие для человечества. Так, в VI веке эпидемия чумы охватила всю Европу. Эта эпидемия длилась около 50 лет и унесла более ста миллионов жизней.
В XII веке участники крестового похода занесли чуму из Египта в Европу, и там возникла новая большая эпидемия. Из тех, кто заболевал чумой, .70—80% умирали в течение пяти дней. Болезнь сопровождалась высокой температурой, бредом. Человек покрывался черными пятнами (отсюда и название «черная смерть»). Чума часто сопровождалась воспалением легких, и тогда у больного начинался кашель с легочным'кровотечением, что приводило к быстрой гибели.
Чума охватила не только Европу, люди гибли от нее и в Африке, и в Индии, и в Китае. В 1891 году в Китае началась новая эпидемия чумы. Чума опять угрожала человечеству. На этот раз ученые и врачи разных стран объединились в борьбе с ней. В 1894 году японский ученый С.Китазото и французский ученый А.Иерсен независимо друг от друга открыли бактерию — возбудителя чумы.
Итак, возбудитель чумы был открыт, но понадобилось время, чтобы понять пути заражения чумой через грызунов и блох. После того, как выяснили причину болезни, были разработаны и меры борьбы с чумой. Русский врач Владимир Хавкин, работавший в Индии, создал противочумную прививку (он же автор прививки против холеры). Позднее были найдены и другие средства. Так выяснилось, что чумные бактерии эффективно уничтожаются антибиотиками. Бактерии чумы до сих пор сохраняются в дикой природе. Некоторые грызуны могут являться бациллоносителями. Это значит, что бактерии имеются в их организмах, но сами грызуны не заболевают. При определенных обстоятельствах бактерии могут передаваться посредством блох
справочник школьника
543
другим животным и людям. До сих пор время от времени обнаруживаются отдельные случаи заболевания чумой, но теперь есть защита от нее.
544
биология
ш
ШМЕЛИ — насекомые, род общественных пчел. Семья шмелей, так же как и семья ос, существует только одно лето. Весной перезимовавшая матка начинает искать место для устройства гнезда. Покинутая норка, моховая кочка, дупло, гнездо белки — все годится для этой цели. Обложив гнездо снаружи сухими травинками или мхом, самка делает внутри первую круглую восковую ячейку. В ячейку она помещает небольшой запас пищи — смесь цветочной пыльцы с медом — и откладывает несколько яиц. Запечатав эту ячейку, матка строит следующие. Сначала самка ухаживает за личинками, затем личинки ткут коконы, где и происходит их сложное превращение. Из куколок выводятся мелкие рабочие шмели, которые сразу же включаются в работу: собирают корм и кормят им личинок. Сотов, как у пчел или ос, в шмелином гнезде нет. Старые коконы беспорядочно расположены в один этаж на дне гнезда. Они служат для хранения запасов меда.
Во второй половине лета в гнезде появляются вполне развитые крупные самки (будущие матки) и самцы. К концу лета в крупных гнездах насчитывается до 50 шмелей, но такие гнезда встречаются редко. Осенью старая матка, самцы и рабочие шмели умирают, а молодые матки покидают родительское гнездо и принимаются за поиски зимнего убежища в земле, во мху, в соломе, в другом удобном месте. Весной каждая из них образует свою семью.
Шмели питаются нектаром и цветочной пыльцой. Для того чтобы добыть корм личинкам, каждое насекомое должно побывать на тысячах цветков. У рабочих шмелей и маток на задних лапках есть аппарат для собирания пыльцы, он состоит из «корзиночки» и «щеточки». Пачкаясь в
справочник школьника 545
цветочной пыльце, шмели переносят ее с цветка на цветок и опыляют растения. Нижние челюсти и губы у шмеля сильно вытянуты и образуют лакающий аппарат, или хоботок. У шмеля хоботок длиннее, чем у большинства других пчелиных, и с его помощью шмели могут добывать сладкий нектар из цветков с глубокими и узкими венчиками, например из клевера.
Шмели, опыляя цветы, приносят большую пользу, особенно цветки клевера. Когда клевер начали возделывать в Австралии, он хорошо цвел, но не приносил семян. Поэтому пришлось привезти из Европы шмелей.
ШОКОЛАД
Шоколад получают из растения тропического дерева какао. В тропических лесах Бразилии растет небольшое красивое развесистое дерево с блестящими листьями. Круглый год это дерево цветет желтыми цветками и плодоносит. Цветки сидят прямо на коре ствола. Со ствола свисают и оранжево-желтые продолговатые плоды, похожие на ребристые огурцы. Это'характерно для многих деревьев, растущих в тени тропического леса. Под деревянистой оболочкой плода до 50 семян какао, неправильно называемых «бобами».
«Шоколадное дерево» было открыто европейцами в 1516 году в Мексике. Завоеватели Мексики заметили, что туземцы чрезвычайно ценят какие-то семена, которые заменяют им деньги. Из этих семян приготовили напиток, называемый «чокоатль», то есть горькая вода. Это и был шоколад из семян какао. Только туземцы пили шоколад с перцем и ванилью, без меда и сахара. Несмотря на горький вкус, шоколад произвел большое впечатление на испанцев. Семена какао стали вывозить в Испанию, где были основаны первые фабрики для изготовления шоколада и какао. Семена «шоколадного дерева» очень питательны: в них 52% жира, 20% белка, 10% крахмала, 1.5% сахара и 1.5% особого, бодрящего вещества теобромина.
Особенное значение в составе шоколада имеет шоколадное масло. Более нежные сорта шоколада содержат больше масла.
18 Биология
$46 биология
Шоколад очень питателен, поэтому и берут его с собой путешественники, летчики. У нас какао растет только в условиях оранжереи — цветет и плодоносит.
справочник школьника
547
щ
ЩИТОВИДНАЯ ЖЕЛЕЗА — железа внутренней секреции. Щитовидная железа у млекопитающих находится перед дыхательными путями, в месте, где гортань переходит в трахею. Крупные железистые клетки образуют пузырьки, заполненные вязкой массой. Сюда выделяются гормоны щитовидной железы, представляющие собой соединения йода с аминокислотами. Гормоны поступают в кровь. Щитовидная железа очень хорошо снабжается кровью. В течение часа через этот маленький орган протекает вся кровь у животного и у человека.
Щитовидная железа влияет на рост и развитие организма, регулирует активность органических веществ.
Недостаток гормонов щитовидной железы ведет к невозможности поддерживать нормальный высокий уровень обмена веществ и плотное состояние тканевых белков. Ткани становятся рыхлыми, слизистыми, развивается заболевание микседема. Человек при этом становится вялым, теряет аппетит; появляется общая отечность, дряблость мускулатуры и т.д. Если недостаток гормонов обнаруживался с раннего возраста, то, кроме всего, он отстает в росте. У взрослого человека заболевание щитовидной железы приводит к физиологическому нарушению многих систем.
Нарушения функций щитовидной железы могут возникнуть в результате недостатка в питьевой воде йода, необходимого для синтеза гормонов щитовидной железы. Чаще всего это происходит в горных местностях, где талые воды не насыщаются йодом. Известны географические горные районы в Карпатах, Альпах и др., где жители поражены микседемой, и принимаются меры для профи
548 биология
лактики этой болезни. В тех местностях, где почва и вода содержат мало йода, в воду добавляют йодистые соединения.
