Текст
ФИЗИЧЕСКАЯ ГЕОГРАФИЯ
ЗЕМЛЯ КАК ПЛАНЕТА
Форма и размеры Земли
Предположения о шарообразности Земли (3.)
относят к VI в. до н. э. В конце XVII в. возникла
гипотеза о том, что 3. сплюснута у полюсов, т.е.
является эллипсоидом вращения. Сейчас известно,
что истинная геометрическая фигура 3. — геоид.
Его поверхность всюду перпендикулярна направле-
нию силы тяжести и совпадает с уровенной поверх-
ностью Мирового океана. Истинная поверхность 3.
не совпадает с поверхностью геоида и отступает от
нее на несколько километров.
Экваториальный радиус 3. — 6378,2 км,
полярный радиус 3. — 6366,8 км, длина мериди-
ана — 40008,5 км, длина экватора — 40 076 км,
площадь поверхности 3. — 510 млн км2.
Движение Земли
1. Вращение Земли вокруг оси.
Поясное, декретное время
3. вращается вокруг оси с запада на восток. До-
казано опытом с маятником Фуко в 1851 г. Осевое
вращение 3.: 1 — определяет форму 3. — из-за
него она сжата у полюсов; 2 — отклоняет тела,
движущиеся горизонтально, в северном полуша-
рии — вправо, в южном — влево — сила Кориоли-
са; 3 — определяет величину суток, смеиу дня и
ночи.
Звездные сутки (23 ч 56 мин 4 с) — время
между двумя последовательными кульминациями
звезды. Солнечные сутки — время между двумя
последовательными прохождениями Солнца через
меридиан точки наблюдения (24 часа). Их длина в
течение года меняется, поэтому в практических
целях используют среднее солнечное, или местное,
время (м.в.). На меридианах, проведенных через
1 градус, м.в. отличается на 4 с. Поэтому введено
поясное время (п.ъ.).
На 3. 24 часовых пояса (ч.п.), по 15 градусов
каждый. За поясное время принято местное время
среднего меридиана каждого ч.п. Нулевой ч.п. (он
же — 24) — Гринвичский. Его время — всемир-
ное. Счет ч.п. ведется на восток, Москва — во вто-
ром, м.в. здесь — время меридиана 30° в.д.
С 1930 по 1991 г. в СССР действовало декретное
время (д.в.), оно опережало п.в. на 1 час. С 1981 г.
с апреля по октябрь на территории России действует
летнее время, которое на 1 час опережает п.в.
В 12-м ч.п. по меридиану 180° проходит линия
перемены дат: к западу от нее уже новые сутки, а
к востоку — еще предыдущие.
Суточная ритмика определяет своеобразие усло-
вий существования на Земле.
2. Движение Земли вокруг Солнца.
Тропики и полярные круги
Путь Земли (3.) вокруг Солнца (С.), или орби-
та, — эллипс, близкий к окружности. Расстоя-
ние от 3. до С. в январе — 147 млн км (в периге-
лии), в июле — 152 млн км (в афелии). Длина ор-
биты — более 930 млн км, скорость движения
3. — около 30 км/с, время обращения — 365 сут.
6 ч 9 мин 9 с. Ось вращения 3. (з.о.) наклонена к
плоскости орбиты под углом 66,5°. Наклон земной
оси — причина неравенства дня и ночи и смены
времен года на Земле.
Терминатор — светораздельная линия на по-
верхности 3. 22 июня — день летнего солн-
цестояния. Начало астрономического лета в сев,
полушарии и зимы — в южном. З.о. обращена се-
верным концом к С., его лучи падают отвесно на
23,5° параллель сев. полушария. В это время се-
вернее экватора до 66,5° день длиннее ночи, а се-
вернее этой параллели — полярный день. Южнее
экватора до 66,6° ю.ш. в это время день короче
ночи, а еще южнее — полярная ночь.
22 декабря — день зимнего солнцестояния.
Начало астрономического лета в южн. полушарии
и зимы — в сев. З.о. обращена к Солнцу южным
концом, и полярный день наблюдается южнее
66,5° ю.ш., день длиннее ночи южнее экватора,
в сев. полушарии день короче ночи, а севернее
66,5° с.ш. наблюдается полярная ночь.
Южная и северная параллели 23,5° называются
соответственно южным (Козерога) и северным
(Рака) тропиками, южная и северная параллели
66,5° — южным и северным полярными кругами.
21 марта, в день весеннего равноденствия, и
23 сентября, в день осеннего равноденствия, тер-
минатор проходит через оба полюса Земли и делиг
все параллели пополам. В эти дни сев. и южн. по-
лушария освещены одинаково и день всюду равен
ночи. В эти дни — начало соответственно весны и
осени в северном и южном полушариях.
Результат наклона земной оси и движения ее
вокруг Солнца — деление Земли на пять поясов ос-
вещенности. Они — основа климатической и вооб-
ще природной зональности.
Жаркий (тропический) пояс — около 40% по-
верхности 3. Расположен по обе стороны от эква-
ГЕОГРАФИЯ
|»жду тропиками. Здесь С. дважды в год в зе-
На каждом из тропиков С. бывает в зените
;о один раз в году: 21 июня — на северном и
кабря — на южном, это отличает эти па рал-
от всех остальных. На экваторе день всегда
ночи.
Кренные пояса — около 52% поверхности 3.
Г между тропиками и полярными кругами,
шает полярных дней и ночей, С. не бывает в
е, близ полярных кругов летом бывают белые
та.
Холодные пояса — 8% поверхности 3. Лежат
«ответственно к северу от сев. и к югу от южн. по-
лных кругов. Здесь бывают полярные дни и
ми, продолжительность их изменяется от одних
оутск до полугода. Наличие полярного дня и ночи
гродолжительностью ровно сутки отличает поляр-
ве круги от всех остальных параллелей.
Изображение Земли на плане,
карте и глобусе
1. Горизонт, стороны горизонта,
! ориентирование на местности .
Горизонт (г.) — часть земной поверхности, на-
едаемая на открытой местности. Линия горизон-
м-граница видимого пространства, где, как ка-
итея, небо сходится с землей.
Основные стороны горизонта — север, юг, вос-
и и запад. Направление географического мери-
дина показывает полуденная линия. В полдень
«к от предметов в нашем полушарии падает стро-
»на север. Справа — восток, слева — запад,
иди — юг. Полярная звезда находится почти над
точкой севера.
Стрелка компаса показывает направление маг-
ипного меридиана. Угол между ним и истинным
радианом называют магнитным склонением.
Ю бывает восточным (положительным, на картах
tot +) и западным (отрицательным, на картах
так -).
Направление на предмет указывают географи-
югал азимутом — это угол между северным
юнцом географического меридиана и направленн-
ая на предмет.
2. Масштаб.
Глобус, планы и карты, нх различия
Масштаб (м.) показывает степень уменьшения
дайны линии на глобусе, карте или плане по срав-
юнию с действительным расстоянием на местнос-
I. Численный м. выражается дробью, в числите-
- 1, в знаменателе число, показывающее, во
юлько раз расстояние на карте меньше истинно-
№ Линейный м. — это график в виде линейки, у
«дений которой подписаны истинные расстояния
в местности.
Глобус — объемная модель Земли. На нем нет
кнаженнй расстояний, площадей и очертаний.
Масштаб его всюду одинаков.
План (п.) — чертеж небольшого участка мест-
ности. Карта (к.) — уменьшенное изображение
земной поверхности на плоскости, построенное в
какой-либо проекции и масштабе. Отличия плана
и карты: 1 — масштабы: п. — крупный, к. — мел-
кий; 2 — на п. нанесены все предметы в масштабе,
на к. отобраны самые существенные, если они не
проходят по масштабу, их отмечают внемасштаб-
ными знаками; 3 — на п. не учитывается шарооб-
разность Земли, при построении к. — учитывает-
ся, и поэтому на них неизбежны искажения; 4 —
на п. нет градусной сети, на к. — есть; 5 — на п.
направление на север — вверх, на к. его показыва-
ют меридианы.
3. Градусная сеть и ее элементы,
картографические проекции
Градусная сеть — система меридианов и парал-
лелей на картах и глобусах для определения гео-
графических координат. Географические полюса
(г. п.) — точки пересечения оси вращения 3. с зем--
ной поверхностью. На г. п. нет сторон горизонта.
Экватор (э.) — линия пересечения земного шара
плоскостью, проходящей через центр Земли пер-
пендикулярно оси ее вращения. Э. делит земной
шар на северное и южное полушария. Длина ок.
40 076 км.
Параллели (п.) — линии сечения поверхности
3. плоскостями, параллельными плоскости э.
Длина п. уменьшается от э. к полюсам.
Меридианы (м.) — линии сечения поверхности
3. плоскостями, проходящими через ось вращения
Земли и через оба полюса. 1 градус м. в среднем
111,1 км, у полюсов больше, чем у э. Длина м.
40 009 км.
Географическая широта (ш.) — угловое рассто-
яние точки от э. Изменяется от 0 до 90°, различают
северную и южную ш. Подписывают ш. на глобусе
на нулевом и 180 м., на картах — на боковых рам-
ках.
Географическая долгота (д.) — угловое рассто-
яние между положением точки и начальным м. —
Гринвичским. К востоку от него — вост, д., к за-
паду — зап. д. Изменяется д. от 0 до 180°. Все
точки, лежащие на одном м., имеют одну д. На
глобусе м. подписываются на экваторе, на кар-
тах — на верхней и нижней рамках.
Глобус — наиболее точная модель Земли. 3. йй
плоскости может быть изображена только с помо-
щью различных картографических проекций (к.п.)
со значительными искажениями (и.). Чем мельче
масштаб, тем больше и. На картах различают че-
тыре вида и.: длин, площадей, углов и форм объ-
ектов.
По характеру и. к.п. подразделяются на равно-
угольные (искажаются длины и площади, но со-
храняются углы и формы объектов), равновеликие
(сохраняются площади, но искажаются углы и
формы), произвольные, в т.ч. равнопромежуточ-
ные (нет искажений либо по параллели, либо по
Физическая география
388
меридиану). Масштаб, указанный на картах, спра-
ведлив только на линиях минимальных искаже-
ний. Он называется главным.
К.п. подразделяются и по виду вспомогательной
поверхности, используемой при переходе от эллип-
соида к плоскости: конические (проекция на
конус), цилиндрические (проекция на цилиндр),
азимутальные (проекция на плоскость). Для карт
России используют конические к.п., которые
имеют наименьшие и. в умеренных широтах.
гих областях знаний о Земле. Большинство геогра-
фических исследований начинаются с карт и за-
канчиваются созданием новых. Карта незаменима
при изучении и освоении территорий. Инвентари-
зация, оценка, использование и охрана природньн
ресурсов немыслимы без карт. Невозможно пере-
оценить значение карт для морской и воздушной
навигации, прогнозирования погоды.
ЛИТОСФЕРА
4. Карты, их виды и значение, .
условные знаки
Географические карты — карты земной по-
верхности, показывающие размещение, состояние
и связи различных природных и общественных яв-
лений.
По содержанию карты (к.) бывают общегеогра-
фические и тематические. На первых отражены
рельеф, реки, озера, некоторые населенные пунк-
ты, дороги. Вторые показывают тот или иной эле-
мент в зависимости от темы к. Выделяют физико-
географические (климатические, почвенные, бота-
нические и т.д.) и социально-экономические (поли-
тические, экономические и др.).
По масштабу выделяют: крупномасштабные
(топографические) к. — масштаб 1:200 000 и круп-
нее; среднемасштабные (обзорно-топографичес-
кие) к. — (1:200 000 — 1:1 000 000); мелкомас-
штабные (обзорные) к. — мельче 1:1 000 000.
По охвату территории создаются к. мира, мате-
риков, государств.
Условные знаки (у.з.) используют на картах
для обозначения географических объектов. Их
объяснения даются в легенде к карте. У.з. делят-
ся на линейные, площадные (контурные) и вне-
масштабные. Особые у.з. — изолинии, т. е.
линии, соединяющие точки с равными значения-
ми изображаемых явлений. Для изображения
рельефа применяются горизонтали (г.) — линии,
соединяющие точки с одинаковой абсолютной вы-
сотой (высотой над уровнем моря). Цифровые
значения г. дают через определенные интервалы,
отдельно отмечают точками высоты водоразделов,
уровни урезов водных объектов. Направление
склона отмечают черточками, перпендикулярны-
ми г., — бергштрихами, направленными в сторо-
ну понижения склона. Разность высот между
двумя г. называют высотой сечения рельефа, зная
которую легко вычислить по карте относитель-
ную высоту — превышение одной точки над дру-
гой.
Аналогичным способом отражают глубины
моря с помощью изобат (и.). Г. и и. разграничи-
вают на карте ступени с разной высотой. На физи-
ческих картах часто эти ступени имеют послойную
окраску, внизу карты приводится шкала высот и
глубин.
Карта — модель действительности. Это важней-
шее средство научного познания в географии и дру-
Внутреннее строение Земли
1. Ядро, мантия, земная кора
Ядро расположено в центре Земли, радиус -
3470 км; делится на внутреннее (из твердых же-
леза и никеля) радиусом 2600 км, находящееся под
колоссальным давлением, и наружное (металлы в
жидком состоянии).
Мантия — внутриземная геосфера. Окружай
ядро и составляет 83% от объема Земли; нижняя
граница — на глубине 2900 км. Разделяется ив
менее плотную и пластичную верхнюю мантия
(800—900 км), в которой образуется магма (смесь
химических соединений и элементов, в том числе
газов, в особом полужидком состоянии), и крис-
таллическую нижнюю мантию. По границе
между верхней и нижней мантией происходят по-
движки литосферных плит. Поверхность, отде-
ляющая кору от мантии, называется границей
Мохоровичича.
Земная кора (з.к.) — внешняя оболочка лита-
сферы. Состоит из осадочного, гранитного и ба-
зальтового слоев. Различают океаническую и ли-
периковую з.к. В составе первой отсутствует гра-
нитный слой. Максимальная толщина з.к. околе
70 км — под горными системами, 30—40 — под
равнинами, наиболее тонкая з.к. — под океана-
ми, всего 5—10 км.
2. Литосферные плиты,
тектонические движения
Литосферные плиты (л.п.) — это крупные
жесткие блоки земной коры. Выделяют 13 плит,
самые крупные — Евразийская, Африканская,
Индо-Австралийская, Американская, Тихоокеан-
ская, Антарктическая.
В основе теории движения л.п. — гипотеза
А. Вегенера о дрейфе континентов. Движение л.п.
обусловлено перемещением вещества в верхней
мантии. В рифтовых зонах оно разрывает земную
кору и расталкивает плиты. Большинство рифтов
находится на дне океанов, где земная кора тоньше.
На суше крупнейшие рифты расположены в районе
Великих Африканских озер и озера Байкал.
Скорость движения л.п. — 1—6 см в год. При
столкновении л.п. на их границах образуются: гор
389
ГЕОГРАФИЯ
I ше системы, если в зоне столкновения обе плиты
(несут материковую кору (Гималаи), и глубоковод-
! иые желоба, если одна из плит несет океаническую
' кору (Перуанский желоб).
С этой теорией согласуется предположение о су-
ществовании древних материков: южного — Гон-
кваны и северного — Лавразии.
В?'
К 3. Сейсмические пояса,
В землетрясения, вулканы, гейзеры
г Границы литосферных плит — подвижные об-
ласти, где происходит горообразование, сосредото-
чены области землетрясений и большинство дейст-
вующих вулканов (сейсмические пояса — с.п.).
Самые обширные с.п. — Тихоокеанский и Среди-
земноморско-Трансазиатский. Тихоокеанский ох-
ватывает кольцом акваторию океана, с ним связа-
но 80% всех землетрясений.
Землетрясения (з.) начинаются от глубинного
очага (гипоцентра) на глубине от 5 до 700 км из-за
напряжения вдоль линии взаимодействия плит.
Толчки в эпицентре — месте, расположенном не-
посредственно над гипоцентром, и вокруг него вы-
виваются поперечными и продольными (наиболее
разрушительными) сейсмическими волнами. Про-
должительность з. — несколько секунд. Внешние
проявления оцениваются по 12-балльной шкале
Меркалли: 1 балл регистрируется только прибора-
ми; 8—10 баллов — разрушаются здания и раска-
лывается земная поверхность (Ашхабадское
1948 г., Армянское 1988 г.); 11—12 баллов — сме-
щаются земные блоки и разрушается все вокруг. 3.
с эпицентрами в океане вызывают гигантские раз-
рушительные морские волны — цунами. Предска-
зание з. — важнейшая научно-практическая зада-
ча сейсмологии.
Вулкан (в.) — это гора с кратером на вершине,
из которого через жерло постоянно или времена-
ми выбрасываются горячие газы, лава, обломки
пород. Вулканическая гора сложена продуктами
извержений. Потухшим в. считается, если извер-
жения не зарегистрированы в историческое время
(Эльбрус). Извержения в. в населенных районах
иосят катастрофический характер. Все живое и по-
стройки могут быть уничтожены лавовыми или се-
левыми потоками, засыпаны пеплом. Извержения
зулканов — мощный фактор, оказывающий влия-
ние на современный газовый состав и состояние ат-
мосферы. В мире около 600 вулканов. Самый вы-
сокий — Котопахи (6896 м, Ю. Америка, Эква-
дор), на втором месте — Ключевская сопка (4750 м,
Евразия, Россия). Большинство действующих в.
расположено на дне океана по срединно-океаничес-
ким хребтам. Некоторые из них за тысячелетия из-
вержений сформировали острова (Гавайские, Ис-
ландия).
К с.п. приурочены также гейзеры и фумаролы.
Они образуются в местах, где подземные воды
перегреваются близко расположенной магмой. Под
давлением водяного пара происходят выбросы
воды и пара. Наиболее известны своими гейзерами
Камчатка и Исландия.
4. Тектонические структуры
Геосинклинали (г.) — подвижные, сильно рас-
члененные участки з.к. с разнообразными по ин-
тенсивности и направленности тектоническими
движениями. Первый период развития г. характе-
ризуется погружением и морским режимом. В это
время накапливается толща осадочных пород, про-
исходят внедрение магмы, излияние лав и мета-
морфизм, идет складкообразование. Второй (более
короткий) период — интенсивное поднятие, кото-
рое связывают с движением литосферных плит.
Происходит формирование материковой з.к. в ре-
зультате деформации горных пород, процессов маг-
матизма и метаморфизма. Море отступает, образу-
ется обширная горная страна.
Платформы (п.) — это наиболее устойчивые
блоки з.к. Различают океанические и континен-
тальные п. Им соответствуют равнинные типы
рельефа как на суше, так и на дне океана. Мате-
риковые п. состоят из фундамента, сформировав-
шегося в геосинклинальный период. Он состоит из
смятых в складки и пронизанных застывшей маг-
мой метаморфических пород, разбит разломами на
блоки. Поверхность п. образована мощной толщей
горизонтально залегающих пород — осадочным
чехлом (о.ч.). Участки платформ, перекрытые о.ч.,
называются плитами, а лишенные его — щита-
ми. Возраст п. определяется по фундаменту: у
древних п. он сформировался в докембрийское
время, у молодых — в палеозое.
Древние п.: C.-Американская, В.-Европейская и
Сибирская — северные; Ю.-Американская, Афри-
кано-Аравийская, Индостанская, Австралийская и
Антарктическая — южные. Существует гипотеза о
существовании единого древнего массива конти-
нентальной коры — Пангеи.
Молодые п.: 3.-Сибирская, C.-Казахстанская и
другие.
П. разделены пятью геосинклинальными пояса-
ми (г.п.), возникшими в докембрийское время.
Три из них — С.-Атлантический, Арктический и
Урало-Охотский завершили свое развитие в палео-
зое, Альпийско-Гималайский и Тихоокеанский
продолжают свое развитие до сих пор. В пределах
г.п. на суше выделяют области складчатости, за-
вершившейся в разное время: байкальская —
конец протерозоя — начало палеозоя, 1000—
550 млн лет назад; каледонская — ранний палео-
зой, 550—400 млн лет; герцинская — поздний па-
леозой, 400—210 млн лет; мезозойская — 210—
100 млн лет; кайнозойская, или альпийская, —
100 млн лет до настоящего времени.
5. Типы горных пород, их происхождение,
полезные ископаемые
Горные породы (г.п.) — основное вещество,
слагающее земную кору. По происхождению раз-
личают магматические, осадочные и метаморфи-
ческие.
Магматические г.п. образовались при остыва-
нии лавы и делятся на интрузивные (застывшие в
толще земной коры), например гранит, и эффузив-
ные (излившиеся на поверхность), например ба-
Физическая география
390
зальт. По содержанию кремнезема м.г.п. делятся
на кислые (руды золота, вольфрама), основные
(руды железа и титана) и ультраосновные (руды
никеля, хрома, платины).
Осадочные г.п. образуются разными способа-
ми. При разрушении прежних г.п. образуются
обломочные. По размеру частиц среди них разли-
чают глину (мельче 0,001 мм), алеврит (до
0,1 мм), песок (до 2 мм), гравий (до 10 мм), ще-
бень (до 100 мм), валуны (крупнее 100 мм). Час-
тицы могут быть окатанными (галька 10—100 мм,
гравий 1—10 мм). При отмирании живых существ
образуются органогенные осадочные г.п. (извест-
няк, нефть). При накоплении солей в толщах дон-
ных отложений — химические (каменная соль).
Метаморфические г.п. возникают при воздейст-
вии на слои осадочных пород высоких температур
или давления при возобновлении горообразова-
тельных процессов (мрамор, сланцы).
Часть горных пород, используемая в хозяйст-
ве, называется полезными ископаемыми (п.и.).
По физическому состоянию различают твердые
(руды, уголь, каменная соль), жидкие (нефть, ми-
неральные воды), газообразные (горючий газ) п.и.