В прошлом веке Базедов и Греве описали заболевание, характерными признаками которого являются увеличение щитовидной железы, то есть избыточная функция щитовидки, ведущая к усиленному образованию гормона тироксина и выделение его в кровь. Это заболевание, то есть гиперфункция щитовидной железы, назвали базедовой болезнью
У человека четыре околощитовидные железы. Это самые маленькие железы из всех желез внутренней секреции: их общий вес — 0.13 г. Гормон околощитовидных желез паройгормон регулирует содержание кальция в крови. У детей при недостаточности функции околощитовидных желез нарушается рост костей, зубов, волос, наблюдаются мышечные судороги. Удаление околощитовидных желез приводит к гибели из-за судорог скелетной мускулатуры и расстройства дыхания.
справочник школьника
549
э
ЭВКАЛИПТЫ — вечнозеленые дере-вья, достигающие высоты до 150 метров.
Жюль Верн в книге «Дети капитана ЗдуР!!*_______
Гранта» дает образное описание впечат-ления путешественников, которые по-пали в эвкалиптовый лес: чНГ
«У них вырвался крик восхищения при | J--'"'
виде великанов — эвкалиптов выши- И«--
ной примерно до 61 м и губчатой /
корой до 5 дюймов толщины». I
Эвкалипты — один из самых цен- ' |
ных даров флоры. Тяжелая, плотная дре- ii L
весина эвкалипта отличается необыкно-
венной прочностью. В кораблестроении это материал самой высокой ценности:
для корабельных килей (конечно, небольших судов) и мачт нет лучшего материала. Сваи, телеграфные столбы, торцовые мостовые и т.д. из эвкалиптового дерева получаются самые долговечные. При полировке различные сорта эвкалипта дают чрезвычайно красивый материал то серых, то коричневых, то темно-красных тонов; но столяры недолюбливают эвкалипт за его «железную» твердость. В Европе в большом ходу красивые эвкалиптовые фанеры, которыми часто оклеивают мебель. Эвкалипт дает массу ценного материала для дубильных веществ и лечебное эвкалиптовое масло.
Эвкалипты растут необыкновенно быстро. В одном из итальянских садов было посажено семечко эвкалипта. Всего через семь лет выросло дерево 19 метров высотой и
550 биология
1.5 метра в обхвате. Эта чрезвычайная быстрота роста особенно удивительна, если принять во внимание огромную плотность древесины. Отдельные эвкалипты посажены были у нас на Кавказе еще в 1880 году в Батумском ботаническом саду. У этих австралийских жителей оригинальные стволы, с которых кора слезает как бы лентами, и высокие кроны из вертикально поставленных листьев, так что солнечный луч скользит по ним в полдень почти без задержки. В наших влажных субтропиках эвкалипты уживаются отлично, страдая лишь в наиболее холодные зимы.
Целые леса были посажены в Колхиде для уничтожения колхидских болот — очагов малярии. Прошло около 10 лет, и в долине реки Риона, около Поти, там, где местами на поверхности почвы стояла вода и где были наилучшие условия для развития малярийного комара, эвкалипты осушили топкие болота, и местность стала здоровой.
ЭВОЛЮЦИОННОЕ УЧЕНИЕ, теория эволюции — наука о причинах, движущих силах, механизмах и общих закономерностях эволюции живых организмов.
Первый этап эволюционного учения связан с деятельностью античных философов (Гераклит, Демокрит, Лукреций и др.), которые высказывали идеи об изменяемости окружающего мира, в том числе об исторических преобразованиях организмов, о единстве живой и неживой природы.
Первую относительно удачную искусственную систему органического мира разработал шведский натуралист Карл Линней (1707—1778). За основу своей системы он принял вид и его считал элементарной единицей живой природы. Близкие виды объединились им в роды, роды в отряды, отряды в классы. Для обозначения вида он использовал два латинских слова: первое — название рода, второе — видовое название (редька дикая). Этот принцип двойной номенклатуры сохранился в систематике и до настоящего времени. Недостатки системы Линнея состоялй в том, что при классификации он учитывал лишь 1—2 признака (у растений — число тычинок, у животных — строение дыхательной и кровеносной системы), не отражающих подлинного родства, поэтому далекие роды оказались в одном
справочник школьника 551 классе, а близкие — в разных. Виды в природе Линней считал неизменными, созданными творцом.
Первую последовательную теорию эволюции живых организмов разработал французский ученый Жан Батист Ламарк (1744—1829). В книге «Философия зоологии», вышедшей в 1809 году, Ламарк предположил, что в течение жизни каждая особь изменяется, приспосабливается к окружающей среде. Он утверждал, что разнообразие животных и растений есть результат исторического развития органического мира — эволюции, которую понимал как ступенчатое развитие, усложнение организации живых организмов от низших форм к высшим и назвал «градацией» Он предложил своеобразную систему организации мира, расположив в ней родственные группы в восходящем порядке — от простых к более сложным, в виде «лестницы» Но Ламарк ошибочно полагал, что изменение среды всегда вызывает у организмов полезные изменения.
Английский ученый Чарлз Дарвин (1809-1882), проанализировав огромный природный материал и данные селекционной практики, в основном труде «Происхождение видов» (1859 год) обосновал эволюционную теорию, вскрыл основные закономерности развития органического мира.
Он доказал, что огромное многообразие населяющих Землю, приспособленных к условиям обитания видов образовались благодаря постоянно возникающим в природе разнонаправленным наследственным изменениям и естественному отбору. Способность организмов к интенсивному размножению и одновременное выживание немногих особей привели Дарвина к мысли о наличии между ними борьбы за существование, следствием которой является выживание организмов, наиболее приспособленных к конкретным условиям среды, и вымирание неприспособленных. Постепенное усложнение и повышение организации живых существ он считал результатом наследственной изменчивости и естественного отбора.
Значение теории Дарвина состоит в том, что в изучение природы он ввел естественноисторический метод: установил основные движущие силы эволюции органического мира (наследственную изменчивость и естественный отбор). Эволюция разных видов идет с разной скоростью. Например, многие беспозвоночные, пресмыкающиеся
552
биология
почти не изменились за миллионы лет. А в роде человек, по данным палеонтологов, за последние 2 миллиона лет возникло и вымерло несколько видов.
С позиций современного учения важнейшими факторами эволюции являются мутации и естественный отбор. Совокупность этих факторов необходима и достаточна для осуществления эволюционного процесса. Отбор непосредственно воздействует на фенотипы организмов; в результате отбираются не отдельные признаки и аллели, а целые генотипы, обладающие нормой реакции. В генетическом отношении эволюция сводится к направленным изменениям генофондов популяций (микроэволюция). В зависимости от характера изменений внешних условий на популяции могут действовать разные формы отбора — движущий, стабилизирующий и дизруптивный.
Современное эволюционное учение обогащается данными генетики, молекулярной биологии, экологии.
ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ в природе - относительная устойчивость видового состава живых организмов, их численности, продуктивности, распределения в пространстве, а также сезонных изменений, круговорота веществ, и других биологических пр jccob в любых природных сообществах.
В основе экологического равновесия экосистем лежит постоянство биотического круговорота веществ, который в каждой конкретной экосистеме имеет свои особенности, связанные с видовым составом и численностью организмов, их типом обмена веществ. Решающее значение при этом имеют соотношение автотрофов (продуцентов) и гетеротрофов (консументов, редуцентов), а также приспособленность организмов друг к другу и к среде обитания. Совокупность этих факторов, сложившаяся в процессе эволюции, обеспечивает устойчивость экосистем, или их гомеостаз. За меру стабильности экосистем часто принимают их видовое разнообразие — чем оно выше, тем надежнее поддерживается экологическое равновесие.
При колебаниях условий среды, выходящих за пределы, обычные для данной экосистемы, возникают нарушения экологического равновесия, приводящие к снижению численности одних и резкому увеличен ю других видов.
справочник школьника 553
Плотность того или иного вида при неблагоприятных условиях снижается, но в оптимальных условиях возрастают плодовитость, скорость роста и развития, и плотность вида восстанавливается.
Часто под нарушением экологического равновесия понимают не только изменения различных биотических факторов, но и значительные колебания газового состава атмосферы, загрязнение вод, глобальное загрязнение окружающей среды, то есть все, что может изменить нормальную жизнь на данной территории живых организмов.
Актуальность сохранения экологического равновесия возросла в XX веке с появлением таких средств воздействия на экосистемы, которые могут привести к их необратимому нарушению.
ЭКОЛОГИЯ
Экология — наука о взаимоотношениях организмов между собой и с окружающей неживой природой.
; Термин «экология» ввел в научный обиход немецкий зоолог и эволюционист, последователь ЧДарвина Э.Геккель. Экология — это изучение всех сложных взаимоотношений, которые Дарвин называл условиями, порождающими борьбу за существование. ,
Организмы в природе не существуют изолированно друг от друга. Особи одного вида образуют популяции — группировки, населяющие определенную территорию. Популяции разных видов, занимающие определенный участок (например, озеро, луг, степь), образуют сообщество. Сообщество в совокупности с неживыми компонентами среды, с которыми оно взаимодействует (солнечный свет, климат, почва, вода и т.д.), составляет экосистему. Все эти объекты, относящиеся к трем разным уровням организации (организменному, популяционно-видовому), изучает экология. Экологов в первую очередь интересуют те свойства особей, от которых зависит их распределение, численность и роль в круговороте веществ. Среди этих свойств — приспособления (адаптации) к температуре, влажности, солености и другим факторам среды. Экология особей изучает продолжительность жизни, плодовитость, обмен веществ у организмов.
554
биология
Разделы экологии выделяют и по другим принципам. Исторически экология делится на экологию растений и экологию животных и микроорганизмов. Экология тесно связана с биологическими науками, без которых не объяснить многие закономерности. Например, экологическая физиология изучает физиологические адаптации организмов к разным факторам среды. Экологическая морфология выясняет, как условия среды формируют строение организмов. Связям поведения организмов с условиями их жизни тоже посвящены многочисленные исследования. Но, пожалуй, наиболее тесно экология связана с эволюционной теорией. Недаром в своем определении экологии Э.Геккель упоминал борьбу за существование. Экология пропитана духом эволюционных идей, и многих экологов занимает вопрос о том, как возникли в процессе эволюции те или иные особенности популяций, как эволюционировали отношения между видами в сообществах. Экологические исследования — это и есть изучение эволюции. Действие факторов среды на популяции, изучаемое экологами, — это и действие отбора, колебания численности — еще один фактор эволюции, волны жизни.
Когда экология сформировалась как наука, ее роль для практики резко возросла. Появилась возможность предсказать последствия хозяйственной деятельности и давать рекомендации, как вести промысел, развивать сельское хозяйство и промышленность, не разрушая природные сообщества. Возможность таких научных прогнозов особенно велика в наши дни, когда из-за технического прогресса человечество впервые начало заметно воздействовать на всю биосферу в целом. Тем не менее многие частные исследования экологов выглядят как наука ради науки: кажется, что они не могут приносить никакой практической пользы.
Зачем, например, нужно знать, сколько времени и энергии тратит птичка-нектарница на защиту своей территории? Но впечатление о бесполезности таких исследований совершенно неверное. Полученные знания могут оказаться важными при решении самых неожиданных задач. Например, когда в XIX веке специалисты-зоологи изучали образ жизни личинок малярийных комаров, казалось, что это не может иметь никакого практического значения. Но когда выяснилось, что комары — переносчики малярии,
справочник школьника
555
стало ясно, что изучение их жизни имеет огромное практическое значение. Ученые-экологи смогли дать четкие рекомендации по борьбе с малярией. Эта болезнь, от которой в XX веке погибло больше людей, чем в двух мировых войнах, во многих странах была почти полностью побеждена.
«Узкие» исследования могут приобретать не меньшее значение и для теории. Как известно, Ч.Дарвина подтолкнуло к созданию теории естественного отбора изучение вьюрков на Галапагосских островах.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ
В природе виды животных и растений распределяются не случайно, они всегда образуют определенные, сравнительно постоянные комплексы — сообщества. Функциональную систему, включающую в себя сообщества живых существ и их среду обитания, называют экологической системой. Связи между ее компонентами возникают прежде всего на основе пищевых связей и способов получения энергии. По способу получения и использования питательных веществ все организмы делятся на автотрофы и гетеротрофы. В природе возникает непрерывный круговорот биогенных веществ, необходимых для жизни. Химические вещества извлекаются автотрофами из окружающей среды и в основном через гетеротрофов вновь в нее возвращаются. Этот процесс принимает очень сложные формы. Каждый вид использует лишь часть содержащейся в органическом веществе энергии, доводя его распад до определенной стадии. Таким образом, в процессе эволюции в экологических системах сложились цепи питания. Цепи питания состоят из нескольких звеньев, так как в них включаются растительноядные животные, хищники, паразиты и микроорганизмы — редуценты. Количество растительного вещества, служащего основой цепи питания, в несколько раз больше, чем общая масса растительноядных животных, а масса каждого звена пищевой цепи пропорционально уменьшается. Эту важную закономерность называют правилом экологической пирамиды. Цепи питания в каждом природном участке с более или менее однородными условиями существования составлены своими комплексами видов, образующими самоподдерживающуюся систему, в
556
биология
которой осуществляется круговорот веществ. Такие системы называют биоценозами. Биоценоз включает всю совокупность живых существ — растений, животных, микроорганизмов, приспособленных к совместному обитанию на определенной территории. Примерами биоцензов могут служить ельник-кисличник, биоценоз ковыльный степи и т.д. Органические компоненты в биоценозах неразрывно связаны с неорганическими — почвой, влагой, атмосферой, образуя устойчивую экологическую систему — биогеоценоз.
Различные типы биоценозов тесно связаны с географической зональностью. Каждую природную зону характеризуют преобладающие типы коренных биогеоценозов. Длительность существования биогеоценозов различна. Чем полнее в них круговорот веществ, тем они более устойчивы.
ЭРИТРОЦИТЫ — красные клетки крови у позвоночных и некоторых беспозвоночных (иглокожих).
Красные кровяные клетки — эритроциты — очень малы: в 1 мм3 крови содержится до 5 млн. эритроцитов. Зрелые эритроциты не имеют ядер. Под микроскопом эритроциты выглядят как двояковогнутые диски. Такая форма увеличивает поверхность эритроцитов, а это способствует более быстрому и равномерному проникновению в них кислорода. Снаружи эритроцит покрыт мембраной, внутри него содержится особый белок — гемоглобин, придающий эритроциту красный цвет. Поверхностная мембрана легко пропускает газы, воду, анионы, ионы водорода, глюкозу, обладает большой эластичностью. Эритроциты зарождаются в красном мозге, живут около 120 дней и разрушаются в селезенке и печени. Железо, освободившееся после распада гемоглобина, откладывается в печени и селезенке как резерв и по мере надобности отсюда поступает в костный мозг, где вновь включается в молекулы гемоглобина. У здорового человека в сутки при распаде эритроцитов освобождается 20—30 мг железа, что составляет суточную потребность взрослого человека в железе.
Основная функция эритроцитов — перенос кислорода от легких к тканям и углекислого газа от тканей к легким. Эритроциты участвуют в поддержании постоянства внутренней среды организма.