По происхождению п.и. делятся на эндогенные
(образовавшиеся при излиянии или отвердевании
на глубине магмы), экзогенные (образовавшиеся в
процессе осадконакопления), метаморфические
(возникшие при преобразовании осадочных гор-
ных пород). Различаются п.и. по составу и осо-
бенностям современного использования: горючие
(уголь, торф, сланцы, нефть, природный газ), ме-
таллические (руды черных, цветных и драгоцен-
ных металлов), неметаллические (фосфориты, ка-
менная соль).
в. Геологическое летоисчисление,
карта строения земной коры
Геологическое летоисчисление, или геохроно-
логия, — термин, принятый для обозначения вре-
мени и последовательности образования горных
пород (г.п.). При ненарушенном залегании г.п.
верхние слои моложе нижних. По органичес-
ким останкам, обнаруженным в г.п., определяют
время, в течение которого они накапливались.
Оно названо эрой (э.). Название э. отражает ее от-
носительный возраст: архейская (древнейшая),
протерозойская (ранняя), палеозойская (древняя),
мезозойская (средняя), кайнозойская (новая). Э.
делятся на периоды. По возрасту г.п. можно опре-
делить время, прошедшее с того или иного собы-
тия на Земле. Возраст г.п. определяют по соотно-
шению в них радиоактивных элементов и продук-
тов их распада.
Для отражения последовательности событий в
прошлом используют геохронологические таблицы
(г.т.). Обязательное содержание г.т. — эры и пе-
риоды, их продолжительность. В г.п. может быть
отражено время образования тех или иных гор-
ных систем, полезных ископаемых, возникнове-
ния жизни или исчезновения отдельных ее форм.
Продолжительность эр и периодов (млн лет) и
горная складчатость
Кайнозойская KZ
70
Мезозойская MZ
165
Палеозойская PZ
330
Протерозойская PZ
Архейская AR
Четвертичный
(антропогеновый) 2
Неогеновый 25
Палеогеновый 41
Мэловой 70
Юрский 50
Триасовый 40-
Пермский 45
Каменноугольный (карбон) 65
Девонский 55
Силурийский 35
Ордовикский 60
Кембрийский 70
Альпийская
и
Тихоокеанская
(Кайнозойская)
Мезозойская
Герцииская
Каледонская
Байкальская
около 2000
больше 1800
По г.т. трудно судить о месте, где развивались
те или иные события. Поэтому составляют геологи-
ческие и тектонические карты. На карте стрь
ения земной коры показаны возраст различных
ее участков, размещение срединно-океанических
хребтов, зон разломов, кристаллических щитов,
границы литосферных плит, сейсмические пояса.
Строение земной поверхности
1. Рельеф — результат взаимодействия
экзогенных и эндогенных сил, выветриваяяе
С момента возникновения в результате действия
внутренних сил Земли все формы земной поверх-
ности подвержены разрушительному действию
внешних сил — воды, воздуха, изменения темпера-
тур.
Рельеф — неровности земной поверхности, раз-
личающиеся по размерам, происхождению и воз-
расту.
Эндогенные процессы — первопричина движе-
ния литосферных плит, горообразования, измене-
ния строения земной коры и рельефа. В результате
медленных вертикальных и горизонтальных пере-
движений отдельных участков земной коры сфор-
мировались формы рельефа первого порядка — ма-
терики и океаны, горообразование и вулканичес-
кие процессы привели к возникновению горных об-
ластей на суше и срединно-океанических хребтов.
Экзогенные процессы действуют на поверхнос-
ти Земли. Их проявление связано с энергией Со-
лнца, влиянием силы тяжести и разрушительным
действием организмов. В последнее время стало
возможным говорить и об антропогенных факторах
формирования рельефа.
Процесс разрушения горных пород под воздей-
ствием различных внешних сил называется вывет-
риванием (в.). Физическое в. — распадение камен-
ных горных пород на обломки при резкой смене су-
точных температур. Морозное в. — разрушение
пород при замерзании воды в трещинах и капил-
лярах. Химическое в. — окисление пород в агрес-
сивных средах. Органическое в. происходит в ре-
зультате дробления горных пород корнями расте-
ний и воздействия веществ, образующихся в про-
цессе жизнедеятельности организмов.
Разрушенные выветриванием горные породы
перемещаются ветром и водой, происходит ветро-
й1 и водная эрозня. Частицы породы постепенно
переносятся с высоких гор к их подножиям, делая
горы ниже и более пологими, а подгорные равни-
ны — все более обширными. Последние также по-
таенно преобразуются, на них возникают формы
рельефа следующего порядка. Эрозия формирует
рельеф, разрушает поверхность земли, уничтожая
|ряде мест почву — плодородный слой, сформиро-
ившийся в результате жизнедеятельности орга-
низмов.
2. Равннны суши
Материки и дно океанов — планетарные формы
рельефа. На суше различают равнины (р.) — обшир-
ные участки с ровной или слабоволнистой поверх-
иостью (около 60% суши). Приурочены, как прави-
ло, к платформам и плитам. Низменные р., низмен-
ности, не превышают 200 м абс. высоты, в том
иоле ниже уровня океана (Амазонская, Индо-Ганг-
окая), возвышенные р., возвышенности, — 200—
500 м (Среднерусская, Валдайская, Приволжская).
По форме поверхности р. делятся на плоские,
юлиистые, увалистые, холмистые, грядовые, сту-
пенчатые. Внешний вид р. зависит от их строения.
Сложенные осадочными породами до нескольких
километров толщиной р. называют пластовыми.
По происхождению выделяют аккумулятивные
р,, покрытые морскими, озерными, речными (аллю-
виальными) или ледниковыми отложениями, и де-
нудационные, образовавшиеся при разрушении гор.
К аллювиальным р. относятся низменности Ла-
Платская, Туранская, Месопотамская. Они сложе-
ны речными наносами. Ледниковые, или моренные,
р. сложены несортированными наносами, принесен-
ными ледниками. Это равнины С. Америки до Вели-
ких озер и севера Европы. Самые низкие участки
м.р. заняты во дно-ледниковым и равнинами, сло-
женными песками (Полесье, Мещера). Морские
р. — это недавние участки морского дна (Прикас-
пийская, Причерноморская низ-ти, весь север Евра-
зии).
Денудационные р. бывают сложены твердыми
кристаллическими породами и имеют вид холмов
(Казахский мелкосопочник, равнины Канадского и
Балтийского щитов). К равнинам такого типа отно-
сятся также плато — слабоволнистые поверхнос-
ти, приподнятые над окружающей местностью
более чем на 600 м (Устюрт, Колорадо, Путорана,
сложенные осадочными породами, и Декан — вул-
каническими).
Между равнинами и горами выделяют полосу
предгорий — дробно расчлененные низкие горы не
выше 200—400 м. ,
3. Горы суши
Горы, или горные системы (40% суши), пред-
ставляют собой чередование возвышенностей (вер-
шины, хребты, горные цепи) и понижений (доли-
ны, впадины, котловины) с разницей относитель-
ных высот более 200 м.
Горный хребет (г.х.) — это линейно вытянутое
поднятие. Самая высокая часть хребта называется
гребнем, по нему расположены повышения — вер-
шины и понижения — седловины. Области пересе-
чения нескольких г.х. называют горными узлами.
Между г.х. располагаются межгорные долины.
Нагорья — обширные горные поднятия с еди-
ным складчатым основанием с возвышающимися
над ним хребтами и широкими межгорными впа-
динами — котловинами (Эфиопское, Алданское).
Изолированные горы — как правило, вулканы
или купола над внедрившейся в толщу осадочных
пород магмой.
По происхождению горы делятся на тектони-
ческие и вулканические. Преобладают на Земле
тектонические горы. Среди них выделяют молодые
складчатые горы, представляющие собой первич-
ные кайнозойские (25 млн лет) поднятия в геосин-
клинальных областях (Гималаи, Альпы, Кавказ), и
возрожденные складчато-глыбовые и глыбовые
горы, возникшие при повторных тектонических
движениях на месте складчатых поясов палеозой-
ского и мезозойского возрастов с образованием
горстов и грабенов (Тянь-Шань, Алтай, Саяны,
Куньлунь, Аппалачи, Большой Водораздельный
хребет и др.).
По высоте различают: низкогорья — участки
резко расчлененного рельефа без подразделения на
высотные зоны с высотой до 1000 м (Средний
Урал); среднегорья — с абс. высотой 1000—2000 м
(Карпаты); к ним относятся, кроме горных хреб-
тов, плоскогорья — участки земной коры, резко
приподнятые над окружающими равнинами (Сред-
несибирское, Бразильское); высокогорья (более
2000 м) характерны сочетанием нагорий, высоко-
горных плато, горных хребтов, глубоко врезанных
долин и наличием высотной поясности. Для высо-
когорий характерно наличие ледниковых форм
рельефа выше снеговой линии (Гималаи, г. Джомо-
лунгма — 8848 м; Памир, пик Коммунизма —
7496 м; Кавказ, Эльбрус — 5642 м).
4. Рельеф дна Мирового океана
Первая зона — подводная окраина материков:
шельф (ш.) — материковая отмель, материковый
склон (м.с.), континентальное подножие (к.п.).
Подстилается земной корой материкового типа.
Глубина до 3,5—4 км. На ш. часто прослеживают-
ся формы рельефа, характерные для суши, сложен
ш. осадками, принесенными с суши, богат полез-
ными ископаемыми. М.с. бывает ступенчатым,
рассечен подводными разломами. По ним материал
с суши поступает к к.п. и формирует конусы вы-
носа, на которых толща осадочных пород макси-
мальна для дна океана — до 15 км.
Вторая зона — переходная, на стыке материко-
вого склона и океанической платформы. Земная
кора в этой зоне бывает и материковой, и океани-
ческой. Состоит переходная зона из котловин окра-
инных морей, цепочек вулканических островов,
глубоководных желобов. С желобами совпадают
глубинные разломы земной коры, уходящие под
Физическая география
392
материк. Всего более 35 желобов. Самый глубо-
кий — Марианский (11 022 м), самый длин-
ный — Алеутский (3570 км). Зоне присущи час-
тые землетрясения с глубокими очагами и актив-
ный вулканизм.
Третья зона — ложе океана. Располагается на
глубинах до 6 км, подстилается океанической зем-
ной корой. Здесь располагаются гряды, плато, воз-
вышенности, котловины. Донные отложения — ор-
ганогенные илы, красная глубоководная глина,
часто встречаются железо-марганцевые конкреции.
Четвертая зона — срединно-океанические хреб-
ты (с.-о.х.). Земная кора здесь особого типа, состо-
ит в основном из базальтов. Общая протяжен-
ность — около 60 000 км. Высота над ложем океа-
на — 3000—4000 м, ширина — 1000—2000 м.
Вдоль осевой части с.-о.х. расположена глубокая
долина — рифт. Ее глубина 1 —1,5 км, ширина —
несколько километров. Под рифтовыми зонами
кровля астеносферы залегает на глубине всего 2—
3 км. Рифтовые зоны иногда имеют продолжение
на суше: Красное море — Восточно-Африканские
разломы, Калифорнийский залив — Калифорний-
ская долина, разломы Байкальской горной страны.
Склоны рифта, рассечены разломами, они разбиты
на сегменты. Хребты имеют вулканическое проис-
хождение, вдоль них расположено большинство
действующих вулканов Земли, здесь часты земле-
трясения с неглубокими очагами, наблюдается уси-
ленный тепловой поток.
5. Связь тектонических структур,
рельефа н полезных ископаемых
Полезные ископаемые (п.и.) размещаются в со-
ответствии со строением земной коры и рельефом
земной поверхности.
К складчатым областям обычно приурочены
рудные п.и. Их образование связано с остыванием
магмы в толще горных пород в процессе горообра-
зования. Состав рудных скоплений зависит от тем-
пературы магмы, внедрившейся в породы, т.к. ме-
таллы имеют разные температуры плавления. В
молодых, высоких горах руды погребены под тол-
щей смятых пород, обнаружить их месторождения
(м.) там сложно. При разрушении гор руды посте-
пенно оказываются ближе к поверхности, поэтому
большинство м. приурочено к древним, сильно раз-
рушенным горам (Урал, Казахский мелкосопоч-
ник, Капские горы, Бразильское плоскогорье).
На платформах рудные месторождения при-
урочены к участкам, где к поверхности близко
подходит кристаллический фундамент, — щи-
там. Это Гвианское плоскогорье, Восточно-Афри-
канское плоскогорье, Хибины, Алданское нагорье.
Как правило, это невысокие сглаженные среднего-
рья, но встречаются и равнины. Однако для плат-
форм и приуроченных к ним обширных равнин
более характерны п.и. осадочного происхождения.
Ведущую роль среди них имеют горючие п.и.: газ,
нефть, уголь, горючие сланцы. Они образовались
в прибрежных частях древних морей из органи-
ческих остатков, накопившихся во влажных и
теплых условиях. Богаты нефтью шельфы север-
ных морей, центр Западно-Сибирской равнины,
шельф Красного моря, Аравийская и Ливийская
пустыни.
П.и. — это минеральные ресурсы (м.р.), боль-
шинство которых невозобновимы. Поэтому остро
стоит проблема рационального использования лл.
и охраны недр. Это достигается снижением потерь
при добыче и переработке, полным извлечением
полезных компонентов из руды, комплексным ис-
пользованием м.р. путем извлечения попутньп
элементов. Тесно связана с добычей п.и. проблема
охраны окружающей среды, поскольку при разра-
ботке месторождений часто используются откры-
тые способы добычи, создаются отвалы породы,
происходят выбросы газа, излияния нефти и т.д.
6. Развитие форм рельефа, древнее оледенение,
антропогенные формы рельефа
На современном рельефе Земли особенно сильно
отразились новейшие тектонические движения,
древние оледенения и морские трансгрессии. Высота
современных горных хребтов и низменностей обу-
словлена размахом тектонических движений не-
оген-четвертичного времени. В это время поднима-
лись горы северо-востока России, Тянь-Шань,
Алтай, Саяны, Кавказ; опускалась и была затоплена
морями северная часть Евразии, Прикаспийская
низменность.
В четвертичное время на Земле в результате
глобального похолодания возникло мощное пок-
ровное оледенение. Его центром были горы Скан-
динавии, Полярный Урал и горы Таймыра. Толщи-
на льда местами достигала 3 км. Граница его рас-
пространения многократно менялась: ледник то от-
ступал, то вновь наступал. На Русской равнине
самая южная граница оледенения проходила по
широте 48—50° с.ш. Движения ледника и потоки
вод, связанные с ним, сильно изменили поверх-
ность Земли. Он сглаживал скалы, пропахивал
глубокие борозды, оставлял при отступлении рых-
лый материал — морену. По краю ледника возни-
кали конечные морены. Образовывались и обшир
ные участки, на которых скапливался мелкий об-
ломочный материал, принесенный потоками при
таянии ледника. Эти процессы, в частности, сфор-
мировали современный рельеф Русской равнины.
Большое значение имеют при формировании
рельефа водная эрозия (в.э.) — процесс разруше-
ния пород и почв текучими водами. Особенно силь-
но развита она в районах с большим уклоном по-
верхности и большим количеством осадков. На
равнинах под воздействием в.э. возникают промои-
ны, овраги, балки. Водные потоки выносят огром-
ное количество мелкого материала, который посте
пенно формирует аккумулятивные равнины (Ама-
зонская низменность).
Там, где осадков мало, ведущая роль в форми-
ровании рельефа принадлежит работе ветра. В
пределах Туранской равнины, в Сахаре возникают
замкнутые котловины выдувания, причудливые
скалы-останцы, эоловые формы рельефа — барха-
ны, дюны, песчаные гряды.
Деятельность человека также изменяет рельеф:
возникают карьеры, котлованы, горы отработанной
и
ГЕОГРАФИЯ
вк?
юроды — терриконы, насыпи. Сведение лесов, не-
правильные методы распашки земель приводят к
активизации эрозионных процессов и возникнове-
нию все более обширных участков сильно эродиро-
ванных земель (бэдлэнды).
АТМОСФЕРА
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
„ АТМОСФЕРЫ
А
1. Строение атмосферы, ее состав,
значение и охрана
Атмосфера (а.) — газообразная оболочка
Земли. В состав входят: азот — 78%; кислород —
21% с миллионной частью озона; 0,03% углекис-
лого газа, инертные газы, водяной пар, пыль, мик-
роорганизмы. Толщина а. — около 3000 км, выде-
ляют слои: от 7 до 18 км — тропосфера, до
50 км — стратосфера, до 85 км — мезосфера, до
300 км — термосфера, выше 600—1000 — экзо-
сфера. На высоте 50 км прослеживается концент-
рация озона — озоносфера.
Роль а. для Земли и существования жизни на
ней огромна. Толща газов не пропускает к поверх-
ности метеориты, озоновый экран защищает ее от
ультрафиолетового излучения, без кислорода не-
юзможно дыхание и горение. Азот — один из важ-
нейших биогенных элементов, входит в состав бел-
ив и обеспечивает минеральное питание растений.
Углекислый газ — тепловой экран, он задерживает
тепло, излучаемое Землей, и используется зелены-
ми растениями для фотосинтеза. Водяной пар обес-
печивает осадки, мельчайшие частички пыли слу-
жат при этом ядрами конденсации водяных паров.
Три четверти массы а. сосредоточено в пределах
5-10 км от поверхности Земли. Под влиянием че-
ловека состав атмосферного воздуха меняется. По-
вышается содержание углекислого газа (парнико-
вый эффект) и сернистых газов (кислотные дожди),
снижается концентрация озона (истончение озоно-
вого экрана).
Охрана а. — одна из основных задач охраны ок-
ружающей среды. Ведется мониторинг состояния
воздуха, контролируются выбросы вредных газов и
гвердых веществ, создаются очистные сооружения.
2. Температура, солнечная радиация,
тепловые пояса
Солнечная радиация (с.р.) бывает прямая (п.р.)
i рассеянная (р.р.). П.р. — прямые лучи, дости-
гающие 3. от солнечного диска в ясный день.
Р.р. — это часть рассеянной в атмосфере с.р., от-
раженной небесным сводом. Совокупность п.р. и
р.р. называют суммарной радиацией (с.р.). Ее ве-
личина зависит от угла падения солнечных лучей,
прозрачности атмосферы и продолжительности ос-
вещения. В целом она уменьшается от экватора к
полюсам. Максимальная — в тропических пусты-
нях (200 ккал/см2 в год).
Часть с.р. отражается от поверхности 3. (отра-
женная радиация). Большая часть с.р. поглощает-
ся земной поверхностью, воздух нагревается за
счет теплового излучения 3. — земной радиации.
Свойство а. задерживать тепловое излучение назы-
вают парниковым эффектом.
Часть с.р., которая остается после ее затраты на
отражение и тепловое излучение 3., называется ра-
диационным балансом. В целом на 3. он положи-
телен всюду, кроме ледяных пустынь Антарктиды
и Гренландии. От экватора до субтропиков радиа-
ционный баланс положителен весь год, а начиная
с умеренных широт — только летом.
Температура (t°) воздуха на 3. зональна и убы-
вает к полюсам. Это показывают изотермы
(линии, соединяющие точки с одинаковой t°J. Ана-
лиз изотерм показывает: 1 — понижение t к по-
люсам наиболее резко происходит в умеренных
широтах; 2 — все параллели сев. пол-я теплее тех
же широт южного пол-я; 3 — изотермы не совпа-
дают с параллелями, особенно в сев. пол-и, где че-
редуются материки и океаны.
Годовая амплитуда t° — разность среднемесяч-
ных t° max холодного и max теплого месяцев, су-
точная амплитуда t° — разность между max вы-
сокой и max низкой t° за сутки. По ходу t° за год
различают типы t°: экваториальный (t° весь год
ровные); тропический (один max и один min, оба
положительные); умеренный (также есть max и
min, но между ними очень большая разница, есть
четыре сезона года); полярный (max и min — как
правило, оба отрицательны).
Max t° на 3. — в тропических пустынях, Трипо-
ли (сев. Африки) — 68,1 °C. Min t° — в Антаркти-
де — -89,2 °C, в Сев. пол-и — Оймякон — -71 °C.
На 3. выделяют семь тепловых поясов, грани-
цы между ними проводят по изотермам: жаркий —
до 20 °C (ареал плодоносящих дикорастущих
пальм и коралловых построек), умеренные — др
10 °C летом (граница лесной растительности), хо-
лодные — до 0 °C (зона тундры на суше), вечного
холода — южнее и севернее 0 °C (вечные льды).
3. Атмосферное давление
Воздух, окружающий Землю, имеет массу, поэ-
тому оказывает давление. Нормальное атмосферное
давление (а.д.) — давление ртутного столба высотой
76 см и сечением в 1 см2 на уровне моря на широте
46° и при температуре 0 °C. Измеряют а.д. ртут-
ным барометром или анероидом. Для автоматичес-
кой записи значений а.д. за определенное время ис-
пользуют барографы. Поскольку с поднятием вверх
а.д. уменьшается на 1 мм ртутного столба на каждые
10,5 м, с помощью барометра-высотомера можно
определять высоту местности.
А.д. непрерывно меняется. Главная причина —
изменение температуры (t°): при повышении t° дав-
ление убывает, т.к. воздух расширяется, в верхних
слоях атмосферы перетекает в менее нагретые
участки.
Линии, соединяющие точки с одинаковым а.д.,
называются изобарами. Система замкнутых изобар
Физическая география
384
с пониженным а.д. в центре — циклон, или бари-
ческий минимум (мин.), с повышенным а.д. в цент-
ре — антициклон, или барический максимум
(макс.).
В распределении а.д. по Земле наблюдается зо-
нальность: вдоль экватора пояс низкого а.д. (сохра-
няется весь год), к северу и к югу до широты 30—
40° — пояса высокого а.д. (зимой — везде,
летом — только над океанами, т.к. материки силь-
но прогреты, здесь — низкое), в пределах до 60—
70° сев. и южн. широты — пояса низкого а.д. (весь
год — вокруг Антарктиды, в сев. полушарии
зимой над материками — высокое, над океана-
ми — низкое), в приполярных областях — пояса
высокого а.д. (весь год).