справочник школьника
557
Молекула гемоглобина состоит из белка глобина и соединения, содержащего железо, — гема. Посредством гема гемоглобин способен присоединять и отдавать молекулы кислорода и обеспечивать окраску эритроцитов. Гемоглобин обладает двумя удивительными свойствами. В легких за очень короткий промежуток времени — 0.02 с — он присоединяет кислород и превращается в непрочное соединение — оксигемоглобин. В тканях же кислород отщепляется от оксигемоглобина и используется клетками. Освободившийся от кислорода гемоглобин тут же присоединяет углекислый газ и с током крови опять попадает в легкие.
Малокровием называется состояние организма, при котором в крови уменьшается либо количество эритроцитов, либо содержание гемоглобина в каждом из них. К малокровию может привести отравлений ядами некоторых животных, вызывающее массовую гибель эритроцитов. Причиной малокровия может быть также нарушение образования эритроцитов в кроветворных органах. Во всех случаях малокровия в крови уменьшается количество гемоглобина, в результате чего ткани испытывают недостаток кислорода.
ЭХОЛОКАЦИЯ у животных — излучение и восприятие отраженных, как правило высокочастотных звуковых сигналов с целью обнаружения объектов (добычи, препятствия и др.) в пространстве, а также получения информации об их свойствах и размерах.
Эхо вездесуще. Сильное или слабое, оно возникает часто. Было бы странно, если бы животные с их тонким, изощренным слухом не заметили это явление и не научились им пользоваться. И действительно, многие животные не без пользы для себя принимают эхо. Дятлы питаются насекомыми, живущими на деревьях. Дятел не долбит все без разбору деревья подряд, иначе бы он просто умер с голоду. Постучав по коре, дятел сразу определяет, есть ли внутри ходы короедов. Остроносые санитары леса такие виртуозы, что прослеживают по звуку извилистый ход личинки короеда и, дойдя до конца, долбят именно там, где прячется создательница древесного лабиринта.
558
биология
Особые виртуозы по части эхолокации — летучие мыши. Они используют для эхолокации ультразвук. Так мыши обнаруживают в воздухе жуков, ночных бабочек, мотыльков. Поймав лучом ультразвукового «прожектора» насекомое, мышь старается не потерять свою жертву, нагоняет и ловит ее.
Еще недавно летучие мыши поражали воображение ученых совершенством своего эхолокатора. Действительно, из наземных животных они чемпионы. Но, как выяснилось , в последние десятилетия, пальма первенства не за ними. Воздушная среда малоблагоприятна для эхолокации. Звук распространяется в воздухе относительно медленно, быстро затухает. Другое дело вода. В ней звук распространяется в пять раз быстрее, чем в воздухе, и, не затухая, покрывает огромные расстояния. Пионеры гидроакустики — миноги и рыбы.
Рыбьи секреты известны давно. Рыбаки не раз вылавливали крупных хищных рыб, абсолютно слепых. Пойманные рыбы не выглядели ни больными, ни истощенными. Как же они, лишенные зрения, могли ловить добычу?
Тело рыб снабжено удивительным органом чувств. Он получил название органа боковой линии, так как действительно располагается вдоль тела. Рыбы используют орган боковой линии как настоящий локатор. Когда они плывут, впереди бежит волна. Отразившись от встречных предметов, она возвращается к органу боковой линии, информируя рыбу о подводных препятствиях. Вот почему слепые рыбы не натыкаются на стенки аквариума и ориентируются в водоемах, обходят все камни или изгибы берега.
Если об эхолокаторе рыб известно достаточно много, то дельфины задали ученым серию еще до конца не разгаданных загадок. Первая из них — голос дельфина. Большинство птиц и млекопитающих звуки издают с помощью голосовых связок. У дельфинов их нет. Что их заменяет, точно пока не известно. Видимо, принцип производства ультразвуков обычный — вибрация стенок каких-то каналов при продувании сквозь них воздуха. Только у всех животных вибрируют голосовые связки, а у дельфинов что-то другое. Вообще дыхательная система китообразных устроена весьма оригинально. Ноздри у дельфинов находятся на затылке и слились в одно крупное отверстие, ’ называемое дыхалом. Видимо, так удобнее дышать, не надо
справочник школьника
559
специально выставлять из воды голову. Дельфины дышат на ходу, раз в одну-две минуты поднимаясь к поверхности На голове дельфина находится устройство, позволяющее выстреливать ультразвуками в нужном направлении. По существу, на дельфиньем лбу смонтирован ультразвуковой прожектор, только дающий не сплошной луч, а быстро-быстро мигающий. Ультразвуки, возникающие в районе воздушных мешков, отражаются вперед плоскими костями черепа. Они выполняют роль рефлекторов. Отраженные ультразвуки попадают в прикрывающую сверху воздушные мешки жировую подушку. По форме она напоминает большую чечевицу и используется как линза. Предполагают, что мышцы, окружающие жировую подушку, могут менять ее форму. Это позволяет дельфинам фокусировать ультразвуковой луч. Когда им нужно «осветить» небольшой предмет, они делают луч предельно узким; когда хочется «осветить» окружающее пространство пошире, делают луч возможно шире. Кроме того, ученые считают, что животные каким-то образом способны направлять ультразвуковой луч в любую сторону — вбок, например.
Эхолокатор дельфинов — удивительное устройство. С его помощью животные на расстоянии способны узнавать о различных предметах очень многое. Например, дельфины с помощью эхолокации определяют даже маленькую разницу в величине одинаковых предметов. Эхолокатор дельфина работает как рентгеновский аппарат. Животные без труда отличают монолитный стальной шар от такого же шара, но полого.
Эхо позволяет находить стаю рыб, которую они могут определить за 100—500 метров, это зависит от плотности косяка.
Не смогли бы существовать без эхолокатора наши полярные дельфины — белухи. Они всю жизнь проводят среди льдов, смело ныряя под ледяные поля. Их локатор информирует, что где-то впереди есть разводы и там можно глотнуть свежего воздуха. Пользуются эхолокацией, видимо, и киты. Кашалотам иногда приходится охотиться в полной темноте, находить и побеждать огромных кальмаров.
560
биология
я
ЯДОВИТЫЕ ЖИВОТНЫЕ
Среди средств защиты и нападения в мире животных важную роль играют яды — сильнодействующие выделения кожных, слюнных желез, которые могут отпугнуть, парализовать или даже убить противника. Особенно много ядовитых животных среди паукообразных, насекомых, змей. Конечно, понятие ядовитости относительно. Мы не считаем ядовитыми многих мелких животных, особенно насекомых, укус которых мы или вовсе не замечаем, или переносим почти безболезненно. Однако для своих жертв эти мелкие животные — опасные ядовитые хищники. К ядовитым мы относим лишь тех животных, яды которых оказывают сильное воздействие на человеческий организм. Сильное действие на организм оказывают нейротоксические яды, которые вызывают паралич нервных центров. Нейротоксические яды могут играть защитную роль, но в первую очередь они служат для нападения и добывания пищи. Такие яды свойственны многим паукам, скорпионам, аспидовым, некоторым рыбам. Гемотоксические яды воздействуют на кровеносную систему: в крови появляются сгустки, которые закупоривают тонкие сосуды и образуют тромбы, которые приводят к очень серьезным последствиям. Своеобразный ядовитый аппарат скорпионов расположен в последнем членике их «хвоста» — заднего отдела брюшка, более тонкого и подвижного, чем передний отдел.