4. Типы ветров н атмосферная циркуляция
Неравномерное распределение а.д. вызывает
перемещение воздуха. Движение масс воздуха в го-
ризонтальном направлении называют ветром (в.).
Скорость в. измеряют в м/с, используют шкалу Бо-
форта (0 баллов — штиль, 12 баллов — ураган). Из-
меряют скорость в. анемометром. В. дует перпенди-
кулярно к изобарам в направлении убывающего а.д.
Определяют направление по румбам', сев., сев.-вост.
и др. (откуда дует). Вращение Земли изменяет на-
правление в. в сев. полушарии — вправо, в южн. —
влево. Наглядно отражает преобладающее направле-
ние в. в данной точке диаграмма розы ветров.
Местные в. — бризы, меняют направление в
прибрежных районах из-за неравномерного нагре-
ва суши и воды. Днем — с моря (морской),
ночью — с суши (береговой). В циклонах в. дуют
от периферии к центру, в сев. пол-и отклоняются
вправо и образуют восходящие потоки воздуха диа-
метром 1—2 тыс. м против часовой стрелки. В
южн. — наоборот. В антициклонах в. дуют от
центра, при этом возникают нисходящие вихри по
часовой стрелке в сев. пол-и и против — в южн.
Общая циркуляция атмосферы создается посто-
янными воздушными течениями, захватывающи-
ми тропосферу и нижнюю стратосферу. К ним от-
носятся: пассаты, западные ветры умеренных
широт, восточные ветры приполярных областей,
муссоны.
Основной «ветрораздел» — субтропические
пояса высокого а.д. От них к экватору дуют пасса-
ты — сев.-вост. в сев. пол-и и юго-вост. — в
южном. Над океаном — весь год, над сушей —
только зимой.
В умеренных широтах господствуют западные
ветры. Наиболее постоянны они в океанах южи.
полушария, в сев. характерно столкновение теп-
лых воздушных масс из тропиков с холодными из
приполярных областей и возникновение фронталь-
ных циклонов и антициклонов.
Муссоны (м.) — сезонные воздушные потоки,
меняющие направление зимой и летом. Зимний
сев.-зап. м. дует с охлажденной суши (из Азиат-го
и Канад-го макс.) в сторону незамерзающего океа-
на (Алеутский и Исландский мин.). Летний юго-
вост. м. дует со стороны океана (из Сев.-Тихоок-го
и Сев.-Атлант-го макс.) на нагретую сушу, вопреки
западным ветрам. Тропические муссоны — резуль-
тат различий в нагреве сев. и южн. пол-й. Вызваны
меняющими направление пассатами — в сев. пол и
юго-вост., а в южном — сев.-вост. Наиболее рас-
пространены в районах между Южной Азией и Ин-
дийским океаном. В Арктике преобладают сев.-
вост. в., в Антарктике — юго-вост.
5. Влажность, облачность, осадки
Вода в атмосфере находится в трех состояниях.
Попадает она в а. за счет испарения с поверхности
океана и суши под действием температуры и ветра
и в результате транспирации растений.
При движении вверх слои воздуха остывают,
происходит конденсация водяного пара и образова-
ние облаков — скоплений водяных капель и крис-
таллов льда. При их укрупнении происходят осад-
ки в виде дождя, снега, града. Количество осадков
зависит от влажности воздуха, т.е. содержания в
нем водяного пара.
Абсолютная влажность (а.в.) — это количество
водяного пара в граммах, содержащееся в 1 м’ воз-
духа.
Максимальная влажность (м.в.) — это макси-
мальное количество водяного пара, которое может
содержать 1 м3 воздуха при данной t°.
Относительная влажность — это отношение
а.в. к м.в. Ее измеряют в процентах. Чем она боль-
ше, тем ближе воздух к состоянию насыщенности
и больше вероятность осадков.
Облачность измеряют в баллах (0 — ясно, 10 -
сплошная облачность). Различают типы облаков -
перистые, кучевые, слоистые и т.д.
Количество осадков (о.) зависит от абсолютной
влажности. Для его измерения применяют дожй-
мер, осадкомер. По характеру выпадения различа-
ют ливневые, обложные, моросящие о. По проис-
хождению — конвективные, фронтальные, оро-
графические.
Различают типы годового хода о.: экватори-
альный (равномерно весь год, сухих сезонов нет),
муссонный (max — летом, min — зимой, субэква-
ториальные широты и восточные побережья мате-
риков в субтропиках и умеренных широтах, коли-
чество о. растет к экватору), средиземноморский
(max — зимой, min — летом, в субтропиках на за-
падных побережьях и внутри материков, количест-
во о. уменьшается к центру материков), морской
умеренных широт (равномерно в течение года).
Распространение о. по 3. зонально, зависит от
t°, испарения, влажности, облачности, атм. давле-
ния, соотношения суши и моря, преобладающих
ветров. Изолинии осадков — изогиеты. На эква-
торе — 1000—2000 мм и более; в тропиках -
300—600 мм, во внутренних районах материков до
100 мм, кроме вост, побережий, где летом гораздо
больше; в умеренных широтах — 600—1000 мм,
особенно много на зап. побережьях перед горами;
в полярных районах — 100—200 мм. Мах осад-
ков — в предгорьях Гималаев — 12 660 мм/год,
зарегистрированный max — 23 000 мм/год. Min -
в тропических пустынях (Асуан, 1 мм/год).
Количество о. еще не определяет условий
увлажнения (у.). Нужно учитывать также испаря-
емость — максимально возможное испарение, оп-
Кб
ГЕОГРАФИЯ
ределяемое t°. Характер у. оценивают коэффициен-
том увлажнения (К) — отношением количества о.
к испаряемости. Оно тоже зонально. Выделяют
юны у.: избыточного (К > 1), леса; нормального
(К около 1), саванны и лесостепи; недостаточного
(К < 1), аридная растительность.
6. Воздушные массы и атмосферные фронты
Неравномерный нагрев атмосферы вызывает не-
однородность ее по горизонтали. В тропосфере выде-
ляют воздушные массы (в.м.) — крупные объемы
воздуха, которые обладают однородными свойства-
ми и движутся как одно целое. Выделяют местные
ндвижущиеся в.м. Последние разделяют на теплые
(ТВ) и холодные (ХВ). В.м. считается теплой, если
она движется на более холодную поверхность.
Четыре типа в.м. в зависимости от районов фор-
мирования (во всех, кроме экваториального, выде-
ляют континентальный (к.) и морской (м.) подти-
пы)'. 1 — экваториальный ЭВ формируется во
влажных районах с пониженным а.д., обладает вы-
сокими t° и влажностью; 2 — тропический ТВ, к.
ТВ формируется над тропическими пустынями, об-
ладает высокими t° и абсолютной влажностью (а.в.),
ио низкой относительной, м. ТВ формируется в ба-
рических максимумах над океанами, имеет высокие
f и влажность; 3 — воздух умеренных широт, или
полярный (ПВ), к. ПВ формируется над материками
н господствует в сев. пол-и, имеет сезонные разли-
чия — летом характерны довольно высокие t° и а.в.,
вимой — низкие t° и а.в., м. ПВ формируется в ба-
рических минимумах над незамерзающими океана-
ми с теплыми течениями, летом он прохладнее к.
ПВ, зимой — теплее, а.в. значительна; 4 — аркти-
ческий и антарктический воздух (АВ), к. АВ обра-
зуется над льдами Арктики и Антарктики, обладает
низкими t° и а.в., м. АВ образуется над периодичес-
ки замерзающим морем, его t° и а.в. несколько
выше.
В.м. постоянно движутся. Сближаясь, они обра-
зуют фронтальные зоны шириной 600—900 км и
длиной 2—3 тыс. км. Плоскость раздела между в.м.
наклонена в сторону холодного воздуха, это — фрон-
тальная поверхность. Линия ее пересечения с по-
верхностью 3. подвижна и называется атмосфер-
ным фронтом (а.ф.). Если наступает ТВ — а.ф.
теплый, если наступает ХВ, то и а.ф. — холодный.
На а.ф. из теплого воздуха образуются фронтальные
циклоны (ф.ц.) — восходящие вихри, а из холодно-
го— фронтальные антициклоны (ф.а.) — нисходя-
щие вихри. С ф.ц. связаны облачность, осадки и
летом — понижение t°, зимой — повышение. С
ф.а. — ясная сухая погода, жаркая летом и мороз-
ная зимой. При прохождении а.ф. наблюдается рез-
кая смена погоды.
Погода и климаты Земли
1. Погода и проблема ее предсказания.
Синоптическая карта
Погода (п.) — это совокупность атмосферных
процессов в данное время и над определенной терри-
торией. Для п. характерны изменчивость и многооб-
разие. Периодические изменения п. обусловлены су-
точными и сезонными различиями в поступлении
солнечной радиации. Непериодические изменения
связаны с фронтальными процессами.
Метеоэлементы — температура, влажность,
облачность, давление, осадки, ветер. За ними на-
блюдает служба погоды, результаты в зашифрован-
ном виде передаются в метеорологические центры,
где составляют синоптические карты, или карты
погоды, на которых показаны все метеоэлементы.
Карты погоды составляют на определенный срок,
сопоставление их позволяет определить направле-
ния движения воздушных масс и предсказывать
погоду, что очень важно для всех отраслей хозяй-
ства. В последнее время большое значение в про-
гнозировании погоды играет космическая инфор-
мация.
2. Климат, климатические факторы и карты
Климат (к.) — многолетний режим погоды, ти-
пичный в данном месте. В отличие от погоды к. об-
ладает устойчивостью и постоянством.
Климатообразующие факторы: 1 — количество
солнечной радиации; 2 — атмосферная циркуля-
ция; 3 — характер подстилающей поверхности,
прежде всего суша или вода.
На перераспределение солнечного тепла и влаги
влияют также: размер материков и изрезанность
их береговой линии; абсолютная высота местности;
расположение гор по отношению к господству-
ющим ветрам; экспозиция горных склонов по от-
ношению к Солнцу; морские течения.
На климатических картах могут быть показаны
как отдельные элементы климата (осадки, темпе-
ратуры, радиационный баланс и пр.), так и ком-
плексная характеристика климата. Как правило,
изотермами показывают распределение средних
температур июля и января, изогиетами с послой-
ной окраской — количество осадков, линиями дви-
жения — направления ветров января и июля, от-
дельными цифрами — точки max и min темпера-
тур января и июля.
3. Экваториальный, субэкваториальный,
тропический климатические пояса
Климат, как и все метеорологические элемен-
ты, зонален. В каждом полушарии выделяют по
семь климатических поясов (к.п.). В основных
к.п. формирование климата идет весь год под воз-
действием воздушных масс одного типа: эквато-
риальный — ЭВ, два тропических — ТВ, два уме-
ренных — УВ или ПВ, два холодных — АВ. В
переходных к.п., которые располагаются между
основными, воздушные массы (в.м.) меняются по
сезонам: это два субэкваториальных — ЭВ и ТВ,
два субтропических — ТВ и УВ(ПВ), субантарк-
тический и субарктический — УВ(ПВ) и АВ.
Внутри поясов выделяют климатические облас-
ти: материковые и океанические (есть во всех по-
ясах), западных и восточных побережий матери-
ков (есть в тропическом, субтропическом, умерен-
ном поясах).
Физическая география
396
Экваториальный пояс. t° весь год 24—28 °C,
влажность большая, осадков ок. 2000 мм, увлаж-
нение избыточное, давление низкое, восходящие
токи воздуха, слабые ветры. Днем образуются
мощные облака, идут обильные дожди. Вечнозеле-
ные леса.
Субэкваториальные пояса. Летом — ЭВ, зимой
континентальные тропические (к. ТВ) в.м., летом
влажно и жарко, как на экваторе, зимой t° снижа-
ется, влажность низкая, осадков нет. Увлажнение
близко к нормальному. Муссонный климат. Ред-
костойные леса и саванны.
Тропические^ пояса. Над материками — к. ТВ,
t° летом 30—35 °C, зимой ок. 20 С. Суточная амп-
литуда t° больше годовой. Осадков почти нет, ув-
лажнение очень мало. Аридный климат. Величай-
шие пустыни мира.
На западных побережьях материков преоблада-
ет весь год м. ТВ, t° летом 20 °C, зимой 15 °C, омы-
ваются холодными течениями, влажность боль-
шая, но осадки в виде росы и тумана. Увлажнение
ничтожно. Береговые пустыни.
На восточных побережьях материков, омывае-
мых теплыми течениями, t° летом 25—28 °C, зимой
ок. 20 °C, осадков 1000 мм, больше летом. Увлаж-
нение избыточное. Вечнозеленые тропические леса.
Для этих поясов главным фактором является не
t°, а режим и количество осадков.
4. Субтропические, умеренные
климатические пояса
Субтропические пояса. Летом — ТВ, зимой —
ПВ(УВ). Материковый климат — аридный, с жар-
ким (30°) и сухим летом, прохладной (0+5°) отно-
сительно влажной зимой, с неустойчивой фрон-
тальной погодой, недостаточным увлажнением.
Степи, полупустыни, пустыни.
На западных побережьях климат средиземно-
морский с жарким (20°) и сухим летом, мягкой
(10°) и влажной (500—700 мм) зимой. Вечнозеле-
ные жестколистные леса и кустарники.
На восточных побережьях климат муссонный.
Летом — муссон с океана (м. ТВ), 25°, влажно.
Зима прохладная (0+6°) и относительно сухая (мус-
сон с суши, к. ПВ), всего 1000 мм в год, увлажне-
ние достаточное. Переменно-влажные широколист-
венные и смешанные леса.
Для этих поясов характерны в целом положи-
тельные t°, но возможно и кратковременное выпа-
дение снега. Исключение — Тибет с прохладным
летом, суровой зимой и незначительными осадка-
ми.
Умеренные пояса. Господствует ПВ(УВ), но
летом возможны вторжения ТВ, а зимой — АВ.
Радиационный баланс летом положителен, зи-
мой — отрицателен. Характерна активная цикло-
ническая деятельность на фронтах.
Континентальный умеренный климат развит
только в сев. полушарии. Господствует к. ПВ, с за-
пада нередки вторжения м. ПВ. Июль 10—12° на
севере и 30° на юге, январь — -5° на западе и до
-25—30° на востоке. Имеет распространение веч-
ная мерзлота. Количество осадков уменьшается с
запада на восток от 600—700 до 300 мм и меньше.
Преобладают фронтальные, но летом бывают кон-
вективные, а в предгорьях — орографические осад-
ки. По степени континентальности различают
разновидности от умеренно до резко континенталь-
ного. Из-за большой протяженности пояса увлаж-
нение изменяется от избыточного на севере до не-
достаточного на юге. Природные зоны — от тайга
до пустынь.
Климат западных побережий материков форми-
руется под влиянием м. ПВ, который образуется
над теплыми течениями и переносится западными
ветрами. Это морской умеренный климат. Летом иа
севере 10°, на юге 17 , зима мягкая (0+5°), на се-
вере нередки снегопады. Осадков 800—1000 мм в
год, фронтальные, перед горами (орографичес-
кие) — 2000 мм (Скандинавия), 3000 мм (Корди-
льеры), 5000 мм (Анды). Увлажнение избыточное.
Хвойные и широколиственные леса.
Климат восточных побережий материков -
муссонный. Летом теплый и влажный м. ПВ
(ок. 20°), зимой очень холодный и сухой к. ПВ
(-10—20°). Осадков летом в 10—20 раз больше,
всего 500—1000 мм, на восточных склонах гор -
больше, увлажнение избыточное. Смешанные и
хвойные леса.
В южном полушарии в умеренном поясе господ-
ствует океанический климат с нежарким летом,
мягкой зимой, фронтальными осадками, западны-
ми ветрами («ревущие сороковые»).
5. Субарктический и субантарктический,
арктический и антарктический
климатические пояса
Субарктический и субантарктический. Харак-
терна сезонная смена воздушных масс: летом ПВ,
зимой АВ.
Континентальный климат — только в север-
ном полушарии. Лето прохладное (10—12°), сырое,
зима суровая (-40—50°), малоснежная. В Оймяко-
не (Россия) — полюс холода. Большие годовые
амплитуды t°. Осадков 100—200 мм, почти повсе-
местно — вечная мерзлота, избыточное увлажне-
ние. Тундра и лесотундра.
Морской (океанический) климат распространен
вокруг Антарктиды, в ряде морей Северного Ледо-
витого океана. Летом 3—б°, зимой -10—15°, пла-
вучие морские и материковые льды, осадков до
500 мм, туманы. На суше — арктические тундры.
Арктический и антарктический. Преобладает
континентальный климат в Антарктиде и в Грен-
ландии с отрицательными t° в течение года, осад-
ков менее 100 мм. Ледяные пустыни. В Арктике -
океанический климат. t° отрицательные, но во
время полярного дня — до 5°, осадков 100—150 мм.
На суше — арктическая тундра.
в. Климат, жизнь на Земле и деятельность
человека. Агроклиматические карты
Климат определяет характер растительности,
животного мира, почвенного покрова, водность рек
и озер, существование болот и ледников, формиро-
Ж
ГЕОГРАФИЯ
мние рельефа. Человек в первую очередь заселил
места с наиболее благоприятным климатом. Есть
районы, где жизнь людей возможна только благо-
даря современным техническим достижениям —
на Крайнем Севере, в пустынях. Особенности кли-
мата учитываются при строительстве жилья,
производстве техники и одежды для конкретных
климатических условий. Благоприятные климати-
ческие условия издавна способствовали развитию
курортных зон. Большой вред приносят неблаго-
приятные климатические явления: засухи, суховеи,
сильные морозы, пыльные бури, разрушительные
ураганы, поздние заморозки, град и т.д.
Особенно велико влияние климата на сельское
хозяйство. Его свойства, обеспечивающие производ-
ство с/х продукции, называют агроклиматически-
ми ресурсами (а.р.): 1 — продолжительность перио-
да со среднесуточной t° выше 10° (длина вегетацион-
ного периода); 2 — сумма t° за этот период (сумма
активных температур); 3 — соотношение количе-
ства тепла и влаги (коэффициент увлажнения); 4 —
величина и продолжительность снежного покрова.
Все это отражают на агроклиматических картах.
Климат на Земле не всегда был таким, как сей-
час. Установлено, что в прошлом были различные
по продолжительности периоды потепления и по-
холодания. Наиболее вероятные причины — изме-
нения солнечной активности. Эти солнечные
ритмы (11, 35 и 100 лет) установлены по ширине
древесных колец, на основании изучения состава
органогенных горных пород, по динамике внутрен-
них водоемов.
Климат меняется крайне незаметно. В наше
время к причинам, вызывающим климатические
изменения, добавилась деятельность человека
(д.ч.). Загрязнение атмосферы, нарушение ее газо-
вого состава ведет к истощению озонового слоя,
усилению парникового эффекта. Отдельные кли-
матические характеристики, особенно в промыш-
ленных районах, могут претерпевать заметные из-
менения. Например, зима в больших городах
умеренного пояса значительно мягче, а лето —
жарче. Сильно влияет д.ч. на возникновение таких
неблагоприятных погодных явлений, как пыльные
бури (следствие эрозии почв), гололед, туман
(обычны в холодное время года в районах тепловых
станций).
ГИДРОСФЕРА
Происхождение и строение
водной оболочки.
Мировой круговорот воды
Гидросфера — водная оболочка Земли. Вклю-
чает всю воду, расположенную на поверхности и в
толще земной коры в жидком, твердом и газооб-
разном состоянии. Это океаны и моря (96%), под-
земные воды (ок. 2%), ледники и снега (ок. 2%),
реки, озера, болота (0,02%).
Происхождение воды на Земле пока оконча-
тельно ие известно. Предполагают, что она выдели-
лась в процессе образования земной коры из веще-
ства мантии.
Все воды на Земле тесно взаимосвязаны и бла-
годаря энергии Солнца образуют единый кругово-
рот воды в природе (к.в.). Основные этапы к.в. —
испарение (с океана, суши, поверхностных вод),
конденсация (превращение в атмосфере в капли и
кристаллы льда), выпадение (в виде дождя или
снега), сток (поверхностный и подземный). Пол-
ная смена всей воды Мирового океана происходит
в течение 3000 лет.
Мировой океан
1. Единство Мирового океана, его части
Мировой океан (М.о.) — водная поверхность, за
исключением вод суши (70,8% поверхности Земли).
Объем воды — 1370 млн км3. Делится на Тихий,
Атлантический, Индийский и Северный Ледови-
тый. В южном полушарии границы между океана-
ми проводят по меридианам мысов Горн, Игольный
и о-ва Тасмания. Граница Северного Ледовитого с
Тихим — Берингов пролив, с Атлантическим —
подводные возвышенности южнее сев. полярного
круга. Каждый океан (о.) имеет свой режим t°, соле-
ность, течения и ветры, рельеф дна, природные ре-
сурсы, но в целом воды М.о. представляют собой
единую водную массу.
Море (м.) — обособленная островами, полуост-
ровами или подводными возвышенностями часть о.
М. по положению бывают окраинные (Баренцево,
Восточно-Китайское), внутренние (внутриматери-
ковые — Черное, Балтийское и межматерико-
вые — Средиземное, Красное) и межостровные
(Яванское). Крупнейшие моря — Филиппинское,
Аравийское. Залив — часть о. или м., вдающаяся
в сушу; пролив — часть о. или м., разделяющая
два участка суши и соединяющая два водоема
(самый широкий и глубокий — пролив Дрейка);
полуостров — часть суши, вдающаяся в о. или м.;
остров — небольшой по сравнению с материками
участок суши, окруженный водой (крупнейший —
Гренландия, чуть более 2 млн км2, Австралия —
9), по происхождению делятся на материковые (их
большинство), вулканические (Курильские) и ко-
ралловые (Фиджи). Береговая линия — граница
суши и моря.
2. Свойства вод океана: температура, соленость.
Водные массы и их типы
Воды Мирового океана (М.о.) нагреваются по-
разному в зависимости от количества поступающе-
го солнечного тепла. Средняя температура (t°) по-
верхностных вод (п.в.) — 17°, в сев. полушарии
выше, чем в южном. t° п.в. зональна. На экваторе
25—27°, в умеренных широтах 10—0°, в приполяр-
ных областях до -2°. В Арктике — льды мощнос-
тью до 5—7 м. Зональность нарушается течения-
ми. t° становится ниже с глубиной — в придонных
слоях она изменяется от 2° на экваторе до -2° в
приполярных водах. Максимальны t° поверхност-
ных вод в тропиках (Персидский залив — 35°).
Физическая география
398
Замерзают морские воды при t° около —2" (при
средней солености). Льды покрывают ок. 15%
М.о., кроме морского льда в океане встречается
речной и материковый (айсберги).
Соленостью (с.) называют количество солей в
граммах, растворенное в 1 литре морской воды. Вы-
ражается с. в промилле (тысячные доли), средняя с.
М.о. — 35 промилле. Горько-соленый вкус определя-
ется сульфатами (ок. 11%) и хлоридами (ок. 88%).
Соотношение различных солей в М.о. постоянно, не-
смотря на вынос солей с материков (особенно солей
кальция). Объясняют это расходованием кальция на
построение известковых раковин и выпадением его в
виде осадка на дно. В распределении солености (осо-
бенно поверхностных вод) прослеживается зональ-
ность. В тропиках с., как правило, выше (Красное
море — 42 промилле), что обусловлено соотношени-
ем количества атмосферных осадков и испарения.
Нарушают эти закономерности течения.
Водные массы — это большие объемы воды,
которые образуются в различных частях океана и
характеризуются определенной соленостью, тем-
пературой, плотностью, прозрачностью, количе-
ством кислорода. Выделяют экваториальные, тро-
пические, умеренные и полярные водные массы.
Внутри типов — прибрежные и океанические под-
типы.
3. Движения вод Мирового океана.
Схема поверхностных течений
Воды М.о. находятся в постоянном движении.
Различают волнения (вертикальные движения) и
течения (горизонтальные движения).
Главная причина волн — ветер. Ветровые
волны — колебательные движения водной поверх-
ности, только у берега возникает поступательное
движение и образуется прибой. Измеряют волне-
ние по 9-балльной шкале (до 20 м). Волны, вызы-
ваемые сейсмическими толчками, — цунами. Их
скорость до 800 км/ч. Приливно-отливные вол-
ны — результат притяжения вод М.о. Луной и Со-
лнцем. Мах высота прилива — 18 м (залив Фанди
около Ньюфаундленда).
Морские течения (т.) — горизонтальные движе-
ния воды в океанах и морях. Охватывают водные
массы на сотни метров в глубину, сотни км в шири-
ну и перемещают их на расстояние в тысячи км.
По продолжительности выделяют постоянные
и сезонные т.; по глубине расположения — придон-
ные, глубинные, поверхностные; по температу-
ре — холодные и теплые; по происхождению среди
поверхностных течений выделяют дрейфовые, вы-
зываемые постоянными ветрами, ветровые, возни-
кающие под влиянием сезонных ветров, сточные и
компенсационные, возникающие из-за избыточно-
го поступления или убыли воды в разных частях
океана.
Система т. М.о. такова: по обе стороны от эква-
тора — большие круговороты т., в сев. пол-и — по
часовой стрелке, в южном — против', между
ними — экваториальное т. с зап. на вост.; в уме-
ренных и субполярных широтах сев. пол-я —
малые круговороты против часовой стрелки, в
южном — т. вокруг Антарктиды. Наиболее устой-
чивы теплые Северное и Южное пассатные т. по
обе стороны от экватора в Тихом и Атлантическом
и в южной части Индийского. У вост, берегов ма-
териков в тропиках — теплые сточные т.: Гольф-
стрим, Куросио, Мозамбикское, Восточно-Австра-
лийское. В сев. умеренных широтах теплые Северо-
Атлантическое и Северо-Тихоокеанское т., 1
южных умеренных широтах холодное т. Западных
ветров. Замыкают большие круговороты холодные
компенсационные течения-аналоги вдоль зап. побе-
режий материков в тропиках — Калифорнийское,
Канарское, Перуанское, Бенгальское, Западно-Ав-
стралийское. В Атлантике малое кольцо образуют
теплое Норвежское и холодное Лабрадорское т., в
Тихом — теплое Аляскинское и холодное Курило-
Камчатское. В сев. части Индийского океана -
сезонные ветровые течения, связанные с муссона-
ми. В Арктике главное направление т. — с вост, на
зап., а пополняется она течениями из Атлантики
(Нордкапское, Мурманское, Шпицбергенское и Но-
воземельское).
4. Природные ресурсы океана и их охрана
Жизнь в океане. Живые организмы существуют
в океане повсеместно. Изменения условий сущест-
вования организмов с глубиной и в направлении от
экватора к полюсам вызывают их разнообразие и
определяют формирование зональных природных
комплексов. Основные факторы, от которых зави-
сит существование животных и растений в океане,
это тепло, свет и наличие в воде кислорода.
Существа, живущие в толще воды, делятся иа
планктон (пассивно перемещается в воде) и не-
ктон (способен к самостоятельному передвиже-
нию), донные организмы называются бентос. В
толще воды жизнь распределяется неравномерно:
большая часть существ обитает в слое воды, прони-
занном солнечными лучами. Поэтому наиболее бо-
гаты жизнью шельфы тропических морей, где
очень велико разнообразие живых существ. В от-
крытом океане самые богатые жизнью воды лежат
в умеренных широтах, т.к. здесь происходит ак-
тивное перемешивание толщ воды и обогащение ее
кислородом. Именно здесь сосредоточены основные
♦ кормовые поля» — акватории, богатые планкто-
ном, который привлекает, в свою очередь, множе-
ство видов рыб и морских млекопитающих. Это
районы промышленного лова рыбы.
Химические и минеральные ресурсы — прежде
всего вода и растворенные в ней химические элемен-
ты. В безводных районах действуют опреснители.
На шельфах добывают нефть и газ (Мексиканский и
Персидский заливы, Северное море). Начата добыча
олова, железной руды, каменного угля, у берегов
ЮАР добывают алмазы, выносимые реками.
Энергетические ресурсы океана огромны: работа-
ет ряд приливных электростанций (э.с.), существует
несколько гидротермальных э.с., работающих на
разнице t° слоев воды, есть проекты волновых э.с.
399
ГЕОГРАФИЯ
Охрана природы Мирового океана — задача
глобального масштаба. Даже локальное поступле-
ние любых отходов в воду ведет к распространению
загрязнения на весь М.о. Особенно пагубно нефтя-
ное загрязнение — это главная угроза сегодняш-
них дней. Крайне опасны идеи и опыты захороне-
ния в глубинных районах океана контейнеров с
ядовитыми и радиоактивными отходами. Наиболее
ранимы биоценозы океана — существование мно-
гих видов организмов возможно только в очень
чистой воде. Большой урон наносит человек от-
дельным видам живых существ, употребляя их в
пищу и для хозяйственных нужд. Сильно сократи-
лось поголовье китов, моржей, некоторых видов
тюленей, местами истощены запасы промысловых
рыб. Для решения этих проблем приняты между-
народные соглашения об ограничении использова-
ния биологических ресурсов океана, осуществля-
ются программы по изучению и восстановлению
запасов ценных видов животных.
Воды суши
1. Подземные воды
Подземные воды (п.в.) — это воды, находящие-
ся в почвах и горных породах верхней части зем-
ной коры. П.в. могут быть в жидком, твердом и га-
зообразном состояниях. Происходят п.в. преиму-
щественно за счет просачивания вглубь атмосфер-
ных осадков. Слои, через которые вода проникает
легко, называют водопроницаемыми (пески, галеч-
ники), а те, что ее задерживают, — водоупорными
(глина). Вода, задерживаясь в промежутках между
частицами водопроницаемой породы, образует во-
доносный горизонт.
Почвенные воды заключены в почвах. Они
могут быть свободными и перемещаться под дейст-
вием силы тяжести и связанными, удерживаемы-
ми молекулярными силами.
П.в., образовавшиеся на первом от поверхности
водоупорном слое, называют грунтовыми (г.в.). Их
уровень колеблется по сезонам, они могут промер-
зать зимой и подвергаться загрязнению. Глубина
залегания г.в. различна и зависит в первую оче-
редь от климата — в аридных зонах она значитель-
но больше. Глубже г.в. залегают и в горных райо-
нах по сравнению с равнинами.
П.в., лежащие ниже и заключенные между во-
доупорными горизонтами, называют межпластовы-
ми. Их уровень более постоянен, они чище и часто
находятся под давлением (напорные воды (н.в.).
Н.в., изливающиеся при вскрытии фонтаном, на-
зывают артезианскими.
П.в. перемещаются по уклону водоносного
пласта и изливаются на поверхность в виде родни-
ков. В сейсмических зонах, где п.в. могут нагре-
ваться близко расположенной магмой, встречаются
гейзеры — источники, периодически выбрасываю-
щие горячую воду и пар.
П.в. могут быть пресными и в разной степени
минерализованными, холодными и термальными.
П.в. используются для водоснабжения, термаль-
ные — для обогрева и выработки электроэнергии,
в качестве источника различных минеральных
солей, для лечения многих заболеваний.
2. Реки: долина, речные система и бассейн,
водораздел, режим, питание и характер
Река (р.) — естественный водный поток, теку-
щий в выработанном им русле. Русло — часть реч-
ной долины (р.д.), линейно-вытянутого пониже-
ния, на дне которого течет р. Р.д. имеет склоны и
днище.
Уровень воды в р. колеблется. Половодье — пе-
риодически повторяющийся высокий и длитель-
ный подъем уровня воды в р. Связано либо с сезо-
ном таяния снега и вечных льдов, либо с сезоном
муссонных дождей. Паводок — кратковременный
подъем уровня воды в р., случающийся в разные
сезоны. Самый низкий уровень воды в р. называ-
ется межень.
Заливаемая во время половодий и паводков
часть р.д. называется поймой. Изгибы русла р. на-
зывают излучинами, или меандрами. Р. переоткла-
дывает твердый материал, формирует свою пойму,
меняет очертания излучин. Иногда р. спрямляет
русло, и образуется отчленившийся от русла водо-
ем — старица.
Место, где река берет начало, называется исток.
Место, где река впадает в другую реку, море, озеро
или океан, называется устье. Устья бывают раз-
ные, широко распространены дельты (низменная
равнина в низовьях реки, сложенная речными на-
носами и прорезанная сетью протоков) и эстуарии
(затопляемое устье реки, впадающей в море, на ко-
торое сильно воздействуют приливы, волны и тече-
ния). Некоторые реки кончаются в пустыне, не до-
стигая водоемов.
Р. с притоками образует речную систему. Обыч-
но главная р. наиболее полноводна и имеет наи-
большую длину. Площадь, с которой р. собирает
воды, называется водосборным бассейном, или бас-
сейном реки. Линия, разделяющая смежные бас-
сейны, называется водоразделом.
Питание р. может быть снеговое, дождевое, лед-
никовое и подземное. Большинство р. имеет сме-
шанное питание.
Режим р.. то есть изменения ее уровня, процес-
сы замерзания и вскрытия, определяется в первую
очередь климатом. Большое значение имеют и
геологическое строение местности, рельеф, почвен-
ный и растительный покров.
Характер течения р. определяет рельеф. В горах
р. отличаются большим падением (разницей высот
между истоком и устьем р.) и уклоном (отношени-
ем падения к длине реки), высокой скоростью те-
чения.
Огромно значение рек в хозяйстве (энергети-
ка, транспорт, водоснабжение, рыболовство, отдых
людей).
3. Озера, болота, водохранилища
Озеро (о.) — водоем, образовавшийся в природ-
ном углублении (озерной котловине) на поверхнос-
ти суши. О. различают по происхождению котло-
вин. Тектонические образуются в местах прогибов
и разломов земной коры. К этому типу относятся
большинство крупнейших о. мира (Байкал, Бал-
Физическая география
400
хаш, Виктория, крупнейшие североамериканские).
Вулканические о. образуются в кратерах потухших
вулканов. Завальные о. образуются из-за естествен-
ных плотин — завалов речных долин при земле-
трясениях и в результате селей. Ледниковые о.
лежат в котловинах, вырытых ледником и образо-
ванных его наносами. Карстовые о. характерны
для мест распространения растворимых в воде гор-
ных пород. Для пойм характерны старицы.
Распространение о. связано с условиями увлаж-
нения и рельефом. О. делят на сточные (из кото-
рых вытекают реки) и бессточные. В аридных об-
ластях бессточные о. обычно соленые.
О. играют большую роль в хозяйстве в качестве
источников воды, солей, лечебных грязей, плодо-
родных илов, рыбы.
Болота (б.) — это избыточно увлажненные
участки суши с влаголюбивой растительностью, в
результате отмирания которой и неполного ее раз-
ложения накапливается торф. Распространены
преимущественно в субарктическом и умеренном
поясах сев. полушария не южнее 45° (за исключе-
нием южной оконечности Ю. Америки).
Б. классифицируют по источникам питания. Вер-
ховые питаются атмосферными осадками, располо-
жены на равнинных междуречьях. Низинные пита-
ются грунтовыми водами, располагаются на речных
террасах, у подножия возвышенностей. Постепенно
зарастая, низинное б. становится переходным со
смешанным питанием, а когда толща накоплений
так велика, что растения не могут использовать
грунтовые воды, б. становится верховым.
Б. занимают местами огромные площади и яв-
ляются источником вод для рек. Поэтому их пер-
вейшее значение — водоохранное. Издавна исполь-
зуют в хозяйстве торф.
Водохранилища (в.) — искусственные водоемы,
созданные при строительстве плотин на реках и со-
четающие свойства рек и озер. Мелкие в. называют
прудами. Их сооружают для создания запасов воды.
Строительство в. имеет множество негативных пос-
ледствий для природы: затапливаются наиболее бо-
гатые жизнью места, происходит заболачивание
больших территорий, меняется климат.
4. Ледники. Многолетняя мерзлота
Ледник (л.) — это вода атмосферного происхож-
дения, превратившаяся в лед. Образуются л. там,
где выпадает снега больше, чем тает. В высоких ши-
ротах такие условия наблюдаются и на равнинах, а
в низких — только в горах. Образуются толщи льда
за счет уплотнения снега. Под влиянием силы тя-
жести лед способен перемещаться, и л. «текут» со
скоростью от нескольких см до 200 м в год. На ско-
рость движения л. влияет количество выпадающего
сиега, уклон и строение поверхности.
Л., занимающие большие площади, скрываю-
щие все неровности рельефа и выпуклые по форме,
называют покровными (Антарктида и Гренландия).
От края этих ледниковых покровов откалываются
и широко разносятся течениями и ветрами айсбер-
ги. Небольшие по площади ледники, образующие-
ся на склонах, вершинах и в долинах гор, называ-
ются горными. Площадь л.ч — 11% поверхности
суши, в них сосредоточены основные запасы прес-
ной воды на Земле. Л. служат началом крупней-
шим рекам мира, для аридных зон летнее таяние
ледников — условие для ведения хозяйства.
Многолетняя мерзлота (м.м.) — это подземное
оледенение. Поверхностный слой земной коры во
многих районах земного шара имеет отрицательную
t°, и в нем сотни и тысячи лет сохраняются льды.
М.м. занимает всю площадь Антарктиды (глубина
до 4 км), Гренландию, Тибет, почти половину Рос-
сии (в Якутии глубина до 1,5 км) и Канады, встре-
чается во многих горных районах. Верхний слой
м.м. летом оттаивает (кроме Антарктиды). Оттаи-
вающий слой называют деятельным. В Арктике он
составляет от 0,2 м до 2,5 м, поэтому здесь возможен
рост растений и существование животных.
5. Охрана вод суши
Вода — основной источник жизни на Земле.
Поэтому роль пресной воды заключается не только
в обеспечении потребностей человечества. Именно
в связи с жизнеобеспечивающим значением воды
человек обязан организовать рациональное исполь-
зование водных ресурсов, возвращать использован-
ную воду в природу только очищенной. Основные
меры охраны вод — это экономное расходование,
внедрение замкнутых циклов производства, очист-
ка сточных вод, создание водоохранных зон вдоль
рек, озер и других водоемов, охрана болотных мас-
сивов, питающих реки.
БИОСФЕРА
Происхождение, состав и структура
биосферы, биологический круговорот
Наличие жизни — уникальное свойство Земли,
(3.). До сих пор у людей нет оснований считать,
что на других планетах есть жизнь. Биосфера
(б.) — одна из оболочек 3., в которой существуют
живые организмы. Считается, что жизнь зароди-
лась на 3. более 3 млрд лет назад в мелких и теп-
лых водоемах, во влажном и жарком климате.
На протяжении истории увеличивалось разно-
образие живых организмов, шла их эволюция, ко-
торая привела к существованию в настоящее время
разнообразных живых существ: микроорганизмов,
растений, животных, из которых особо выделяет-
ся один вид — человек разумный. Развитие живых
организмов шло неравномерно — одни группы
процветали, другие вымирали, одни существа
почти не изменялись, другие — совершенствова-
лись, приспосабливаясь к окружающей среде. За
всю историю б. на 3. существовало около 500 млн
видов существ, сейчас живет около 2 млн, из ннх
более 1,5 млн — животные, а остальные — расте-
ния. Биомасса (вес) растений в несколько раз боль-
ше. Биомасса суши в 1000 раз превышает биомассу
океана.
401
ГЕОГРАФИЯ
Живые организмы проникают во все географи-
ческие оболочки: в атмосферу на высоту до 30 км,
в литосферу — на глубину до 5 км, в гидросфе-
ру — на всю ее толщу, вплоть до дна глубочайших
впадин.
Особенность живых организмов — постоянный
обмен веществом и энергией с окружающей сре-
дой — биологический круговорот. Сущность его —
создание органического вещества и превращение
его в минеральные. Происходит это в несколько
этапов: 1 — создание органического вещества рас-
тениями в процессе фотосинтеза; 2 — переработка
животными первичной органической продукции во
вторичную; 3 — разрушение первичной и вторич-
ной продукции микроорганизмами.
Живые организмы распространены по 3. крайне
неравномерно. Наибольшая концентрация жизни
наблюдается в зонах контакта литосферы, атмосфе-
ры и гидросферы, т. е. на поверхности суши, в по-
верхностных океанических слоях и на дне в мел-
ководной части.
Понятие и свойства.
Природные комплексы.
Зональность и высотная поясность
Развитие жизни не могло не зависеть от всех
компонентов окружающей среды. Вместе с тем за
длительный срок своего существования живые су-
щества коренным образом изменили состав лито-
сферы, атмосферы и гидросферы.
Биосфера и атмосфера. Современный состав ат-
мосферы, по-видимому, является продуктом жиз-
недеятельности организмов на 3. Считают, что
большая часть кислорода в атмосфере — биогенно-
го происхождения, благодаря зеленым растениям
содержание углекислого газа в ней невелико. Из
газов атмосферы наибольшее значение для биоло-
гических процессов имеет кислород, необходимый
для дыхания и минерализации органических ос-
татков. Углекислый газ используется в процес-
се фотосинтеза. Озон образует защитный экран,
задерживающий губительные ультрафиолетовые
лучи.
Биосфера и литосфера. В состав литосферы вхо-
дит особое природное образование — почва. Почвы
образуются из смеси минеральных веществ, воз-
никших при разрушении горных пород, с органи-
ческими, которые являются продуктами жизнеде-
ятельности живых организмов. В верхней части
почвы из отмерших, главным образом раститель-
ных, остатков с помощью микроорганизмов, а
также грибов и почвенных беспозвоночных живот-
ных происходит образование гумуса — органичес-
кого вещества почвы, в котором содержатся угле-
род, азот, фосфор, калий и микроэлементы в до-
ступной для растений форме.
Кроме образования почвы живые организмы
участвуют в процессах выветривания, в создании
органогенных горных пород, а также создают неко-
торые формы рельефа (коралловые острова).
Биосфера и гидросфера. Вода — источник
жизни на 3., в океане жизнь зародилась. Все про-
цессы, происходящие в живых организмах, невоз-
можны без наличия воды. Вместе с тем живые су-
щества также влияют на водную оболочку 3. Осо-
бенно ярко это проявляется в океане. В океан с
речными водами поступает много карбонатов,
солей кальция. Если бы в океане не обитали суще-
ства, использующие кальций для строительства ра-
ковин, солевой состав океана был бы иной.
ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ОБОЛОЧКА
Взаимодействие и взаимовлияние живых
организмов и других оболочек Земли
Географическая оболочка (г.о.) — это целостная
и непрерывная оболочка Земли, включающая в
себя нижнюю часть атмосферы, верхнюю — лито-
сферы, гидросферу и биосферу. Общая мощность
(толщина) г.о. — около 30 км. Иногда считают,
что географическая оболочка тождественна биосфе-
ре. Главный аргумент против такой точки зре-
ния — существование остальных оболочек до появ-
ления жизни.
Г.о. неоднородна не только по вертикали, но и
по горизонтали. Она делится на отдельные природ-
ные комплексы (п.к.). Каждый п.к. состоит из
взаимосвязанных компонентов — горных пород,
воздуха, воды, растений, животных и почв. Разде-
ление г.о. на п.к. обусловлено неравномерным по-
ступлением солнечного тепла.
Географической оболочке свойственны законо-
мерности: целостность, ритмичность развития, зо-
нальность, высотная поясность.
Целостность — единство г.о., обусловленное
взаимосвязью слагающих ее компонентов. Оно
свойственно всем п.к. Изменение одного компонен-
та ведет к смене других и изменению всего п.к. Это
важнейшая закономерность, которая лежит в осно-
ве практики рационального природопользования.