В этом членике есть ядовитые железы, протоки которых выведены в загнутый острый шип. Яд скорпионов нейротоксический и мгновенно парализует мелкую добычу. Укус крупных тропических скорпионов бывает даже смертельным для человека. В нашей стране они водятся в
справочник школьника
561
Крыму, Закавказье, Средней Азии. В пустынях и степях Средней Азии и Кавказа встречается самый ядовитый из наших пауков — каракурт. Укус каракурта оказывает на человека сильное нейротоксическое действие. Каракурт опасен и для домашних животных. Лошади и верблюды укушенные каракуртом, обычно погибают.
К жалящим перепончатокрылым относятся пчелы, осы, шершни, шмели, муравьи. У них жало представляет собой видоизмененный яйцеклад, выдвигающийся из конца брюшка в момент ужаления. У медоносных пчел яйцеклад-жало устроен особо: он зазубрен и поэтому застревает в теле жертвы. После Ужаления жало выдергивается вместе с ядовитыми железами из брюшка, и пчела погибает. Есть немало ядовитых рыб. Чаще всего защитный аппарат рыб — это шипы или острые лучи плавников, которые снабжены ядовитыми железами. Железы расположены обычно снаружи по поверхности шипа или луча, и их яд выделяется в рану при уколе. У нас в Черном море водится скат-хвостокол, с шипом на конце хвоста.
Земноводные не имеют никаких вооруженных органов. Зато большое количество ядовитых выделений кожных желез служит им хорошей защитой против многих хищников. Для хищников опасны выделения ядовитых желез пятнистой, или огненной, саламандры. Яд саламандры, попав в рот хищнику, вызывает жжение, у мелких животных — конвульсии, паралич. Из бесхвостых земноводных обилием ядовитых желез в коже отличаются жабы и жерлянки. Кожа этих амфибий сильно бугорчатая, как часто говорят, «бородавчатая». Отсюда и возникло суеверие, будто от жабы могут появиться на руках бородавки. На самом деле яд жаб слишком слаб, чтобы оказать какое-либо действие на кожу человека. Однако он сильно раздражает слизистые оболочки. Больше всего ядовитых форм среди пресмыкающихся. Самая крупная среди аспидовых змей и ядовитых змей вообще — королевская кобра, живущая в Юго-Восточной Азии. Длина е’е достигает обычно 3—4 м. Яд королевской кобры очень силен,и, кроме того, при укусе такая гигантская змея выделяет очень много яда. Человек может погибнуть от укуса королевской кобры в течение получаса. Наиболее известна индийская кобра, или очковая змея. Характерный рисунок на ее шее сзади напоминает очки. При опасности кобра поднимает переднюю
562
биология
часть тела и расширяет шейный отдел, отчего образует «капюшон»; рисунок очков становится хорошо видным. Индийская кобра с древних времен была основным действующим лицом в уличных представлениях индийских факиров. Заклинатели змей игрой на деревянной флейте как бы «завораживают» кобру, и она покачивается перед укротителем в такт музыке. На самом деле, однако, кобра не воспринимает музыку (змеи практически глухи), а следит за укротителем и движется в такт покачиваниям его тела. Обыкновенная гадюка широко представлена в лесной и лесостепной зонах нашей страны. Местами образуются целые змеиные очаги — районы, где большая численность-змей. Укусы людей редки и яд менее сильный, чем у кобр. Но вот самая крупная наша гадюка — гюрза — представляет серьезную опасность.
Для защиты от укусов ядовитых животных, и в первую очередь змей, в конце прошлого столетия ученые изобрели специальную противозмеиную сыворотку. Первый центр по изготовлению противозмеиных сывороток был основан в Бразилии, в г. Сан-Паулу. Это крупнейший научный центр, где изучают ядовитых животных всех классов.
ЯДОВИТЫЕ РАСТЕНИЯ
Ядовитыми называются растения, содержащие такие химические вещества, которые, попав в организм человека или животного, вызывают отравление. Отравление может привести к тяжелому заболеванию и даже к смерти. Для самого растения ядовитые вещества имеют большое значение. Они защищают растение от животных, которые могли бы съесть его стебли, листья, корни или семена. К ядовитым веществам, содержащимся в растениях, относятся азотистые соединения, соединения сахаров со спиртами, кислотами и другими веществами (гликозиды), растительные мыла, горькие вещества, токсины, смолы и др. У некоторых растений ядовиты кора и плоды, а листья и цветки совсем безвредны (крушина), у других ядовиты цветки (гречиха), у третьих ядовито все растение (вороний глаз). По мере развития растения количество ядовитых веществ в нем меняется.
В экваториальных странах ядовитых растений больше, чем в странах умеренного климата, и яды, содержащиеся в
справочник школьника 563 них, обладают более сильным действием. Если ядовитые растения, растущие на юге, например аконит, лавровишню, вырастить на севере, то их ядовитые свойства становятся слабее. Это объясняется климатическими факторами и составом почвы. Ядовитых растений больше всего среди покрытосеменных растений.
Много ядовитых растений среди сорняков. Они тем более опасны, что произрастают вблизи домов — на пустырях и огородах. К таким растениям относятся: паслен сладко-горький, куколь, молочай, чистотел большой, содержащий ядовитый млечный сок желтоватого оттенка, белена, ядовитое вещество которой действует на мозг. Люди, отравившиеся беленой, приходят в буйное состояние. Отсюда пошли выражения «белены объелся», «взбеленился».
В буковых лесах и по горным склонам Крыма, Кавказа и Карпат растет белладонна (красавка) — одно из самых ядовитых растений. Ядовиты все части растения, нередко три его ягоды — смертельная доза. Смерть наступает от остановки дыхания.
В лиственных и смешанных лесах много и других ядовитых растений: копытень европейский, ветреницы — дубравная, лютиковая и лесная, пролеска многолетняя, ландыш майский, сон-трава. На топких речных берегах, на болотистых лугах и вообще на влажных местах растут купальница европейская (ядовиты корни), чемерица белая (ядовиты листья, скот ее не ест), лютик едкий, вех ядовитый.
На торфяных болотах в хвойных лесах Европейской части России, на Дальнем Востоке растет багульник болотный — кустарник с резким одуряющим запахом. Ядовито все растение, особенно листья.
Еще в прошлом веке существовало представление, что где-то в южных странах растет чрезвычайно ядовитое дерево анчар. А.С.Пушкин написал о нем стихотворение «Анчар». На самом деле это растение далеко не так ядовито. Анчар — очень высокое (до 40 м) дерево. Растет он на островах Ява и Калимантан. Ядовит в анчаре млечный сок, но отравляющее действие его слабое. Поэтому для отравления стрел к соку анчара прибавляли яды других растений, действующие сильнее.
Нередко ядовитые растения с виду даже красивы. Кажется, что может быть нежнее ландыша! А в его ягодах
564
биология
и корневищах таятся ядовитые вещества. Ядовит жгучий сок кустарника волчье лыко.
Человек и различные виды животных неодинаково восприимчивы к различным ядам. Так атропин, содержащийся в белладонне, например, сильно действует на людей, но слабо действует на лошадей, свиней, коз, а для кроликов совсем безвреден. Птицы погибают от плодов аниса, тмина, укропа, а человек использует их в пищу. Это можно объяснить физиологическими процессами, особенностями систем пищеварения и нервной системы всех организмов.