Ритмичность развития — повторяемость тех
или иных явлений. Выделяют суточный ритм, го-
довой ритм, есть 11-летний солнечный ритм, веко-
вые ритмы.
Зональность — изменение природных компо-
нентов и п.к. в целом от экватора к полюсам. Наи-
более крупные зональные подразделения г.о., свой-
ственные и суше и океану, — географические
пояса: экваториальный, субэкваториальные, тро-
пические, субтропические, умеренные, субполяр-
ные, полярные (антарктический и арктический).
Внутри поясов выделяют природные зоны.
Высотная поясность — смена природных ком-
плексов в зависимости от высоты над уровнем моря
в горных районах. От горизонтальной зональности
отличается протяженностью поясов и наличием
пояса альпийских и субальпийских лугов. Число
поясов обычно возрастает в высоких горах с при-
ближением к экватору.
Физическая география
402
Природные зоны суши
земного шара
1. Лесные зоны низких широт
В пределах географических поясов по преоблада-
ющему типу растительности выделяют природные
зоны: в арктическом и антарктическом — ледяные
пустыни., в субарктическом и субантарктичес-
ком — тундры и лесотундры, в умеренном — зоны
лесов, лесостепи, степи, зоны полупустынь и пус-
тынь, в тропическом — зоны лесов, редколесий и са-
ванн, полупустынь и пустынь. Особняком стоят об-
ласти с высотной поясностью.
Вечнозеленые тропические и экваториальные
леса располагаются в экваториальных и тропичес-
ких поясах Ю. Америки, Африки и островов Евра-
зии. Климат характеризуется высокой влажностью
и постоянно высокой температурой воздуха. В таких
условиях формируются особые красно-желтые фер-
раллитные почвы, богатые окислами железа и алю-
миния, но бедные питательными веществами, ко-
торые не успевают накапливаться, поглощаясь
растениями. Растительность представлена пре-
имущественно древесными формами, формирующи-
ми многоярусные сообщества. Характерно высокое
видовое разнообразие, наличие эпифитов (папорот-
ников, бромелий, орхидей), лиан. Растения имеют
жесткие кожистые листья с приспособлениями, из-
бавляющими от лишней влаги (капельницы). Жи-
вотный мир представлен огромным разнообразием
форм — потребителей гниющей древесины и листо-
вого опада, а также видами, обитающими в кронах
деревьев. Сходны по структуре биоценозов перемен-
но-влажные листопадные леса.
Жестколистные вечнозеленые леса и кустарни-
ки располагаются в субтропических поясах в усло-
виях средиземноморского климата с сухим жарким
летом и влажной и мягкой зимой. Почвы — корич-
невые и красно-коричнег.ые, часто на известняках.
Растительный покров представлен хвойными и
вечнозелеными формами с кожистыми листьями,
покрытыми восковым налетом, опушением, обычно
с высоким содержанием эфирных масел. Животный
мир сильно истреблен, но характерны травоядные и
листоядные формы, много пресмыкающихся, хищ-
ных птиц.
2. Саванны, степи, пустыни
Саванны и редколесья располагаются к северу и
к югу от зон экваториальных лесов южных матери-
ков в тропических поясах. Климат характеризуется
наличием более или менее длительного засушливого
периода и высокими t° воздуха в течение года. Крас-
ные ферраллитные или красно-бурые почвы саванн
богаче гумусом, чем в экваториальных лесах, так
как в сухой период идет накопление перегноя. Пре-
обладает травянистая растительность с отдель-
ными группами деревьев. Характерны зонтичные
кроны, жизненные формы, позволяющие растениям
запасать влагу (бутылковидные стволы, суккулен-
ты) и защищаться от перегрева (опушение и воско-
вой налет на листьях, расположение листовых плас-
тин ребром к солнечным лучам). Животный мир
характерен обилием травоядных животных, пре-
имущественно копытных, крупных хищников, жи-
вотных, перерабатывающих растительный опад
(термиты).
Пустыни и полупустыни располагаются в тропи-
ческом, субтропическом и умеренном климатичес-
ких поясах. Для климата пустынь характерно
крайне невысокое количество осадков в течение
всего года. По температурному режиму они доволь-
но сильно отличаются от жарких тропических до
умеренно теплых. Для всех пустынь характерно раз-
витие пустынных почв, бедных органическими ве-
ществами, но богатых минеральными солями. Оро-
шение позволяет использовать их для земледелия.
Широко распространено засоление почв. Расти-
тельность скудная и имеет специфические приспо-
собления к засушливому климату: листья превраще-
ны в колючки, корневая система сильно превос-
ходит надземную часть, многие растения способны
расти на засоленных почвах, выводя соль на поверх-
ность листьев в виде налета. Велико разнообразие
суккулентов. Животный мир представлен формами,
способными долгое время обходиться без воды (запа-
сать воду в виде жировых отложений), преодолевать
большие расстояния, переживать зной, уходя I
норы или впадая в спячку.
Степи и лесостепи — природные комплексы,
свойственные умеренным поясам. Здесь, в условиях
климата с холодной, часто снежной зимой и тепло-
го, засушливого лета, формируются самые плодо-
родные почвы — черноземы. Растительность пре-
обладает травянистая, в типичных степях, прериях
и пампе — злаковая, в сухих вариантах — полын-
ная. Практически повсеместно естественная расти-
тельность заменена сельскохозяйственными культу-
рами. Животный мир представлен травоядными
формами, среди которых копытные сильно истреб-
лены, сохранились преимущественно грызуны и
пресмыкающиеся, которым свойствен длительный
период зимнего покоя, и хищные птицы.
3. Леса умеренного пояса, тундры
н полярные пустыни
Широколиственные и смешанные леса произ-
растают в умеренных поясах в условиях климата с
достаточным увлажнением и периодом с понижен-
ными, иногда отрицательными температурами.
Почвы плодородны, бурые и серые лесные. Леса,
как правило, образованы 2—3 видами деревьев с
кустарниковым ярусом и хорошо развитым травя-
нистым покровом. Животный мир разнообразен,
четко разделен на ярусы, представлен лесными ко-
пытными, хищниками, грызунами, насекомоядны-
ми птицами.
Хвойные и мелколиственные бореальные леса,
тайга распространены в умеренных широтах север-
ного полушария широкой полосой в условиях кли-
мата с коротким теплым летом, долгой и суровой
зимой, достаточным количеством осадков и нор-
мальным, местами избыточным увлажнением. Здесь
развиты особые подзолистые почвы, характерные
наличием горизонта вмывания минеральных солей.
Растительность представлена различными типами
хвойных лесов в сочетании с мелколиственнымн.
Хорошо развита ярусная структура, которая свойст-
403
ГЕОГРАФИЯ
венна и животному миру, представленному всеми
экологическими группами.
Тундры и лесотундры распространены в субпо-
лярных и полярных климатических поясах. Кли-
мат суровый, с низкими t° вегетационного периода,
длинной и суровой зимой. При небольшом количе-
стве осадков развивается избыточное увлажнение.
Почвы — торфяно-глеевые, црд ними слой вечной
мерзлоты. Растительный покров представлен пре-
имущественно травяно-лишайниковыми сообщест-
вами, с кустарничками и карликовыми формами
деревьев. Животный мир своеобразен: обычны
крупные копытные и хищники, широко представле-
ны кочующие и мигрирующие формы, особенно
перелетные птицы, которые проводят в тундре толь-
ко гнездовой период. Практически отсутствуют жи-
вотные-норники, мало зерноедов.
Полярные пустыни распространены на островах
в высоких широтах. Климат этих мест крайне
суров, большую часть года господствует зима и по-
лярная ночь. Растительность скудна, представле-
на сообществами мхов и накипных лишайников.
Животный мир связан с океаном, на суше постоян-
ного населения нет.
Области высотной поясности расположены в
самых разных климатических поясах и характери-
зуются соответственным набором высотных поясов.
Количество их зависит от широты — в экваториаль-
ных и тропических районах оно больше, и от высоты
горного массива — чем выше, тем больше набор по-
ясов.
аэрозоли), тепловые (тепловые станции, транспорт),
радиационные (попадание в природу радиоактивных
изотопов), биологические (расселение животных и
растений).
АФРИКА
Общие сведения, рельеф
Площадь — 29,22 млн км2. Наивысшая точка —
влк Килиманджаро (19) (5895 м), наименьшая вы-
сота — уровень озера Ассаль (-153 м). Крайние
точки: сев. — мыс Эль-Абъяд, южн. — мыс Иголь-
ный (5), зап. — мыс Альмади, вост. — мыс Рас-
Хафун. Население — ок. 600 млн человек. Второй
по размерам материк (м.), симметричен относитель-
но экватора, почти целиком лежит между тропика-
ми. Имеет наименьшую изрезанность береговой
линии, омывается водами Индийского и Атланти-
ческого океанов, связан с Евразией Суэцким пере-
шейком (12). Северные берега известны европейцам
издавна. Обогнул м. впервые Васко да Гама (XV в.).
Внутренние районы исследованы в XIX в. Давидом
Ливингстоном. На картосхеме 1 отмечены: 1 — Сре-
диземное море, 2 — Гибралтарский пролив, 3 —
Канарские о-ва, 4 — Острова Зеленого мыса, 6 —
о-в Мадагаскар, 7 — Мозамбикский пролив, 8 —
Сейшельские о-ва, 9 — п-в Сомали, 10 — Аденский
залив, 11 — Красное море.
Природа и общество. Охрана природы
Совокупность условий, в которых существует че-
ловеческое общество, называется природной, или
географической, средой. Существование географи-
ческой среды — условие существования общества.
Природные ресурсы — это элементы природы,
которые вовлекаются в производство.
Природные ресурсы
Исчерпаемые
Возобновимые Невозобновимые
Неисчерпаемые
Водные
Биологические Минеральные Климатические
Земельные
Природные условия — это элементы природы,
которые не участвуют в материальном производстве,
но влияют на жизнь и деятельность человека.
История человеческого общества — это история
его взаимодействия с природной средой. Ухудшение
природной среды происходит из-за истощения при-
родных ресурсов и загрязнения природной среды.
Охрана природы — это система мер по гармониза-
ции отношений человека и природы, направленных
на поддержание нормального функционирования
географической оболочки. Охрана природы достига-
ется рациональным использованием природных ре-
сурсов и направлена на ликвидацию и сведение до
минимума следующих видов воздействия: механи-
ческие (ветровая и водная эрозия, отвалы пород),
химические (оксиды серы, углерода, нефть, детер-
генты — моющие жирорастворяющие вещества,
На м. живут представители европеоидной (Сев.
Африка, берберы и арабы), экваториальной (основ-
ное население) и монголоидной (Южн. Африка, буш-
Физическая география
404
мены и готтентоты) рас. Население распределено
очень неравномерно, м. считается местом возникно-
вения человека (находки в Вост. Африке). Наиболее
заселены Средиземноморское побережье и берега
Гвинейского залива. В бывших колониях значитель-
но количество европейцев. Известны древние циви-
лизации — Египет, Эфиопия, Гана. Колонизация
сильно повлияла на хозяйственное и культурное
развитие народов. Характерно использование мате-
рика в качестве источника рабочей силы и природ-
ного сырья. В настоящее время большинство стран
Африки относятся к группе развивающихся. Наибо-
лее крупные страны — Алжир, Заир, Судан, Анго-
ла. ЮАР — самая развитая страна, где вместе с ко-
ренными жителями банту живут потомки посе-
ленцев из Голландии и Англии.
Геологическое строение и рельеф. В основании
м. — древняя платформа. Древние складчатые об-
разования сильно разрушены. На севере — зоны,
заливавшиеся морем, перекрытые осадочными по-
родами, на юге и востоке кристаллическое основа-
ние выходит на поверхность. Здесь расположена
зона глубинных разломов земной коры. Поднятия
(горсты) — Эфиопское нагорье (15) и Восточно-Аф-
риканское плоскогорье с вулканическими массива-
ми и лавовыми плато, Драконовы горы (16), опус-
кания (грабены) — котловины озер Ньяса, Тан-
ганьика. Вулканизм продолжается до настоящего
времени (влк Камерун — 18, Килиманджаро —
19). К платформе примыкают подвижные складча-
тые зоны: на севере — Атлас (альпийская склад-
чатость), на юге — Капские горы (17) (герцинская
складчатость). К древнему складчатому основанию
материка приурочены месторождения руд черных,
цветных и драгоценных металлов и алмазов. На се-
вере и западе в осадочных породах — запасы ка-
менного угля, бокситов, фосфоритов, нефти, газа.
На картосхеме помимо упомянутых отмечены:
13 — нагорье Ахаггар, 14 — нагорье Тибести.
Климат. Внутренние воды
Климат. Средние t° не ниже 8 °C. Количество -
осадков: max — бассейн Конго (до 3000 мм),
min — Сахара (менее 300).
Экваториальный пояс — постоянно влажный и
жаркий.
Два субэкваториальных пояса — жаркие с се-
зонной сменой воздушных масс, летний экватори-
альный муссон приносит обильные осадки, зим-
ний — сухую жаркую погоду.
Два тропических пояса характерны сухой пого-
дой в течение года. Суточные амплитуды t° больше
годовых, летом 40 °C, зимой 18 °C. На юге осадков
больше. Вдоль зап. побережья умеренные в.м. и
холодные течения (Бенгальское (БТ, картосхема 2)
сформировали относительно прохладные районы
(летом 20 °C, зимой 15 °C) с осадками в виде рос и
туманов (Намиб). На вост, побережье Южн. Афри-
ки — влажный тропический климат (теплые тече-
ния — Мозамбикское (МТ), мыса Игольного (МИТ)
и рельеф).
На крайнем юге и севере — субтропические
пояса. На побережье Средиземного моря сухое,
жаркое лето и теплая, влажная зима, на юге Аф-
рики климат схож с тропическими побережья-
ми — лето влажное, жаркое, зимой осадков мень-
ше. На картосхеме 2 отмечены Ангольское теплое
(АТ), Канарское (КТ) холодное, Сомалийское (СТ)
холодное течения.
Внутренние воды показаны на картосхеме 2. Ха-
рактерно сравнительно небольшое количество рек,
их неравномерное распределение, наличие обшир-
ных районов внутреннего стока, пороги и водопады.
Реки имеют преимущественно дождевое питание, и
режим стока соответствует режиму осадков.
Самая длинная река мира — Нил (с Кагерой —
6671 км), наиболее полноводна в среднем течении,
при слиянии Голубого Нила (3) и Белого Нила (4).
Конго на 2000 км короче, но гораздо полноводнее.
Один из крупнейших водопадов — Виктория (9)
на р. Замбези. Большинство крупных рек принад-
лежит бассейну Атлантического океана — Нигер,
Сенегал (1), Оранжевая (8). Озера имеют различное
происхождение. В грабенах — глубокие Ньяса (7)
и Танганьика (6), в пологом прогибе земной коры
(или кратере от падения метеорита) — Виктория
(5), в плоском понижении — мелководное Чад (2),
которое в зависимости от количества осадков меня-
ет свою площадь. Реки и озера играют исключи-
тельную роль в жизни населения из-за жаркого
климата. В аридных районах разведаны большие
запасы подземных вод.
Природные эоны
Природные зоны Африки располагаются почти
симметрично относительно экватора (отмечены
римскими цифрами на картосхеме 2).
405
ГЕОГРАФИЯ
Вечнозеленые экваториальные леса (гилеи) (I).
Почвы ферраллитные. В верхнем ярусе — фикусы
и пальмы, в нижних — бананы и древовидные па-
поротники, эбеновое дерево. Наземный ярус срав-
нительно небогат. Из копытных — окапи, карли-
ковый бегемот, здесь же водятся гориллы, в кро-
нах — масса птиц (турако, птицы-носороги, нек-
тарницы), обезьян (мартышки, колобусы, шимпан-
зе). Самый крупный хищник — леопард. Всюду —
беспозвоночные, лягушки, змеи (питоны, мамбы),
в реках крокодилы.
Расположенные южнее и севернее переменно-
влажные леса (II) отличаются незначительным
проникновением во время сухого сезона видов,
свойственных саваннам и редколесьям (III), кото-
рые занимают около 40% материка. Почвы сменя-
ются от красных ферраллитных до красно-бурых.
Из древесных растений — баобаб, зонтичные ака-
ции, мимозы, пальмы, древовидные молочаи. Тра-
вянистые растения (злаки, бобовые, луковичные)
наиболее характерны для этой зоны. Самые высо-
корослые злаки (слоновая трава) растут в наиболее
влажных районах. Преобладание травянистой рас-
тительности определяет обилие крупных наземных
животных, особенно копытных (жирафы, буйволы,
антилопы, газели, зебры, носороги, слоны) и хищ-
ных (львы, гиены, гепарды, шакалы). Обычны
обезьяны павианы, из птиц — страусы, ткачики,
венценосные журавли, птица-секретарь, марабу,
стервятники. Многочисленны ящерицы и змеи,
среди которых много ядовитых (черная мамба, шу-
мящая гадюка).
Пустыни и полупустыни (IV) занимают в Афри-
ке огромные площади. Сильно различаются пусты-
ни юга и севера континента. В Сахаре распростра-
нены каменистые пустыни — гаммады, глинистые
и песчаные. Почвы пустынные тропические. Расти-
тельность скудная, преобладают солянки, злаки,
различные колючие формы. Более богата расти-
тельность на песчаном субстрате. В оазисах — фи-
никовая пальма, олеандры. В Калахари преоблада-
ют суккуленты, молочайные, много лилейных,
очень много эндемичных растений. В пустыне
Намиб растет вельвичия удивительная. Животный
мир северных пустынь схож с пустынями Азии —
тушканчики, песчанки, лисицы-фенеки, шакалы,
гиены. Множество змей (эфа, гюрза, кобра) и яще-
риц, беспозвоночных. Для пустынь юга характерно
большее количество эндемичных видов животных,
разнообразие черепах.
Субтропические жестколистные леса (V) харак-
терны для Атласа и Капских гор. Почвы коричне-
вые. Это леса из лавра и разных видов дубов, часто
встречается пиния. В Капских горах много видов,
общих с Австралией и Южной Америкой, красиво
цветущих эндемиков, разводимых в качестве до-
машних растений. Большая часть субтропиков ос-
воена, здесь сосредоточены плантации цитрусовых и
винограда. Это способствовало сокращению числа
свойственных этой зоне диких животных. Наличие
высотной поясности (VI) характерно, помимо этих
горных районов, для Драконовых гор, Восточно-Аф-
риканского пл-я, Эфиопского и других нагорий.
Природные комплексы сильно изменены чело-
веком. Сократились площади лесов, изменился их
видовой состав, увеличиваются площади пустынь.
Основная причина — экстенсивное земледелие.
хищническая лесоразработка, массовое истребле-
ние животных. По комплексу природных условий
выделяют четыре крупных региона: Северную,
Центральную, Восточную и Южную Африку.
АВСТРАЛИЯ
Общие сведения, рельеф
Площадь — 7,56 млн км2. Наивысшая точка —
г. Косцюшко (8) (2230 м), наименьшая высота —
уровень озера Эйр (-12 м). Крайние точки: сев. — мыс
Иорк, южн. — мыс Юго-Восточный, зап. — мыс
Стип-Пойнт, вост. — мыс Байрон. Население — ок.
16 млн человек. Самый маленький по размерам ма-
терик, целиком расположен в южном полушарии,
изолирован от остальных. Омывается Тихим и Ин-
дийским океанами. Береговая линия слабо изреза-
на. На картосхеме 1 показаны: заливы — Карпен-
тария (1), Большой Австралийский (2); моря —
Арафурское (3), Тиморское (4), Тасманово (5), Ко-
ралловое; острова — Тасмания, Новая Зеландия,
Большой Барьерный риф. Новая Гвинея (10), Тимор
(И), Малые Зондские (12), Большие Зондские (Ка-
лимантан — 13, Суматра — 14, Сулавеси — 15,
Ява — 16), Филиппинские (17), Соломоновы (18);
проливы — Бассов (19), Торресов (20); п-в Кейп-
Йорк (6), п-в Арнемленд (7).
Открытие связывают с именем Д. Кука (1770 г.),
хотя в начале XVII в. здесь впервые высадился гол-
ландец Янсзон, испанец Торрес прошел проливом,
названным его именем, а Тасман обогнул материк с
юга в 1653 г. С конца XVIII в. началась колонизация
Австралии англичанами. На материке только одна
страна, столица Канберра, жители — англо-австра-
Физическая география
4М
лийцы и аборигены (черты европеоидной и эквато-
риальной рас). Внутренние районы страны почти
безлюдны, население живет в основном в городах.
Геологическое строение и рельеф. В основании
м. — древняя платформа. На севере, западе и в
центральной части м. кристаллическое основание
выходит на поверхность, на остальной территории
оно перекрыто шлейфом осадочных пород. На вос-
токе — горная область Большого Водораздельного
хребта (герцинская складчатость) с Австралий-
скими Альпами (9). Выделяют Западно Австралий-
ское плоскогорье, Центральную равнину. Австра-
лия — самый плоский материк. Рудные полезные
ископаемые приурочены к кристаллическим
щитам, месторождения нефти, газа, фосфоритов,
каменного угля — к осадочным породам.
Климат, внутренние воды
Климат. Самый засушливый континент, боль-
шая часть имеет недостаточное увлажнение при
высоком уровне солнечной радиации. Четыре кли-
матических пояса.
Субэкваториальный — на севере, переменно-
влажный муссонный климат с влажным жарким
летом и сухой зимой.
В тропическом поясе два основных типа клима-
та — влажный тропический и сухой. Первый — на
вост, побережье и склонах Водораздельного хребта
(теплое Восточно-Австралийское течение (ВАТ) и
пассаты), осадки 1000—1500 мм. В центре м. круг-
лый год сухо (250—300 мм), летом 30 °C и выше,
зимой 10—15 °C, на зап. побережье из-за холодного
течения температура ниже, осадков также мало.