ЯПОНСКИЕ ПЕТУХИ
С давних пор в Стране восходящего солнца разводят поистине фантастических птиц — петухов с невероятно длинными хвостами. Встречаются и такие, у которых хвосты достигают 7—9 метров длины. Длиннохвостых петухов выращивают на острове Сикоку еще с тех пор, как самураи украшали свои каски их перьями. Чтобы вырастить такого петуха, требуется большое терпение и любовь к своему делу. Когда петушкам исполняется год, их помещают в клетки и выпускают на прогулку только на два часа в день. Птицы окружены бесконечными заботами. Перья, которые растут очень медленно, всегда чисты, ухожены, подвязаны так, чтобы они не касались земли. Птицу можно переносить только в специальном ящике, а хвост на это время аккуратно сматывают. Длиннохвостые петухи живут примерно до десяти лет. Они совершенно ручные, позволяют брать себя на руки, ласкать, кормить и переносить, и притом с таким достоинством, как будто сознают, что имеют право на все эти знаки почитания. Время от времени, в дни религиозных праздников, этих редкостных птиц выставляют в храме. Но их перья невероятно хрупки. Великолепный наряд — исключительное достояние самцов. Их жены одеты скромно и просто, но птицеводы ухаживают за ними с такой же самоотверженностью, как и за самыми знаменитыми из своих питомцев. Ведь без них в разведении длиннохвостых петухов не обойтись.
На фермах все подчинено главной задаче — выращиванию перьев. Насесты очень высоки, дорожки сада исключительно чисты, и прекрасные птицы волочат по ним свои чарующие хвосты, как шлейфы.
справочник школьника
565
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
А
Абиотическая среда 3
Австралопитек 4
Автоматизм сердца 433
Автотрофные организмы 268
Агробиоценоз 4
Агроценоз 5
Адреналин 5,87,435
Аист 5
Аксолотль 6
Аксон 257
Актиния 7
Акула 8
Аллель 10
Аллергия 10
Аллигатор 10
Аллогенез 145
Альбатрос 12
Альбинизм 11
Альбинос 11
Альпийская саламандра 414
Амбистомы 7
Амеба 12
Амилаза 460
Аминокислоты 13
незаменимые 256
Амфидиплоид 14
Анабиоз 15
Анаболизм 15,266
Анализ
генетический 68
гибридологический 68
Анализаторы 16
Анализирующее скрещивание 16
Аналогия 84
Анаэробные организмы 17
Антибиотик 17
Антилопы 18
Антитела 34
Ароморфоз 18,368
Археоптерикс 19
Археорнис 19
Аскариды 19
Аскорбиновая кислота 20
Ассимиляция 15,266
Атавизм 20
Атеросклероз 20
Афалина 21
Ацетилхолин 435
Аэробные организмы 21
Б
Бабочки 23
Багульник болотный 563
Баклан 24
Бактерии 24
Бактериофаг 27
Бамбук 27,137
Барс 28
Барсук 29
Бациллы 25
Бегемот 31
Беззубки 31
Безусловные рефлексы 32
Белладонна 316
Белогрудый медведь 236
Белок 33
Белухи 167
Белый медведь 237
Бейтос 35
Беркут 35
Бесполое размножение 36
Бизон 36
Биогеоценоз 37
Биологическая очистка 37
Биологические ритмы 38
Биолюминесценция 40
Биомасса 41
Биосфера 41
Биотехнология 43
Благородный олень 280
Бобовые 43
Бобр 45
Божьи коровки 124
Борьба за существование 46
Бронтозавр 47
Брусника 46
Брюхоногие 47
Буйвол 48
Буревестниковые 48
566
биология
Бурые водоросли 49
Бурый медведь 234
В
Вакуоли 50
Варановые 50
Вегетативная нервная система 51
Вегетативное размножение 52
Венценосный журавль 130
Верблюд 53
Вестибулярный аппарат 54,384
Ветвление 348
Ветроопыляемые растения 286
Вибрионы 25
Видоизменение побегов 350
Видообразование 54
Вирус 55
Витамины 56
витамин С 20
Вкус 58
Внсклсто*пгос пищеварение 338
Внутриклеточное пищеварение 338
Водно-солевой обмен 58
Водоросли 59
бурые 49
синсзслсныс 440
Возбудимость 384
Волчьи 60
Вороний глаз 278
Врановые 61
Врожденные рефлексы 402
Г
Гага 97
Гадюки 140
Гаметофит 68
Гаметы 10
Ганглии 257
Гастрин 64
Гаттерия 64
Гевея 162
Гелиотропизм 353
Гельминты 65
Гемолимфа 65
Гемофилия 425
Генетика 65
Генетическая карта хромосом 66
Генетическая несовместимость 67
Генетический анализ 68
Генетический груз 69
Генная инженерия 69
Генотип 70
Генофонд 70
Гены
дрейф 108
рекомбинация 67
рецессивный 11
Географическая изоляция 70
Географическое видообразова-
ние 55
Гепард 71
Гетерозигота 71
Гетерозиготные аллели 10
Гетерозис 72
Гетеротрофные организмы 25, 268
Гиббереллины 72
Гиббоны 73
Гибридологический анализ 68
Гидросфера 42
Гипоталамус 73,122
Гипотонический раствор 298
Гипофиз» 74,121
Гиппопотам 31
Гифы 74
Глаз 75
Гликоген 511
Глобулины 76
Глухари 76
Глюкоза 510
Гну 18
Годичные кольца 77
Годичные ритмы 78
Голиаф 229
Головневые грибы 78
Головной мозг 79
Головоногие моллюски 78
Голосеменные растения 81
Голубая сорока 62
Гомеостаз 58,83
Гомозиготные аллели 10
Гомойотермные животные 495
Гомологичные хромосомы 67
Гомология 84
Гориллы 85
Гормоны 86
Горчица 232
Грибковые заболевания 78
Грибница 75
Грибы 87
головневые 78
Гриф 445
справочник школьника
567
Грызуны 93
Гусеобразные 96
Гуси 98
д
Дарвинизм 99
Дафнии 38
Двоякодышащие рыбы 100
Двукрылые 103
Двустворчатые моллюски 101
Дегенерация 369
Дезаминирование 332
Дельфины 104
Дивергенция 105
Дизентерия 13
Диморфизм
половой 359
Динозавры 106
Дисахариды 510
Диссимиляция 266
Длиннорогий геркулес 126
Домашние лошади 225
Доминантность 108
Донники 109
Дрейф генов 108
Дриопитеки 110
Дровосек-титан 126
Дрожжи 93
Дромадер 53
Дрофа ПО
Дыхание 111
клеточное 21
Дятлы 113
Е
Еж 116
Естественный отбор 117
Ехидны 118
Ж
Жабы 120
Железы 121
копчиковая 97
мускусные 251
пахучие 320 -поджелудочная 122 половые 122
сальные 416
щитовидная 121, 547
Желудочный сок 123
Жемчуг 102
Жесткокрылые жуки 123
Жесты 270
Животные
гомойотермные 495
ориентация 293 пойкилотермные 357,495 покровительственная окрас-
ка 357
разум 384
ядовитые 560
Жилкование 219
Жирафы 126
Жужелица 125
Жуки
жесткокрылые 123
Жуки-олени 125
Журавли 127
Журавль-красавка 128
Журавль-монах 129
3
Зайцы 131
Зебры 132
Злаковые 27, 133
Змеи 138
Золотоволосый пингвин 334
Зрачок 75
Зубр 142
И
Идиоадаптация 145,368 Изменчивость 145 Изотонический раствор 298 Иммунитет 148
Императорский пингвин 334
Инженерия
клеточная 172
Инсулин 26,69,87
Интерференция 474
Интерферон 33,70
Инфузории 150
Ирбис 28
Искусственное опыление 286
Искусственный отбор 152
Испарение 218
К
Кайманы 11
Каланы 154
568
биология
Кальмар 79
Камбала 155
Камбий 154
Камчатский краб 156
Канадский журавль 130
Канны 18
Каракурт 157,561
Карп 160
Карповые 158
Картофель 89,314
Каспийская нерпа 209
Катаболизм 15,266
Катран 8
Каучук натуральный 161
Кашалоты 167
Квакши 228
Квартирантство 177
Кенгуровые 162
Кератин 33
Кистеперые рыбы 164
Китообразные 165
Клест-еловик 168
Клетка 169
органоиды 172,288
Клеточная инженерия 172
Клеточная мембрана 172
Клеточная оболочка 173
Клеточная теория 174
Клеточное дыхание 21
Клетчатка 511
Клубеньки (бобовых) 438
Коала 163
Кобра 141
Кожа 175
Кокки 24
Кокосовая пальма 390
Кокосовый орех 390
Коллаген 34
Колючие скаты 447
Комменсализм 176
Конкуренция 177
Консументы 37
Копчиковая железа 97
Коралловые полипы 178
Корень 179
Корневище 181
Корненожки 13
Коровы 311
Косули 281
Котики 205
Кошачьи 182
Краб 186
камчатский 156
Крахмал 511
Креационизм 188
Кречет 189
Критическая окраска 357
Кровь
свертывание 423
сыворотка 494
Крокодилы 190
Кроманьонцы 192
Кроссинговер 194
Крот 194
Кузнечиковые 195
Кукуруза 136
Кукушки 197
Кулан 260
Культура тканей 199
Куньи 29,200
Куропатка серая 202
Кутикула 508
Л
Лактоза 511
Ландыш 278
Лань 281
Ларга 209
Ласка 202
Ластоногие 205
Латимерия 164
Лебедь 96
Лев 184
Легкие 210
Лен 211
Леопард 182
Летучие мыши 212
Лещ 159
Лилейные 277 Лимфа 213,499 Лимфоциты 214
Линька 214
Лисицы 215
Лист 217
Литосфера 42
Лишайники 219
Лососи 221
Лось 223
Лошади 224
Пржевальского 224
Лютик едкий 563
Лягушки 226
справочник школьника
569
м н
Макроэволюция 231 Мамонт 231 Мангольд 422 Маскировка 357 Масличные растения 232 Медвежьи 234 Межвидовая конкуренция 473 Межклеточные контакты 237 Мейоз 238 Мембрана клеточная 172 Мембранное пищеварение 338 Метаболизм 242 Метаморфоз 243 Микориза 90 Микроэлементы 59,244 Мимика 270 Мимикрия 245,358 Миндалины 500 Миокард 431 Митоз 238 Мицелий 78,88 Мобильные гены 245 Модификации 247 Мозг головной 79 продолговатый 36 спинной 476 Мозжечок 248 Моллюски 31 брюхоногие 47 головоногие 78 двустворчатые 101 Молоко 248 Моносахариды 510 Моржи 209 Морская лисица 8,447 Морской анемон 7 Муравьи 249 Мускусные железы 251 Мускусный бык 273 Мутации 245 Мутуализм 474 Мхи сфагновые 493 Мышиный горошек 44 Мышцы 251 Надпочечники 121 Насекомоядные растения 254 Натуральный каучук 161 Неандертальцы 255 Незаменимые аминокислоты 256 Нейрон 257 Неотения 258 Непарнокопытные 259 Нервная система 261 вегетативная 51 парасимпатический отдел 51 симпатический отдел 51 типы 498 Нервные узлы 257 Нервы 258 Нерест 222 Нерпа 209 Норки 264 Носорог 260 Нутрия 265 О Обезьяны снежные 460 Обмен веществ 266 водно-солевой 58 информацией 270 Оболочка клеточная 173 Обонятельная система 271 Оборонительные рефлексы 272 Овес 272 Овцебык 273 Огненная саламандра 414 Одежда животных 274 Однодольные 277 Однодомные растения 279 краска криптическая 357 расчленяющая 358 скрадывающая противотень 358 Оксигемоглобин 279 Олени 280 Ондатра 283 Онтогенез 243 Опоссум 164 Опыление 285 Орангутаны 286
570
биология
Организмы автотрофные 268 анаэробные 17 аэробные 21 гетеротрофные 268
Органоиды клетки 172,288 Органы
равновесия 383 рудиментарные 407 свечения 425
Орел-могильник 295
Ориентация животных 293
Ориентировочные рефлексы 294 Орлы 35,295
Осел 259
Осетровые 296
Осмотическое давление 298
Осьминог 79
Отбор естественный 117 искусственный 152
п
Павианы 301
Павлины 302
Палеозой 303
Палеонтологическая летопись 305
Пальма 306 кокосовая 390
Память 307
Папирус 308
Папоротники 309
Паразитизм 25
Парнокопытные 310
Партеногенез 313
Паслен сладко-горький 563
Пасленовые 313
Пасынкование 348
Пауки 317
Пахучие железы 320
Пеликаны 321
Пение птиц 322
Пенициллин 18
Пепсин 33,323
Первая сигнальная система 324
Первоптица 19
Перекрестное опыление 285
Перелеты птиц 324
Перец стручковый 316
Перикард 327
Перистальтика 327
Песец 328
Песчаная эфа 140
Печень 330
Пигменты 332
Пингвины 333
Пиноцитоз 173,335
Питания цепи 533
Питекантропы 336
Питон 142
Пищеварение 337
Пищевые рефлексы 341
Плавательный пузырь 342
Планктон 343
Плезиозавры 344
Плечевой пояс 344
Плод 345
Плотва 159
Побег 347
Поведение 350
территориальное 497
Поджелудочная железа 122
Подснежник 278
Подсолнечник 352
Позвоночные 354
Пойкйлотермные животные 357,495
Покровительственная окраска животных 357
Покровные ткани 359
Полипептид 14
Полисахариды 51)
Половой диморфизм 359
Половые железы 122
Полярная сова 465
Полярность 360
Помидоры 314
Популяция 361
Пот 363
Потенциал действия 363 покоя 364
Почки (у растений) 347
Пресмыкающиеся 365
Приматы 366
Прогресс 368
Продолговатый мозг 369
Продолжительность жизни 370
Продуценты 37,376
Прокариоты 17,376
Просо 136
Протеиды 33
Протеины 33
справочник школьника
571
Протоплазма 377 Протромбин 424 Прямокрылые 195 Птицы 378 пение птиц 322 перелеты птиц 324
Пчелы 380
Пшеница 133
Р
Работа сердца 431
Равновесия органы 383
Радиолярии 421 Раздражимость 384 Размножение
бесполое 36 вегетативное 52 Разум животных 384 Рак речной 387 Рак-отшельник 7, 386 Рапс 388
Расселение растений 389 Раствор
гипотонический 298 изотонический 298
Растения ветроопыляемые 286 голосеменные 81 масличные 232
. насекомоядные 254 однодомные 279 расселение 389 регуляторы роста 398 ядовитые 562
Растения-синоптики 391 Расчленяющая окраска 358 Расы 394
Регенерация 397
Регуляторы роста растении 398 Редуценты 5,37,555