В субтропическом поясе — три области: субтро-
пический влажный (на юго-вост., осадки в течение
года с летним max, в январе 22 °C, в июле 6 °C);
субтропический материковый (вдоль В. Австра-
лийского залива, осадков мало, резкие колебания
t°); субтропический средиземноморский (на юго-
зап., жаркое сухое лето, осадки в осенне-зимний
период, до 500—600 мм).
В умеренном поясе находится о-в Тасмания,
господствует западный перенос с большим количе-
ством осадков, прохладным летом и мягкой зимой.
Внутренние воды на материке бедны (картосхе-
ма 2). Здесь наименее развитая речная сеть, 60%
территории не имеет стока в океан. К бассейну Ти-
хого океана относятся небольшие реки, стекающие
с Б. Водораздельного хребта, они полноводны весь
год, некоторые судоходны. Самая крупная река —
Муррей с притоком Дарлингом, характерны дожде-
вые паводки, Дарлинг в сухой сезон пересыхает.
Мелкие пересыхающие реки называют крики.
Большинство озер не имеют стока и засолены.
Самое крупное — Эйр, его зеркало сильно колеб-
лется в течение года. Подземные воды разведаны в
районе Большого Артезианского Бассейна.
Природные зоны
Природные зоны (картосхема 2) Австралии
сформировались в изоляции от других материков,
поэтому органический мир очень своеобразен, вели-
ко число эндемиков. Особого внимания заслуживает
обилие видов эвкалиптов и сумчатых животных.
Влажные и переменно-влажные тропические
леса (II) расположены на сев.-вост. м. На красных
ферраллитных почвах здесь растут пальмы, лавры,
древовидные папоротники, фикусы. По побере-
жью — мангровые заросли. Среди животных -
древесные сумчатые, поссумы, кускусы, ехидны, I
райские птицы, казуары, в реках — крокодилы. В
лесах Б. Водораздельного хребта в древесном ярусе
преобладают эвкалипты, в южной части — бук.
Выше 1000 м в Австралийских Альпах — горные
леса с высотной поясностью (VI).
Летнезасушливые жестколистные леса средизем-
номорского типа (V) представлены в юго-вост, и юго-
зап. «углах». Это наиболее ценные в хозяйственном
отношении леса, эвкалипты достигают 70 м.
К внутренним районам леса становятся светлее,
постепенно’ переходя в редколесья и саванны (III).
На красно-бурых и красно-коричневых почвах
виды эвкалиптов сменяют друг друга на фоне гус-
того травянистого покрова, добавляются акации,
казуарины, бутылочное дерево. Здесь обитают кен-
гуру, страусы эму, коалы, утконосы, какаду, вол-
нистые попугайчики. Кенгуру в саваннах Австра-
лии играют ту же роль, что копытные в Африке.
Внутренние районы м. — это обширные пустыни
и полупустыни (IV) с пустынными почвами. Харак-
терны заросли колючих кустарников — скребы.
Районов, лишенных растительного покрова, иег.
Животный мир схож с животным миром саванн, но
несколько беднее. Кенгуру, эму, попугаи, эндемич-
ные ящерицы и змеи. Крупные хищники отсутству-
ют. Флора и фауна значительно изменены челове-
ком, исчезли многие виды животных, завезены
новые (кролики, овцы, собаки). Живая природа ох-
раняется в многочисленных национальных парках.
По своеобразию природных комплексов выделя-
ют Северную, Восточную, Западную и Централь-
ную Австралию.
407
ГЕОГРАФИЯ
ЮЖНАЯ АМЕРИКА
Общие сведения, рельеф
Площадь — 18,13 млн км2. Наивысшая точка —
г. Аконкагуа (15) (6960 м), наименьшая высота — -40 м.
Крайние точки: сев. — мыс Гальинас, южн. — мыс
Фроуэрд, зап. — мыс Париньяс, вост. — мыс Кабу-
Бранку. Население — более 250 млн человек. Эква-
тор пересекает м. в сев. части. Соединяется с С. Аме-
рикой Панамским перешейком (8). Омывается
Тихим и Атлантическим океанами, берега изрезаны
слабо, только на юге много островов: архипелаги Ог-
ненная Земля (1), Чилийский (2), Фолклендские о-ва
(3), на севере о-в Тринидад (4), в Тихом океане — Га-
лапагосские о-ва (5). Самый большой залив — Ла-
Плата (6), на севере — Карибское море. На карто-
схеме 1 показаны также Большие Антильские о-ва
(Куба — 9, Гаити — 10, Пуэрто-Рико — 11) и
Малые Антильские о-ва (12), Магелланов пролив (7).
Честь открытия материка принадлежит X. Ко-
лумбу, хотя есть сведения о более ранних путеше-
ствиях к берегам Ю. Америки европейцев и афри-
канцев. Назван м. в честь Америго Веспуччи, ко-
торый первым предположил, что открытые зем-
ли — новый материк. Внутренние районы исследо-
вал в XVIII в. А. Гумбольдт.
Испанская и португальская колонизация и дол-
гий период рабства, в течение которого на конти-
Л
нент завозились африканцы, привели к очень пе-
строму этническому составу населяющих Ю. Аме-
рику народов. Коренные жители — индейцы (мон-
голоидная раса), создавшие древние цивилизации
(инки в Перу). Сейчас материк населяют мулаты
(потомки от браков европейцев и негров), метисы
(европейцев и индейцев), самбо (индейцев и не-
гров), креолы (потомки европейцев). Поскольку
большинство населения говорит на языках роман-
ской группы (в основном на испанском и порту-
гальском), Ю. Америку вместе с Центральной на-
зывают Латинской. Население тяготеет к побере-
жьям, особенно Атлантическому. Большинство
стран относятся к группе развивающихся, наибо-
лее развитые — Бразилия, Аргентина, Уругвай.
Геологическое строение и рельеф. Большая
часть м. расположена на одном из осколков Гон-
дваны, на платформе в прогибах со шлейфом оса-
дочных пород располагаются низменности (Ама-
зонская, Оринокская (13), Ла-Платская), на
щитах — нагорья (Гвианское (14) и Бразильское),
с запада примыкает зона складчатости с самой
длинной (9000 км) горной страной — Андами (15).
Горообразование здесь продолжается, это один из
сейсмически опасных районов Земли, где часты ка-
тастрофические землетрясения и извержения вул-
канов (Чимборасо (16), Котопахи (17). Месторож-
дения нефти, газа расположены в северной и цент-
ральной части материка, рудные месторождения
приурочены к Бразильскому плоскогорью, Андам
(это название на языке индейцев означает «медь»).
Велики запасы золота (которое в первую очередь
привлекало европейских завоевателей), драгоцен-
ных камней.
VI
Физическая география
408
Климат, внутренние воды
Климат. Ю. Америка — самый влажный из ма-
териков. Высокие горы обусловливают разнообразие
климатов, наличие высотной поясности.
Экваториальный пояс занимает Амазонскую низ-
ть и сев.-зап. побережье. Средняя годовая t° 25 °C,
осадков — 1500—3500 мм.
Субэкваториальные пояса — к северу (до 15°
с.ш.) и югу (до 20° ю.ш.). Летом господствуют эква-
ториальные в.м., осадков 1000—2000 мм, t° 20 °C,
зимой — тропические, осадков не бывает, t° до 28 °C.
Сезоны в сев. и южн. полушариях не совпадают.
В тропическом поясе вост, часть м. находится
под влиянием пассатов и теплого Бразильского те-
чения (ВТ, картосхема 2), на побережье много осад-
ков (2000 мм), разница летних и зимних t° незначи-
тельна. Во внутренних районах осадков заметно
меньше (1000—500 мм), сухой период дольше. По-
бережье Тихого о. находится между 5 и 30° ю.ш.
под влиянием холодного Перуанского течения (ПТ,
картосхема 2). Здесь одно из самых засушливых
мест в мире — пустыня Атакама (менее 25 мм).
Летом 20 °C, зимой — 13 °C. *
Субтропический пояс — между 30 и 40 паралле-
лями ю.ш. Вост, часть — влажные субтропики с
2000—1000 мм осадков, 25 °C летом и 10—15 °C
зимой. Побережье Тихого о. — сухие субтропики
средиземноморского типа, с сухим и жарким летом
и мягкой влажной зимой.
В умеренном поясе на юге м. побережье Тихого
о. имеет морской умеренный климат с мягкой теп-
лой зимой (5 °C) и влажным прохладным летом
(15 °C), осадков 2000—3000 мм. В восточной части
климат умеренно-континентальный (осадков 200—
300 мм), зимой бывают морозы, лето сухое и теплое
(15—20 °C).
В Андах у подножий климат зонален, с высотой
снижается V и меняется режим осадков. Наиболее
суровы высокогорья Анд, лежащие в тропическом
поясе. Здесь расположены самые сухие пустынные
высокогорья мира.
Внутренние воды. В Ю. Америке протекают
реки, имеющие огромные речные системы. Питание
преимущественно дождевое, большинство рек при-
надлежит бассейну Атлантического о. Территории
внутреннего стока невелики.
Крупнейшая река — Амазонка образуется при
слиянии рек Укаяли и Маранъон (1), имеет самую
большую дельту, достигая в нижнем течении шири-
ны 80 км. Правые и левые притоки разливаются в
разное время года, поэтому паводки бывают дважды
в год. Парана и Ориноко имеют четко выраженную
сезонность режима. В верхних течениях рек много
порогов и водопадов, самый высокий Анхель (2)
(1054 м) на притоке Ориноко, Игуасу (3) — на при-
токе Параны. Бассейн Ориноко связан с бассейном
Амазонки через Риу-Негру. Крупнейшее высокогор-
ное озеро мира — Титикака (4) в Андах, известно
озеро Маракайбо (5).
Природные зоны
Влажный климат способствует развитию лесной
растительности, которая преобладает на материке.
Экваториальные леса (сельва) (I) расположены
по обе стороны от экватора, занимая почти всю
Амазонскую низменность, склоны Анд и север Ти-
хоокеанского побережья. Почвы красные феррал-
литные. Деревья достигают 80 м (сейба), растут
дынное дерево, какао, каучуконосная гевея. Круп-
ные растения увиты лианами, много орхидей, на
Амазонке — виктория-регия. Животный мир свя-
зан с многочисленными древесными ярусами, на-
земных сравнительно немного. У воды — тапир,
капибара, в реках крокодилы — гавиалы, в кро-
нах — обезьяны-ревуны, ленивцы, из птиц — попу-
гаи-ара, туканы, колибри, характерны удавы, в
том числе анаконда. Встречается муравьед, из
хищных — ягуар. Переменно влажные леса (II) по
набору растений и животных отличаются мало.
Саванны (Ш) занимают Оринокскую низмен-
ность и большую часть Гвианского и Бразильского
нагорий. Почвы красные ферраллитные и красно-
бурые. В северном полушарии среди высокотравья
встречаются древовидные молочаи, кактусы, ми-
мозы, бутылочные деревья. В южном значительно
суше, здесь больше кактусов, встречаются низко-
рослые редколесья из кебрачо с очень твердой дре-
весиной. Крупных копытных нет, но водятся пека-
ри, броненосцы, муравьеды, страусы нанду, пумы,
ягуары.
Степи (VII) Ю. Америки называются пампой,
Здесь очень плодородные красновато-черные
почвы, в растительном покрове преобладают
злаки, на юго-западе, где меньше осадков, встреча-
ются заросли колючих трав и кустарников. Типич-
ны быстрые пампасные олени, пампасная кошка,
несколько видов лам, страусы нанду.
Материковые пустыни и полупустыни (IV) рас-
положены в умеренном поясе в Патагонии. Почвы
бурые и серо-бурые, растительность бедная, пред-
ставлена сухими злаками, подушкообразными кус-
тарниками. Животный мир сходен с пампой,
живут нутрия, мелкие броненосцы.
Значительные площади заняты в Ю. Америке
областями высотной поясности (VI). Наиболее пол-
ный набор поясов в районе экватора, где до 2800 м
произрастают горные вечнозеленые леса, сходные с
сельвой, выше они сменяются криволесьями, иа
высоте 3600 м начинаются горные альпийские
луга, выше 4500 м — пояс ледников и снегов.
В тропических широтах вдоль Тихоокеанского
побережья и по склонам гор простираются пусты-
ни, в субтропиках здесь растут жестколистные веч-
нозеленые леса и кустарники (V), которые с высо-
той сменяются альпийскими лугами. На высоких
плоскогорьях Анд расположены сухие горные
степи и полупустыни, близкие к патагонским, где
много эндемиков среди животных (очковый мед-
ведь, шиншилла, ламы).
В умеренных широтах по склонам Анд распро-
странены смешанные леса (IX) с араукарией и
южным буком. Благодаря мягкому морскому кли-
мату они заходят далеко на юг. Животный мир
здесь сильно истреблен.
На материке выделяют два крупных региона —
Восток и Анды. На востоке выделяют Амазонию,
Бразильское нагорье, равнины Ориноко, Патаго-
нию. В Андах — Северные, Центральные и Юж-
ные Анды.
409
ГЕОГРАФИЯ
СЕВЕРНАЯ АМЕРИКА
ко маленьких государств, составляющих вместе с го-
сударствами Ю. Америки Латинскую Америку.
Общие сведения
Площадь — 20,36 млн км2. Наивысшая точка — г.
Мак-Кинли (24) (6193 м), наименьшая высота — -
85 м. Крайние точки: сев. — мыс Мерчисон, южн. —
мыс Марьято, зап. — мыс Принца Уэльского, вост. —
мыс Сент-Чарльз. Целиком лежит в сев. полушарии.
Материк пересекают тропик и полярный круг. Боль-
шая часть м. лежит в высоких широтах. Омывается
Тихим, Атлантическим и Северным Ледовитым океа-
нами. Берега довольно сильно изрезаны. На картосхе-
ме 1 показаны: полуострова — Аляска (1), Лабрадор
(2), Флорида (3), Юкатан (4), Калифорния (5), Новая
Шотландия (14); заливы — Аляска (6), Бристоль-
ский (7), Калифорнийский (8), Мексиканский (9), Гуд-
зонов (Ю), Мэн (11); моря — Бофорта (12), Баффина
(13), Берингово (15); проливы — Берингов (16), Фло-
ридский (17), Юкатанский (18), Девисов (19), Гудзо-
нов (20); острова — Ньюфаундленд (21), Алеутские
(22), Канадский Арктический архипелаг, Баффинова
Земля (23), Багамские (24).
Норманны посещали сев.-вост, часть С. Америки и
даже создавали там поселения, но считали эту землю
одним из арктических островов. Датой открытия Аме-
рики считают 12 октября 1492 г. Исследовали конти-
нент многочисленные ученые и путешественники.
Сев.-вост. берега были открыты и освоены русскими
(Федоров и Гвоздев) в XVIII в. Почти 70 лет существо-
вала Русская Америка (до 1867 г.).
Население — около 400 млн человек. Корен-
ное — индейцы, алеуты, эскимосы, относятся к
монголоидной расе. Большинство населения — вы-
ходцы из Европы, говорят по-английски, канадцы
Квебека — на французском, мексиканцы и жители
Центральной Америки — на испанском. Некоторые
народы сохранили свой язык. Потомки завезенных
из Африки рабов составляют более 20 млн, много
смешанного населения. Населен материк неравно-
мерно, плотнее всего — материковая часть Ц. Аме-
рики и острова Карибского бассейна, высока плот-
ность населения в районе Великих озер и на
Тихоокеанском побережье.
На материке размещены государства: Канада,
США и Мексика. В Центральной Америке — несколь-
Рельеф
Геологическое строение и рельеф. В основе
м. — Северо-Американская платформа с Канад-
ским кристаллическим щитом. Центральная часть
занята равнинами, северные из них имеют ледни-
ковый рельеф. Центральные равнины (картосхема
2) в северной части также еще сохранили следы
оледенения, на юге они переходят в плоскую Мис-
сисипскую низменность (25), сложенную речными
наносами. Великие равнины — приподнятая часть
платформы, они рассечены долинами рек на от-
дельные плато. Горы Аппалачи на юго-вост. м. не-
высоки, сильно разрушены, это возрожденные
горы (каледонская и герцинская складчатость).
Кордильеры протянулись вдоль побережья Тихого
океана на 7000 км. Это молодые горы (альпийская
складчатость), процесс горообразования не завер-
шен, поэтому обычны землетрясения и извержения
вулканов — Орисаба (30) и Катмай (31). Выделя-
ют собственно Кордильеры, Скалистые горы, наго-
рье Большой Бассейн (26) и плато — Колумбия
(28) и Колорадо (29), Мексиканское нагорье (33).
Полезные ископаемые (картосхема 1). Нефть, газ
разрабатываются на побережье и шельфе Мексикан-
ского залива, на Аляске, на Центральных равнинах,
уголь — в Аппалачах, в центральных районах, зна-
мениты месторождения золота на Аляске и в Кас-
кадных горах (32), рудные месторождения в районе
Великих озер, фосфориты Флориды.
Климат
Климат чрезвычайно разнообразен из-за больших
размеров м., строения земной поверхности. Откры-
тость Мексиканского и Гудзонова заливов определяет
меридиональную циркуляцию в.м. Холодные течения
(Лабрадорское (ЛТ) и Калифорнийское (КТ) способст-
вуют снижению количества осадков в летнее время.
Зимой большая часть м. покрыта снегом, особенно су-
80° 60° 40° 20°
Физическая география
410
ровы зимы севернее 50 параллели. Летом на всем м.
тепло — от 5 °C на севере до 30 °C на юге. Наиболее
влажные районы — сев.-зап. и зап. побережья Кана-
ды (до 3000 мм), юго-вост, и южная часть, самые
сухие районы — на юго-зап., севере и в межгорных
котловинах Кордильер.
Арктический пояс. Зима суровая, долгая, с поляр-
ной: ночью. Лето короткое, t° не выше 5 °C. Осадков на
вост. — 300—400 мм, на зап. — 50—100 мм. Боль-
шие площади заняты покровными ледниками.
Южнее, до 55—60° с.ш., расположен субарктический
пояс. Зимой -25—30 °C, летом 5—7 КС, количество
осадков уменьшается с вост, на зап. от 600 до 300 мм.
Умеренный пояс подразделен на три области.
Морской климат сформировался на западе (Тихо-
океанское побережье и склоны Кордильер). Господ-
ствуют зап. ветры, осадков 2000—3000 мм, в январе
t° не ниже 0 °C, летом 12—14 °C. Континенталь-
ный климат — в центральных районах, с теплым
летом (от 18 °C на сев. до 24 °C на юге), холодной
зимой (от -20 °C на сев. до -6 °C на юге). Осадков на
зап. 400—500, на вост, до 800 мм. На востоке (Ат-
лантическое побережье) климат имеет черты мор-
ского. Зима снежная, на сев. -22—15 °C, на юге до
-2 °C, летом 16—20 °C. Осадков — 1000—1500 мм.
Субтропические пояса различны на зап., в центре
и на вост. м. На востоке — влажные субтропики, с
жарким влажным летом и мягкой зимой, на запа-
де — сухие субтропики, с сухим летом (но не жар-
ким из-за Калифорнийского течения (КТ) и мягкой
зимой. В центральной части, на Миссисипской низ-
менности климат равномерно влажный, зима мяг-
кая, но бывают похолодания из-за прорывов север-
ных ветров.
В тропическом поясе круглый год жарко, осад-
ков много, особенно на склонах гор, на п-ве Кали-
форния климат сухой с осадками в виде рос и тума-
нов из-за влияния холодных течений.
Самая узкая часть материка лежит в субэквато-
риальном поясе. Здесь весь год высокие t, много
осадков (1500—2000 мм).
Внутренние воды. Большая часть рек принадле-
жит бассейнам Атлантического и Северного Ледови-
того океанов (картосхема 2). Питание смешанное,
дождевое и снеговое, в горах ледниковое. Крупней-
шая речная система — Миссисипи с Миссури и при-
токами (Огайо, Арканзас), из оз. Онтарио (5) выте-
кает р. Святого Лаврентия (6), обеспечивая озерам
сток в океан. Крупнейшая река Северного Ледовито-
го океана — Маккензи, вытекающая из Большою
Невольничьего озера (7). Реки Тихого океана — ко-
роткие, бурные, с глубокими долинами. Известен
Большой каньон на р. Колорадо.
Знамениты Великие озера: Верхнее (1), Мичиган
(3), Гурон (2), Эри (4), Онтарио (5). На севере мате-
рика расположены озера Большое Медвежье (10),
Большое Невольничье (7), Виннипег (8). Они ледни-
кового и тектонического происхождения, довольно
глубоки, имеют огромное влияние на климат, слу-
жат источниками пресной воды. На нагорье Боль-
шой Бассейн расположено бессточное Большое Соле-
ное озеро (9).
Для материка характерно современное оледенение
на островах Канадского арктического архипелага и
Гренландии, есть и горные ледники в Кордильерах. На
севере распространена многолетняя мерзлота.
Природные зоны
1. Арктический и умеренный пояса
Географическая зональность на материке своеоб-
разна: до широты Великих озер зоны простираются
широтно, а южнее — меридионально.
Арктический пояс. Арктические пустыни (XII) за-
нимают большую часть Гренландии и Канадский Арк-
тический архипелаг. На вост. — ледяные, на зап. -
каменистые пустыни. На камнях — накипные лишай-
ники. Жизнь животных связана с океаном.
Тундра и лесотундра (XI) лежат в Субарктике, на
Лабрадоре продвигаются далеко на юг. Характерно
переувлажнение при малом количестве осадков.
Всюду озерки, болота, мелкие речки. Почвы тундро-
во-болотные. Из растений преобладают ягодные кус-
тарнички, карликовые ивы и березы, осоки, злаки.
Огромные пространства занимают лишайниковые
тундры. К югу тундра переходит в лесотундру, по-
являются редкие ели, лиственницы. Обычны лем-
минг, песец, овцебык, северный олень, волк.
В умеренном поясе расположено несколько при-
родных зон. Хвойные леса, тайга (X) С. Америки бо-
гаче европейских и азиатских. Почвы подзолистые
и мерзлотно-таежные. Наряду с видами елей, пнхт,
сосен, лиственниц встречаются крупные деревья вы-
сотой 80—100 м (дугласова пихта, ситхинская ель).
Особенно богат видовой состав тайги на побережье
#0° 40е
411
ГЕОГРАФИЯ
Тихого океана. Из животных здесь обитают черный
медведь, гризли, американский лось, канадская
рысь, скунс, ондатра, лесной бизон.
Смешанные леса (IX) расположены вокруг Ве-
ликих озер. Наиболее разнообразны на побережье,
где растут хвойно-широколиственные леса с разл.
видами кленов, а также дубы, буки, липы, вязы,
из хвойных — туя на бурых лесных и дерново-под-
золистых почвах. К западу эти леса переходят в
хвойно-мелколиственные.
Широколиственные леса (VIII) (аппалачские) со-
стоят из видов дуба, бука, платана, каштана. Почвы
бурые лесные. К югу добавляются магнолии, тюль-
панное дерево. В заповедниках обитают бизоны.
Лесостепи и прерии (VII) почти полностью рас-
паханы. Они сменяют лесные зоны в направлении
с вост, на зап. В прошлом здесь росли высокие
травы, черноземовидные почвы отличались высо-
ким плодородием и самым обычным животным
был бизон. К западу прерии сменяются сухими сте-
пями на каштановых почвах, а зона земледелия
зоной скотоводства. На плато и плоскогорьях Кор-
дильер формируются зоны пустынь и ПОЛУПУС-
ТЫНЬ. с полынями и лебедой.
кустарников (V). Это леса из дуба, сосны, с гигант-
скими секвойями.
В тропическом поясе на высоких плато Ц. Амери-
ки распространены саванны (Ш), на побережье Мекси-
канского залива и на островах — саванны и влажные
тропические леса на красноземных и красно-бурых по-
чвах. Естественная растительность сохранилась мало,
уступив плантациям тропических культур.
Большие территории заняты областями высо-
тной поясности (VI), где природные комплексы сме-
няют друг друга по мере увеличения высоты.
На континенте выделяют две большие части —
Кордильеры и Восток. Восток подразделяют на Ка-
надский Арктический архипелаг и Гренландию,
равнины Канады, центральные районы, Аппалачи,
Великие и Береговые равнины. В Кордильерах вы-
деляют Кордильеры Аляски и Канады, Кордильеры
США, Мексиканское нагорье. Особо выделяется
Центральная Америка.
ЕВРАЗИЯ
2. Субтропики и тропики
Общие сведения
В субтропиках смена зон также идет с востока на
запад. На побережье Мексиканского залива сформи-
ровались субтропические влажные вечнозеленые
смешанные леса на желтоземных и красноземных
почвах. Преобладают дуб, бук, магнолия, в более
сухих местах — сосна, пальма, на заболоченных
участках — болотный кипарис. При продвижении в
глубь материка эти леса когда-то сменялись прерия-
ми с красно-черными и красно-каштановыми почва-
ми, но сейчас это сплошные плантации. Еще запад-
нее расположены сухие степи.
Пустыни и полупустыни (IV) лежат во внутрен-
них районах Кордильер, на плато Колорадо, Мекси-
канском нагорье, Большом Бассейне. Основные
растения — черная полынь и лебеда, но для Мекси-
канского нагорья характерны кактусы и древовид-
ные юкки. Среди животных — пресмыкающиеся (гре-
мучие змеи, множество ящериц), грызуны.
На западе субтропического пояса расположена
зона средиземноморских жестколистных лесов и
Площадь — 53,44 млн км2. Наивысшая точка —
г. Эверест (8848 м), наименьшая высота — -395 м,
уровень Мертвого моря. Крайние точки: сев. — мыс
Челюскин, южн. — мыс Пиай, зап. — мыс Рока,
вост. — мыс Дежнева. Евразия занимает треть всей
суши. Традиционно делится на части света: Европу
и Азию. Границу проводят по восточному подножию
Урала, реке Эмбе, северу Каспия, Кумо-Манычской
впадине севернее Кавказа, по Азовскому и Черному
морям, по проливам между Черным и Средиземным
морями. Лежит в сев. полушарии (без островов).
Почти на экваторе — оконечность Малаккского
п-ва. Материк пересекают тропик и полярный круг.
Омывается всеми океанами. Берега сильно изреза-
ны. На картосхеме 1 цифрами отмечены: моря —
Белое (40), Балтийское (43), Северное (1), Эгейское
(13), Адриатическое (11), Черное (17), Азовское (18),
Восточно-Китайское (25), Японское (31), Охотское
(33); заливы — Бискайский (5), Персидский (20);
полуострова — Кольский (41), Скандинавский (42),
1 п . *
Физическая география
412
Ютландия (44), Пиренейский (6), Апеннинский
(10), Балканский (12), Малая Азия (16), Крым (19),
Индостан (21), Малакка (22), Индокитай (23),
Корея (26), Камчатка (34), Чукотка (45), Таймыр
(46); острова и архипелаги — Великобритания (2),
Ирландия (3), Сицилия (9), Сардиния (1), Корсика
(8), Кипр (15), Крит (14), Тайвань (24), Сахалин
(32), Курильские (47), Японские (Хоккайдо — 30,
Хонсю — 29, Кюсю — 27, Сикоку — 28), Врангеля
(36), Новосибирские (37), Северная Земля (38),
Новая Земля (39); проливы — Ла-Манш (4), Скагер-
рак (48), Босфор (49), Берингов (35).
Исследован материк лучше других. Имена
Марко Поло, А. Никитина, Дежнева, Хабарова,
Пояркова, Семенова-Тян-Шанского, Пржевальско-
го, Козлова, Гумбольдта связаны с историей гео-
графических открытий в Евразии.
В Евразии сложились и развивались древнейшие
цивилизации Земли. На материке живет 3,5 млрд
человек, плотность населения местами достигает
700—1000 чел./км2, но есть и безлюдные районы.
Население разнообразно по расовому составу. Боль-
шую часть составляют европеоиды южной и север-
ной ветвей, населяющие Европу, юго-западную
Азию. Монголоиды преобладают в Вост. Азии. На
островах Южной Азии и Индостане обитают люди,
принадлежащие к экваториальной расе. По языко-
вому признаку народы делятся на славянские, гер-
манские, романские, индийские, китайско-тибет-
ские, иранские, индонезийские и японские. На
континенте более 60 государств с различными систе-
мами устройства и уровнем развития. Крупней-
шие — Россия, Китай, Индия, наиболее развитые —
Великобритания, Германия, Франция, Япония.
Геологическое строение и рельеф
В отличие от других материков Евразия состоит
из нескольких платформ, соединенных между собой
складчатыми подвижными поясами. Основные —
20°. 40° 60° во0
I \ \ *=0-
Европейская. Сибирская. Китайская. К ним присо-
единились осколки Гондваны — Аравийский п-ов и
Индостан. В пределах платформ обычно равнинный
рельеф, иногда нарушаемый позднейшими подня-
тиями (Алданское нагорье, хребты Китая) (картос-
хема 2). Большинство горных систем приурочено к
подвижным складчатым поясам, главным из кото-
рых в Евразии является Альпийско-Гималайский
(Альпы, Кавказ, Гималаи). Здесь сформировались гор-
ные системы разного возраста и высоты, включающие
высочайшие хребты мира, горные узлы, высокогор-
ные плато и плоскогорья, межгорные прогибы. Вдоль
восточных берегов материка тянется второй складча-
тый пояс — Тихоокеанский, где процесс горообразова-
ния не завершен. В складчатых поясах продолжаются
тектонические движения, к ним приурочены зоны
вулканизма и землетрясений. Наиболее известны вул-
каны Этна и Везувий в Италии, Фудзияма в Японии,
Ключевская сопка в России на Камчатке.
Подвижки земной коры могут происходить не
только в районах молодой складчатости, но и по
разломам в древних складчатых поясах, где распо-
ложены омоложенные горы (Тянь-Шань, Карако-
рум, Кунь-Лунь, Алтай). Здесь также бывают зем-
летрясения, вулканы, как правило, потухшие, но
много термальных и минеральных источников,
свидетельствующих об активности земной коры.
Наиболее мощным экзогенным фактором, сфор-
мировавшим современный рельеф Евразии, было
древнее оледенение. Кроме того, северная часть
континента испытывала длительные морские
трансгрессии, что послужило причиной возникно-
вения на древних платформах мощной толщи оса-
дочных пород.
Сложное строение земной коры обусловливает
исключительное разнообразие полезных ископае-
мых. К выходам кристаллических фундаментов
приурочены рудные месторождения, в межгорных
прогибах, на морских шельфах и древних равни-
нах в толще осадочных пород разведаны запасы
нефти и газа, имеющие мировое значение, древние
разрушенные горы знамениты самоцветами (Урал,
Декан), реки отложили золотоносные пески, име-
ются и месторождения алмазов.
140° 160° 180°
S1
413
ГЕОГРАФИЯ
Климат
На примере Евразии наиболее четко прослежи-
вается влияние главных климатообразующих фак-
торов: солнечной радиации, подстилающей поверх-
ности и циркуляции воздушных масс. На террито-
рии материка сформировались все типы климата,
почти в каждом поясе имеются области, своеобра-
зие которых определяется положением относитель-
но моря, большое разнообразие вносит в климати-
ческую картину проникновение различных воз-
душных масс.
Арктический и субарктический пояс. Западные
районы — с морским климатом, теплой мягкой
зимой и прохладным дождливым летом, на восто-
ке климат континентальный, с очень холодной
зимой.
Умеренный пояс. Западное побережье Евро-
пы — морскбй климат, формируется под влиянием
западных ветров и теплого Северо-Атлантического
печения (CAT, картосхема 3) — ветви Гольфстри-
ма. Черты морского климата сохраняются и в
более восточных районах (мягкая зима, неустойчи-
вость погоды), но при удалении от океана возрас-
тает амплитуда зимних и летних t°, осадков летом
больше, чем зимой. Это область переходного кли-
мата. Его называют умеренно континентальным,
он характерен для Центральной и Восточной Евро-
пы. За Уралом формируется область резко конти-
нентального климата, с очень холодной и сухой
зимой и влажным жарким летом. На восточном по-
бережье материка климат муссонный, с теплым
влажным летом и холодной сухой зимой (теплое
течение Куросио (К, картосхема 3).
Субтропический пояс. На равнинах здесь весь
год t’ положительны. Выделяют три области: на за-
паде — средиземноморскую (летом господствует
сухой тропический воздух, зимой — морской воз-
дух умеренных широт); в районе Переднеазиат-
ских нагорий климат субтропический материко-
вый, с очень сухим и жарким летом и относитель-
но холодной зимой (возможны t° ниже О °C); на
востоке — область муссонного климата с летним
максимумом осадков.
Тропический пояс выражен только на Аравий-
ском п-ве, в Месопотамии, на юге Иранского наго-
рья и в бассейне нижнего Инда. Здесь в течение
года господствуют тропические воздушные массы,
очень сухие и горячие. Восточнее пояс замещается
субэкваториальным поясом с муссонным климатом
на п-вах Индостан, Индокитай, на большей части
Индо-Гангской низменности и самом юге Китая.
Экваториальный пояс занимает п-в Малакку и
острова Малайского архипелага.
Внутренние воды
Разнообразие климата и рельефа определяет и
особенности вод суши. Материк уникален по пло-
щади бассейнов внутреннего стока, по количеству
крупных рек, по разнообразию их питания и режи-
мов (картосхема 1).
В бассейн Северного Ледовитого океана впадают
крупнейшие реки России: Обь, Енисей, Лена, Пе-
чора и др. Их питают талые и дождевые воды,
зимой они замерзают, обычны весенние половодья.
В Атлантический океан впадают реки Запад-
ной, Южной и частично Восточной Европы. Боль-
шинство из них начинаются в горах и в верхнем
течении имеют бурный характер, откладывают в
нижнем течении массу наносов. Реки районов с
морским климатом не замерзают и полноводны
круглый год (Сена). Там, где бывает снежный по-
кров, и на Висле, Одере, Эльбе наблюдается весен-
нее половодье. Крупнейшие реки Западной Евро-
пы — Рейн (впадает в Северное море) и Дунай (в
Черное). Обе реки имеют весенний паводок, Рейн
при этом широко разливается, и поэтому в его
нижнем течении построены многочисленные
дамбы. Реки Средиземного моря сильно мелеют
летом.
Реки Тихого океана, как правило, начинаются
в горах. Истоки Хуанхэ, Янцзы и Меконга нахо-
дятся близко друг от друга, в Тибете. Здесь у рек
глубокие долины, бурное течение, они выносят ог-
ромное количество наносов (Хуанхэ — желтая
река, из-за лессовых отложений). В низовьях реки
спокойны, но в сезон дождей бывают катастрофи-
Физическая география
4141
ческие паводки. Севернее в Тихий океан впадают
реки, замерзающие зимой. Они имеют и летние
подъемы уровня, и весеннее половодье (Амур).
К бассейну Индийского океана также относятся
крупнейшие реки мира: Инд, Брахмапутра, Ганг,
Тигр и Евфрат. В верховьях — это типично гор-
ные реки. Ганг и Брахмапутра образуют при впа-
дении в Бенгальский залив общую дельту, и, по-
скольку это районы с наибольшим в мире количе-
ством осадков, здесь бывают грандиозные наводне-
ния, приносящие неисчислимые беды и убытки;
Инд, Тигр с Евфратом текут в низовьях по очень
сухим районам и иногда не достигают океана.
В центре Евразии лежат районы внутреннего
стока, к которым относятся Волга, Амударья и
Сырдарья.
Много в Евразии озер разного происхожде-
ния — самые крупные Каспийское и Аральское
моря, самое глубокое Байкал (53), Ладожское (50),
масса ледниковых озер на севере Европы, жи-
вописные горные озера.
Природные зоны
1. Тундра, тайга, смешанные
И широколиственные леса
Природные зоны материка вытянуты с запада
на восток, но из-за особенностей рельефа и клима-
та иногда не имеют сплошного распространения.
Наибольшие площади занимают комплексы уме-
ренного и субтропического поясов (картосхема 3).
Арктические пустыни, тундры и лесотундры
(XI, XII) находятся севернее, чем в С. Америке. На
западе они лежат далеко за полярным кругом. Эти
зоны узкой полосой вытянуты вдоль арктического
побережья, постепенно расширяются при движе-
нии на восток и имеют много общего с американ-
скими. Господствуют здесь лишайниковые и кус-
тарничковые тундры, населенные леммингами,
песцами, северными оленями, волками. Летом
многочисленны водоплавающие птнцы.
Хвойные леса (X) занимают на материке огром-
ные площади. Здесь формируются типичные подзо-
листые почвы, тепла и влаги достаточно для произ-
растания древесных растений. С запада на восток
состав древостоя меняется, в европейской тайге пре-
обладают ель и сосна, за Уралом — кедр и листвен-
ница. Зона в Сибири имеет большую протяженность
к югу, чем в Европе. Для тайги характерны пушные
животные — соболь, колонок, горностай, лисица.
Водятся здесь и копытные: лось, благородный
олень, кабарга, обычны и хищники: медведь, волк,
росомаха, к тайге тяготеют и такие птицы, как глу-
харь, рябчик, клест, кедровки.
Смешанные леса (IX) растут на дерново-подзо-
листых почвах, не образуют сплошной полосы,
распространены только в Европе н Вост. Азии.
Широколиственные леса (VIII) с бурыми и се-
рыми лесными почвами выклиниваются у Волги. В
Зап. Европе преобладают буковые с грабом и иль-
мом, восточнее они сменяются дубовыми с кленами
и липой. В травянистом ярусе обычны растения с
крупными широкими листьями: сныть, папоротни-
ки, ландыш, медуница. На вост. Евразии эти леса
сохранились только в горах. Здесь к обычным
видам добавляются южные (бамбук, многие
лианы), много реликтовых форм. Животный мир
смешанных и широколиственных лесов близок та-
ежному, обычны зайцы, лисицы, белки. В сохра-
нившихся массивах обитают благородные олени,
косули, кабаны. На вост, добавляются обезьяны,
тигры.
2. Аридные зоны, субтропические
и тропические леса ।
В центральных районах материка леса к югу
сменяются лесостепью и степью (VII) с преоблада-
нием травянистой растительности на черноземных
почвах. В степях почти не сохранился естествен-
ный животный мир, так как они повсеместно рас-
паханы. Сохранились лишь суслики, сурки, хищ-
ные птицы. В вост, части материка настоящие
степи уступают место сухим степям (Гоби) со скуд-
ной растительностью на каштановых почвах.
В Центральной и Средней Азии расположены ;
полупустыни и пустыни (IV). От тропических пус-
тынь Африки их отличает гораздо более холодная
зима, поэтому здесь нет растенийсуккулентаб,
Почвы бурые и серо-бурые, местами сильно засо- '
ленные. Из животных наиболее многочисленны j
грызуны (тушканчики, песчанки), пресмыкающи-
еся (ящерицы, змеи — эфа, гюрза, кобра, стрелка,
черепахи, вараны). Для всех характерен период
зимнего покоя, летом активность преимущественно '
ночная и сумеречная. Местами сохранились много- 1
численные в прошлом копытные — куланы, джеЙ- ;
раны, сайгаки. Есть и хищники — каракал, волк,
лисица, шакал. Тропические пустыни Месопота-
мии и Аравии по условиям сходны с африкански-
ми и имеют общие виды растений и животных.
В субтропическом поясе, который не имем
сплошного распространения, расположены зоны
субтропических лесов. Особенно своеобразны за-
падные средиземноморские леса (V), которые далй
название этому типу растительности. Здесь распро-
странены плодородные коричневые почвы, расте-
ния имеют пушистый или восковой налет Для за-
щиты от летней жары. Естественная раститель-
ность (дубы, мирт, земляничное дерево, дикая Мас-
лина, лавр) сохранилась на очень небольших
участках, так как эти районы — центры древних
цивилизаций и издавна освоены. Диких животных
немного, большинство из них живут только на ох-
раняемых территориях: дикие козы и бараны,
пресмыкающиеся, хищные птицы, грызуны.
В центральных районах Индостана и Индоки-
тая расположены саванны (III), имеющие много
общего с африканскими.
На востоке материка муссонный климат с лет-
ним максимумом осадков, поэтому здесь сформиро-
вались и сохранились очень богатые леса тропичес-
кого типа (II) на красноземах и желтоземах, с маг-
нолиями, камфорным лавром, камелиями, бамбу-
ком. К ним примешиваются листопадные и хвой-
ные деревья: дуб, граб, кипарисы, сосны, множе-
ство лиан. Дикие животные сохранились преиму-;
щественно в горах. Это черный гималайский мед-
ведь, бамбуковый медведь—панда, обезьяны мака-
ки, леопарды, из птиц — фазаны, попуган.
415
ГЕОГРАФИЯ
3. Экваториальные леса, высокогорья
Влажные экваториальные леса (I) занимают
острова и полуострова Южной и Юго-Восточной
Азии и сходны с аналогичными комплексами Аф-
рики и Южной Америки. Здесь обитают некоторые
эндемичные виды животных (орангутаны, некото-
рые пресмыкающиеся), особого разнообразия до-
стигают пальмы, бамбуки.
Огромные районы материка заняты областями
высотной поясности (VI), приуроченные к высо-
чайшим горным системам (Тибет, Памир, Гима-
лаи, Алтай, Саяны, Тянь-Шань, Кавказ, Альпы и
др.). В условиях высокогорий формируется своеоб-
разный климат с большими амплитудами t°, что
приводит к формированию высокогорных пустынь
с низкорослыми подушкообразными растениями,
животными-норниками. В Тибете живут яки, есть
несколько видов антилоп, горные бараны, особые
виды куниц, лис, медведей, обычны грызуны.
В зарубежной Евразии выделяют семь групп
крупных природных комплексов — Северную,
Среднюю, Южную Европу, Юго-Западную, Цент-
ральную, Восточную и Южную Азию.
АНТАРКТИДА
Площадь — 12,40 млн км2. Наивысшая точка —
массив Винсон (5140 м), наименьшая высота — впа-
дина Бентли -2555 м. Крайние точки: сев. — Ан-
тарктический полуостров. Расположен вокруг южно-
го полюса в пределах южного полярного круга. Омы-
вается водами Тихого, Атлантического и Индийского
океанов. Береговая линия образована большей час-
тью ледяными обрывами, существует несколько не-
глубоко вдающихся в сушу морей — Уэдделла, Бел-
линсгаузена, Амундсена, Росса. Главная особен-
ность — сплошное материковое оледенение.
В высокие южные широты отправлялись экспе-
диции Кука, Магеллана. Но открыт материк был
только в 1819 г. русскими мореплавателями Бел-
линсгаузеном и Лазаревым. В 1911 г. был покорен
южный полюс. Сделал это норвежский исследова-
тель Амундсен, только немного обогнав англий-
скую экспедицию капитана Скотта, которая погиб-
ла, не достигнув цели. В Антарктиде нет постоян-
ного населения. Там работают многочисленные на-
учные станции из разных стран.
Рельеф. В основе материка — осколки древней
Гондваны. В западном полушарии расположен
район альпийской складчатости с Антарктически-
ми Альпами и самой высокой точкой подледного
рельефа. В Восточной Антарктиде под покровом лед-
ника ровные участки чередуются с поднятиями вы-
сотой 3000—4000 м. Средняя толщина ледового пан-
циря — 2000 м, максимальна она в восточной
части — 4500 м. Благодаря леднику Антарктида в
среднем — самый высокий материк. В ее ледниках
содержится 80% всей пресной воды мира. В недрах
обнаружены различные полезные ископаемые, но
их добыча затруднена.