Резус-фактор 399 Рекомбинация 399 Рекомбинация генов 67 Репаративная регенерация 397 Репарация 400
Рефлексы 401
безусловные 32 оборонительные 272 ориентировочные 294 пищевые 341
условные 513
Рефлекторная дуга 32,401
Рецепторы 401
Рис 135
Ритмы
годичные 78
сезонные 78
суточные 493
Рога 283,402
Рожь 134
Ромашки 405
Росолист 254
Росянка 254
Рудименты 406
Рыбы
двоякодышащие 100
кистеперые 164
Рысь 186
Рябчик обыкновенный 407
Ряска 409
С
Сазан 159
Сайга 411
Сайгак 411
Саксаул 412
Саламандры 413
Сальные железы 416
Самоопыление 285
Саморегуляция 416
Сапрофиты 418
Сапсан-сокол 419
Саранча 197
Саргассум 49, 420
Саркодовые 420
Сахарный тростник 422
Сахароза 510
Свекла 422
Свертывание крови 423
Свечение 40
Свечения органы 425
Связки 492
Северный олень 282
Севрюга 298
Сезонные ритмы 78
Секвойя 426
Секреция 427
Селезенка 428
Селекция 428
Семя 430
Сердце 431
Серобактерии 435
572
биология
Серозная жидкость 431
Серый журавль 129
Сетчатка 75
СЗВ 440
Сивучи 207
Сигнальные системы 436
Симбиоз 88,176,437
Синантропы 439
Синезеленые водоросли 440
Синицы 443
Синовиальная жидкость 492
Сипы 444
Система
нервная 261
обонятельная 271
первая сигнальная 324 типы нервной системы 498 экологическая 555
Скцрабей 125
Скаты 446
Скворцы 447
Скелет 450
Склера 75
Скопа 452
Скрещивание анализирующее 16
Слизи 453
Слоны 453
Слуховой анализатор 457
Слюна 460
Снежные обезьяны 460
Снежный гриф 445
Собака 61
Соболь 201
Совообразные 461
Соединительные ткани 466
Сокол 189
сапсан 419
Солодка 467
Сон 468
Сообщество 472
Соплодие 474
Сорго 137
Сорока
голубая 62
Соцветия 475
Соя 44
Спинной мозг 476
Спорофит 68
Спорынья 89
Спячка 478
Среда
абиотическая 3
Среднеазиатская кобра Ml
Старение 480
Стебель 482
Степные орлы 295
Стерлядь 297
Стерх 128
Страусы 485
Стресс 488
Стриж черный 489
Суринамская лягушка 228
Сустав 492
Суточные ритмы 39,493
Сфагновые мхи 493
Сыворотка 424
Сыворотка крови 494
Сычик воробьиный 462
т
Табак 317
Тарпаны 225
Теория
клеточная 174
Терморегуляция 495
Терморецепция 294
Территориальное поведение 497
Тигр 185
Типы нервной системы 498
Тканевая жидкость 499
Ткани 502
культура тканей 199
покровные 359
соединительные 466
Токсины 506
Толстолоб 160
Томат 314
Тонопласт 50
Торможение 507
Транспирация 508
Трипсин 34
Тритоны 415
Тромбин 35,424
Тромбопласт 424
Тростник
сахарный 422
Тутовый шелкопряд 508
Тюлени 208
Тюльпаны 278
справочник школьника
573
У
Углеводный обмен 331
Углеводы 510
Удав 142
Уж 141
Уровни организации живой материи 512
Условные рефлексы 513
Устойчивость 514
Утки 96
Утконос 515
Утомление мышц 253
Ф
Фагоцитоз 173,336,517
Фазаны 518
Ферменты 34,519
Фибрин 424
Фибриноген 424
Филин 462
Финвал 167
Фитонциды 521
Фитопланктон 343
Фитофтора 89
Фламинго 522
Фораминиферы 13
Фотопериодизм 523
Фотосинтез 524
Фруктоза 510
X
Хвосты 527
Хеморецепторы 528
Хемосинтез 529
Химозин 323
Хищничество 177
Хлопчатник 529
Хлорелла 530
Холестерин 20
Хромосомы
генетическая карта 66
гомологичные 67
ц
Цветение
повторное 532
Целлюлоза 511,532
Цепи питания 533
Цианобактерии 441
Циклопы 38
Питоплазма 534
Ч
Чай 536
Чайный куст 536
Черемуха 537
Черепахи 538
Чеснок 540
Чистая линия 541
Чума 541
ш
Шелкопряд тутовый 508
Шмели 544
Шоколад 545
щ
Щитовидная железа 121,547
э
Эвкалипты 549
Эволюционное учение 550
Экологические системы 555
Экологическое видообразование 55
Экологическое равновесие 552
Экология 553
Экосистемы 552
Эму 487
Эндокард 431
Эндосперм 430
Эндотоксины 507
Эпикард 431
Эритроциты 556
Эукариоты 17
Эфа 140
Эхолокация 557
Я
Ягуар 182
Ядовитые животные 560
Ядовитые растения 562
Яки 312
Японские петухи 564
Б 63 Биология/Сост. 3. А. Власовой.— М.: Филолог, об-во «Слово», Компания «Ключ-С», ТКО ACT, Центр гуманитар, наук при ф-те журналистики МГУ им. М. В. Ломоносова, 1996.— 576 с.
ISBN 5-88818-009-2.
Справочник предназначен для учащихся, их родителей, школьных учителей, охватывает все аспекты школьной программы по биологии.
Б 5700000000
ББК 28я2
Справочное издание
БИОЛОГИЯ
Составитель Власова 3. А.
Редактор-корректор В. Славкин Художественный редактор Л. Брылев Художники В. Ахапкин, Н. Пирогова Обложка Н. Новичихина Технический редактор В. Долгова Компьютерная верстка С. Васильева
Подписано в печать с готовых диапозитивов 3.10.96. Формат 84ХЮ81/з2- Бумага типографская. Печать высокая с ФПФ. Усл. печ. л. 30,24. Усл. кр.-отт. 31,5. Доп. тираж 20 000 экз. Заказ 836.
Филологическое общество «Слово». Лицензия ЛР № 061646.
Москва, ул. Сумская, 6.
Компания «Ключ-С». Лицензия ЛР № 070370. 141457, Москва, Бумажный проезд, 14.
Издательство ТКО «АСТ». Лицензия ЛР № 060519. 143900, Московская обл., г. Балашиха, ул. Фадеева, 8.
При участии ТОО «Харвест». Лицензия ЛВ № 729. 220034, Минск, ул. В. Хоружей, 21-102.
Минский ордена Трудового Красного-Знамени полиграфкомби-нат МППО им. Я. Кол аса. 220005, Минск, ул. Красная, 23.
Филологическое овщество «ОЛОВО»
предлагает оптовым покупателям
- Справочник школьника (в 10 тт.)
- Популярную детскую энциклопедию
«Все обо всем» (15 тт.)
- и др. литературу
Филологическое общество «СЛОВО» (095)235-5997 (095)213-4843
Компания "Ключ-С"
предлагает оптовым покупателям
- Справочник школьника (в 10 тт.)
- Популярную детскую энциклопедию
«Все обо всем» (12 тт.)
- книги "Библиотеки остросюжетной мистики"
- Вильгельм Гауф "Сказки”(подарочное издание) и другую литературу
Компания "Ключ-С" тел. (095) 242-97-02 (095) 440-01-48 (095) 257-35-42
школьника
Справочник школьника охватывает все аспекты школьной программы по каждому из предметов:
РУССКИЙ язык ЛИТЕРАТУРА
МАТЕМАТИКА
ФИЗИКА
ХИМИЯ ИСТОРИЯ
БИОЛОГИЯ ГЕОГРАФИЯ
ИСТОРИЯ МИРОВОЙ КУЛЬТУРЫ
Справочник предназначен • для учащихся 4-11 классов, школьных учителей, незаменим для родителей в качестве "домашнего репетитора".