Климат. Весь материк лежит в антарктическом
поясе, это самый холодный район мира. Даже летом
во внутренних районах t° не поднимается выше
-30 °C. Зимой зарегистрирована t° -89 °C. На побе-
режьях летом t° повышается до 0 °C, зимой -25—
30 °C. Господствуют воздушные массы с высоким
давлением, поэтому обычны сильные ветры в сторо-
ну океана. Осадков 200 мм. Местами лед, стекая с
суши, образует шельфовые ледники. Обломанные
куски ледников — айсберги широко разносятся те-
чениями.
Органический мир Антарктиды беден. Назем-
ных животных нет, растительный покров представ-
лен мхами и лишайниками. Жизнь связана с океа-
ном. Обилие планктона обеспечивает существова-
ние многочисленных птиц и млекопитающих.
ОКЕАНЫ
Тихий океан и Океания
Географическое положение. Расположен во
всех полушариях, площадь — 178,62 млн км2,
самый глубокий (3980 м в среднем). Ограничен Ев-
разией, Австралией, Антарктидой, С. и Ю. Аме-
рикой. Береговая линия сильно расчленена на за-
паде и спрямлена у американских берегов. Много
архипелагов и островов.
Рельеф дна. Значительная часть лежит на
одной литосферной плите. По границам — сейсми-
ческие пояса. Шельф невелик, по окраинам — 25
из 35 глубоководных желобов. На юго-востоке —
Восточно-Тихоокеанское поднятие, из системы
срединно-океанических хребтов.
Минеральные ресурсы. На дне — железо-марган-
цевые конкреции, на американском и азиатском
шельфах — нефть, в устьях рек — россыпные мес-
торождения цветных и драгоценных металлов, в
зоне подъема глубинных вод у тропических берегов
Ю. Америки — фосфориты.
Климат. Расположен во всех климатических по-
ясах. В районе экватора весь год 16—24 °C, у Ан-
тарктиды 0 °C. В тропиках господствуют пассаты, в
умеренных широтах — западные ветры, у берегов
Евразии — муссоны. Мах количество осадков — в
зап. части экваториального пояса (3000 мм), min —
в восточной (около 100 мм).
Течения образуют два кольца. Северное — Сев.
Пассатное, Куросио, Сев.-Тихоокеанское, Калифор-
нийское — по часовой стрелке. Южное — Южн.
Пассатное, Вост.-Австралийское, течение Западных
ветров, Перуанское — против часовой стрелки.
Свойства вод. Образуются все типы водных масс,
кроме арктических. Соленость вод меньше, чем в
Атлантическом. У Антарктиды замерзает, айсберги
доходят до 40-х широт.
Органический мир. По числу видов и биомас-
се — самый богатый. Фауна древняя. Наиболее бо-
гаты воды коралловых рифов в экваториальных и
тропических широтах. На севере — лососевые
рыбы. Главные районы промысла — умеренные ши-
роты, где происходит интенсивное перемешивание
вод и обогащение их кислородом, а также шельфы.
Около семи тысяч островов Тихого океана, рас-
положенные в центральной и юго-западной части,
Физическая география
416
называют Океанией. Большинство островов — ко-
ралловые и вулканические, есть материковые и
вершины подводных хребтов. Острова необыкно-
венно живописны. Главные факторы, определяю-
щие их своеобразие, — это малые размеры суши,
изолированность и положение в экваториальных и
тропических широтах. Почти каждый остров
имеет эндемичные виды растений и животных,
природные комплексы очень уязвимы. Население в
основном принадлежит к экваториальной расе,
есть и пришлые народы. Заняты в основном земле-
делием, охотой и рыболовством.
Атлантический океан
Географическое положение. Расположен боль-
шей частью в западном полушарии, вытянут с сев.
на юг на 16 000 км. Площадь — 91,56 км2, сред-
няя глубина — 3600 м. Ограничен С. и Ю. Амери-
кой, Антарктидой, Африкой, Европой. Широко
связан со всеми океанами. В сев. полушарии бере-
говая линия сильно расчленена, 13 морей.
Рельеф дна. Через весь океан протянулся Средин-
но-Атлантический хребет длиной ок. 8 тыс. км,
с рифтовой долиной шириной от 6 до 30 км. К риф-
там приурочены действующие вулканы Исландии
и Азорских островов. Площадь шельфа больше,
чем в Тихом.
Минеральные ресурсы. На шельфе Северного
моря, в Мексиканском, Гвинейском, Бискайском
и Венесуэльском заливах — нефть, россыпное
олово — у Великобритании и Флориды, алмазы —
у Юго-Западной Африки, фосфориты — у берегов
Тропической Африки, железо-марганцевые кон-
креции — у Флориды и Ньюфаундленда.
Климат. Расположен во всех климатических по-
ясах. Большая часть лежит в субтропическом, тро-
пическом, субэкваториальном и экваториальном по-
ясах. Наиболее суровы — южные районы.
Течения образуют также два кольца: в сев. полу-
шарии — Сев. Пассатное, Гольфстрим, Сев.-Атлан-
тическое, Канарское — по часовой стрелке;
в южном — Южн. Пассатное, Бразильское, Запад-
ных ветров, Бенгельское — против часовой стрелки.
Свойства вод. Зональность водных масс сильно
нарушается течениями и влиянием суши. Соле-
ность выше, чем в других, так как испаряющаяся
влага уносится на материки. Температура поверх-
ностных вод ниже, чем в Тихом океане, из-за вли-
яния Арктики. Замерзает не только на юге, но и в
мелких опресненных заливах и морях Евразии.
Характерно обилие айсбергов и плавучего льда на
севере и юге.
Органический мир беднее, чем в Тихом. Обиль-
ны шельфовые районы, где много придонных и
донных рыб — трески, камбалы, окуня. Но ресур-
сы некоторых из них истощены. Интересен ком-
плекс Саргассова моря с повышенной соленостью
воды и обилием бурых водорослей — саргассов.
Индийский океан
Географическое положение. Большая часть рас-
положена в южном полушарии и целиком в восточ-
ном. Площадь — 76,17 млн км2, средняя глубина-
3710 м. Омывает берега Африки, Антарктиды, Ав-
стралии и Евразии. Граничит с Тихим и Атланти-
ческим. Береговая линия расчленена слабо, 8 морей.
Рельеф дна. Среди поднятий выделяется сре-
динно-океанический хребет с рифтами, шельф
имеет значительную ширину только у азиатских
берегов.
Минеральные ресурсы. Нефть и газ — в Пер-
сидском заливе, близ Западной Индии, у Австра-
лии. На шельфе — олово, фосфориты, золото. На
дне — железо-марганцевые конкреции.
Климат. Большая часть — в экваториальном,
субэкваториальном и тропическом поясах, но юж-
ная часть охватывает высокие широты вплоть до ан-
тарктических. Особенность климата — сезонные
муссоны в северной части. Поэтому зима солнечная
и тихая и штормовое, дождливое лето. К югу от
10° ю.ш. господствует пассат. Еще южнее — запад-
ные ветры. Мах количество осадков — в экватори-
альном поясе, min — в Красном море.
Течения в северной части находятся под влияни-
ем муссонов', летнее муссонное — с запада на восток,
зимнее — наоборот. В южной части — Южн. Пас-
сатное течение и течение Западных ветров.
С войства вод. Средняя t° — 17 °C. Сильно вли-
яет Антарктика. Северная часть значительно теп-
лее, в Персидском заливе — до 34 °C. В Красном
море — самая высокая соленость — 42 промилле.
Органический мир особенно богат на шельфе и
коралловых рифах. Велики скопления ракообраз-
ных. В целом слабо изучен и используется недоста-
точно.
Северный Ледовитый океан
Географическое положение. Это наименьший из
океанов Земли. Площадь — 14,75 млн км2. Океан
расположен в северных полярных широтах и со всех
сторон окружен сушей — Евразией и С. Америкой. С
Атлантикой граничит по 62° с.ш. Средняя глуби-
на — 1220 м. Береговая линия сильно расчленена,
9 морей. Много островов и архипелагов.
Рельеф дна. Около половины площади занима-
ет шельф. Главный элемент рельефа — продолже-
ние Срединно-Атлантического хребта — хребет
Гаккеля.
Минеральные ресурсы. Более 50 месторождений
нефти и газа, россыпные месторождения металлов.
Климат определяется полярным положением.
Летом — ок. 0 С, зимой до -40 С, осадков — 100—
200 мм, формируются арктические воздушные
массы.
Течения. Под воздействием зап. ветров из Ат-
лантики входит и движется на восток поток теп-
лых вод. От Чукотского моря воды движутся в
западном направлении, образуя Трансарктическое
течение.
Свойства вод. Характерная особенность — круг-
логодичное существование льда. Температура воды
большую часть года близка к точке замерзания при
данной солености, только в Субарктике оиа повы-
шается до 4—5 °C.
Органический мир. Основную биомассу образу-
ют холодоводные водоросли в приатлантических
417
ГЕОГРАФИЯ
районах, в морях обитают промысловые рыбы —
треска, пикша, навага, палтус. На льдах вблизи
островов и побережий встречаются белые медведи,
тюлени, моржи.
РОССИЯ
Географическое положение
Территория составляет 17,1 млн км2, 1/в часть
суши, самая большая страна мира. Крайние точки:
сев. — мыс Челюскина (мыс Флигели на о. Рудоль-
фа в архипелаге Земля Франца-Иосифа), южн. —
юго-западнее горы Базардюзю в Дагестане, зап. —
на песчаной косе Балтийского моря недалеко от
Калининграда, вост. — мыс Дежнева.
Морские границы. В пределах Северного Ледо-
витого океана — Российский сектор Арктики
(между меридианами 32° 4' 45" и 168° 49' 30" в.д.),
все острова, кроме нескольких из Шпицбергенско-
го арх., принадлежат России. Северные — по
водам морей Баренцева, Карского, Лаптевых, Вос-
точно-Сибирского, Чукотского с США и Канадой.
Восточные — по водам Тихого океана и его морей
Японского, Охотского, Берингова с США и Япо-
нией. Западные — по Балтийскому морю со Шве-
цией, Польшей, Германией и другими прибалтий-
скими государствами. Южные — по Черному морю
с Турцией, Болгарией, Румынией, по Каспийскому
морю с Ираном, Азербайджаном и Туркменией.
Сухопутные границы. На северо-западе —
Финляндия и Норвегия, на западе — Эстония,
Латвия, Белоруссия, Украина по границам Валдай-
ской, Среднерусской возвышенностей и Донецкому
кряжу, на юге — по Главному Кавказскому хреб-
ту — Грузия и Азербайджан, приблизительно по
южным отрогам Урала и Казахскому мелкосопоч-
нику — Казахстан, по Алтаю, Саянам и хребтам
Забайкалья — Монголия, по Амуру — Китай, на
крайнем юго-востоке — Корея.
Строение земной коры и рельеф
Большая часть страны имеет наклон к северу.
Вдоль южных границ протянулись горы Кавказ,
Алтай, Саяны, хребты Забайкалья, невысокий
Казахский мелкосопочник. Такое строение обу-
словлено столкновением Евразийской плиты, на
которой расположена большая часть России, с Аф-
рикано-Аравийской и Индо-Австралийской плита-
ми. Этот процесс вместе с взаимодействием Китай-
ской и Сибирской платформ в Забайкалье опреде-
ляет сейсмическую нестабильность южных райо-
нов, примыкающих к Альпийско-Гималайскому
геосинклинальному поясу, области складчатости, к
которым приурочены наиболее высокие горы и где
обычны землетрясения.
Долина Енисея делит страну на две части —
более высокую восточную со Средне-Сибирским
плоскогорьем с примыкающими к нему Алтаем,
Саянами, горами Прибайкалья и Забайкалья, Ста-
14-782
новым хребтом, Алданским и Анабарским нагорья-
ми, хребтами Черского и Верхоянским, Колым-
ским нагорьем. Возвышенное положение этой
части страны обусловлено поддвигом под докемб-
рийскую Сибирскую платформу с востока Тихооке-
анской плиты. По зоне контакта — Тихоокеан-
ский геосинклинальный пояс с активной сейсми-
кой. Сюда относятся Корякское нагорье, горы Кам-
чатки, Курильских островов, Сахалина и прибреж-
ная полоса Сихотэ-Алиня.
Западная часть занята равнинами, расположен-
ными на древних платформах. Восточно-Европей-
ская равнина лежит в пределах архейской и проте-
розойской Русской платформы. Поднятия и опуска-
ния отдельных частей равнины связаны с воздейст-
вием соседних плит. Среднерусская и Приволжская
возвышенности — поднимаются и находятся на
гребнях деформации, Окско-Донская и Прикаспий-
ская низменности опускаются. На Русской платфор-
ме расположен Балтийский щит. В пределах более
молодой палеозойской Западно-Сибирской плиты
лежит Западно-Сибирская равнина.
Во внутренних районах России расположен
Урало-Охотский геосинклинальный пояс. Он состо-
ит из гор Урала, Центрального Казахстана, Тянь-
Шаня, Алтая, Саян, Монголии и части Охотского
побережья. Это самый древний из геосинклиналь-
ных поясов — палеозойский (герцинская и кале-
донская складчатость), а современные горы (воз-
рожденные) образовались в кайнозое.
Развитие форм рельефа.
Полезные ископаемые
Сформировавшиеся под воздействием внутрен-
них сил земли формы рельефа претерпевают посто-
янные изменения,, вызываемые внешними силами.
Под воздействием текучих вод формируется ов-
ражно-балочная сеть, особенно густая на Средне-
русской и Приволжской возвышенностях. При-
брежные морские равнины образовались в резуль-
тате изменения уровня моря, таковы Прикаспий-
ская, Печорская, северная часть Западно-Сибир-
ской низменностей. Многие формы рельефа были
созданы в результате покровных четвертичных оле-
денений. Это Тиманский кряж, Сибирские увалы,
Валдайская возвышенность и другие. В горах лед-
ники образуют своеобразные формы рельефа —
цирки и троговые долины. В аридных областях
встречаются ветровые формы рельефа — дюны и
барханы. В Сибири повсюду встречаются формы
рельефа, связанные с многолетней мерзлотой.
Россия обладает запасами практически всех по-
лезных ископаемых. К кристаллическим фунда-
ментам приурочены рудные месторождения: же-
лезная руда Курской магнитной аномалии, желез-
ные, медные и апатито-нефелиновые (алюминие-
вые) Балтийского щита, полиметаллические место-
рождения Норильска. Алданский щит богат золо-
том, железом и редкими металлами.
В чехле осадочных пород сосредоточены бога-
тейшие залежи угля — Печорский бассейн, Якут-
ский, Канско-Ачинский, в Западной Сибири, в
Башкирии и Татарии много нефти и газа.
,Л
418
Физическая география
Наиболее разнообразны месторождения в горах.
В древних структурах байкальского возраста нахо-
дятся месторождения золота (Ленские прииски),
полиметаллов, железных руд. Каледонские склад-
чатые сооружения сочетают метаморфические и
осадочные породы. В Казахском мелкосопочнике
добывают медные руды, полиметаллы, а в котлови-
нах — каменный уголь (Караганда и Экибастуз).
Герцинские сооружения (Урал) богаты железными,
полиметаллическими, медно-никелевыми рудами,
золотом, платиной, драгоценными камнями. В ме-
зозойских структурах известны запасы золота на
Колыме, олова и полиметаллов на Сихотэ-Алине. В
кайнозойских сооружениях месторождения встре-
чаются реже, т.к. они меньше разрушены. Самым
богатым районом этого возраста является Кавказ.
Климат. Общие закономерности
Солнечная радиация. Протяженность терри-
тории с севера на юг определяет количество сум-
марной солнечной радиации. В Арктике —
251,2 кДж/см2 в год, а в субтропиках — до
670 кДж/см2.
Влияние океанов. Атлантика влияет сильнее
других, потому что западный перенос приносит
теплые и влажные в.м. далеко на восток. Они смяг-
чают морозы зимой, понижают t° летом, приносят
осадки. Из области повышенного атмосферного
давления над Сев. Ледовитым о. в любое время
года могут поступать холодные в.м., с ясной, хо-
лодной погодой зимой, поздними заморозками.
Тихий океан влияет только на побережья, где мус-
соны с океана летом приносят влажную и теплую
погоду. Влияние рельефа заключается в том, что
территория страны в основном равнинная и в.м. не
встречают при своем движении препятствий. Се-
зонность климата свойственна всей стране.
Зима. Радиационный баланс почти повсюду от-
рицательный. Область повышенного атмосферного
давления определяет погоду на большей части Си-
бири и Вост. Европы: на Тихоокеанское побережье
приносит зимний, холодный и сухой, муссон, на
побережье Сев. Ледовитого о. — сравнительно теп-
лый воздух, в южные области Европейской терри-
тории России (ЕТР) — похолодание. В северной
части ЕТР господствуют влажные зап. в.м. и цик-
лоны из Северного моря. Происходит взаимодейст-
вие атлантических и арктических воздушных
масс, морского и континентального воздуха уме-
ренных широт. Поэтому погода здесь чаще всего
бывает неустойчивой и очень контрастной. Январ-
ские изотермы над ЕТР из-за влияния Атлантики
имеют меридиональное направление, над Вост. Си-
бирью — кольцеобразный характер, на Тихоокеан-
ском побережье также меридиональны, но только
в пределах узкой прибрежной полосы. Осадки в ос-
новном в виде снега. Min снежный покров — на
Сев. Кавказе (10 см), max — на Камчатке (120—
160 см).
Лето. Радиационный баланс положительный.
Над сушей — область пониженного давления, сюда
устремляются потоки воздуха из летних океанских
максимумов. На Дальнем Востоке — летний мус-
сон с дождями. В европейской части арктический
воздух (АВ), встречаясь с теплым умеренным (УВ),
образует арктический фронт со штормами и тума-
нами над северными морями. В Сибири АВ прохо-
дит далеко на юг, нагревается, иссушается и транс-
формируется в континентальный УВ. Над югом
ЕТР господствует воздух из Азорского максимума,
очень сухой и жаркий, доходит до Урала. Потоки
морского воздуха из Атлантики взаимодействуют с
континентальным, образуется полярный фронт с
циклонами. Поэтому погода все так же неустойчи-
ва. Летние изотермы проходят в широтном на-
правлении. Осадков больше, чем зимой. Мах — на
зап. склонах Кавказа — до 2000 мм, min — в пус-
тынях Прикаспия.
W
Климатические пояса
Изменения климата наблюдаются как с севера
на юг (зональные типы), так и с запада на восток
(области). Поскольку климатические различия
прежде всего отражаются на растительности, неко-
торые названия поясов даны по господствующему
растительному покрову.
Арктический пояс. Господствует в течение года
АВ. Зимой t° опускаются до -40—50 °C, летом —
не выше 4 °C. Облачно, осадки в виде снега. Боль-
шая часть островов и севера Таймыра покрыты сне-
гом и ледниками.
Субарктический пояс. Выделяют тундровый —
с t° летом до 4—11 °C, с преобладанием облачной
погоды, ветрами, осадков — 200—300 мм, избы-
точное увлажнение; лесотундровый — t° 11—
14 °C, осадков до 400 мм.
Умеренный пояс. Климат тайги — холодная
зима и прохладное лето, в июле 15—20 °C, осадки
300—600 мм, увлажнение избыточное, зимой —
снежный покров. Климат смешанных лесов — на
Восточно-Европейской равнине, велико влияние Ат-
лантики. Лето теплое, зима мягкая, с оттепелями,
осадков 600—700 мм. Муссонный климат смешан-
ных лесов (Амурская область, Приморский край).
Определяется влиянием Тихого океана. Летом —
океанский муссон с дождями во второй половине,
зимой — материковый. Лесостепной климат — f
летом 19—21 °C, осадков меньше, увлажнение нор-
мальное и недостаточное. В степном климате лет-
ние t° 21—23 °C, осадков 300 мм, увлажнение недо-
статочное. В Прикаспийской низменности — кли-
мат полупустынь и пустынь, с жарким летом, Г
25—29 °C, зимой с севера проникает холодный воз-
дух, и t° опускается до -15—10 °C. Осадков — 100—
300 мм, что в 15 раз меньше испаряемости. Велика
суточная амплитуда t°.
Внутренние воды и водные ресурсы
1. Реки
Всего более 2 млн рек. Основная часть стока при-
надлежит бассейнам Тихого и Северного Ледовитого
океанов, тогда как большая часть населения живет
на территориях бассейнов внутренних морей и Ат-
419
ГЕОГРАФИЯ
лантического океана. Сток неравномерен по сезонам
и годам. 60% стока приходится на половодья, кото-
рые обеспечивают функционирование природных
комплексов пойм.
Бассейн Северного Ледовитого океана. Наибо-
лее длинная — Лена (4400 км) (притоки Вилюй,
Алдан), самая полноводная — Енисей (притоки Аба-
кан, Ангара, Подкаменная и Нижняя Тунгуска), по
площади водосбора первое место занимает Обь (при-
токи Иртыш, Кеть). Все реки замерзают. Крупней-
шие реки Сибири берут начало в горах Алтая, Саян,
Прибайкалья. Питание — снеговое и дождевое. Вес-
ной бывают паводки, из-за различий, в сроках
вскрытия в верховьях и низовьях обычны ледовые
заторы. В верхних течениях эти реки быстры и по-
рожисты, на этих отрезках построено и проектиру-
ется много электростанций. Реки европейской части
бассейна — Печора, Мезень, Сев. Двина и Онега зна-
чительно короче сибирских.
Бассейн Тихого океана. Основная река — Амур
(притоки Зея, Бурея и Уссури). Преимущественно
дождевое питание, летние паводки до 15 м из-за
муссонных дождей, бывают катастрофические раз-
ливы в связи с тайфунами. Зейская ГЭС. Реки Чу-
котки и бассейна Охотского моря имеют снеговое
питание, полноводны в начале весны, когда идет
на нерест рыба.
Большая часть ЕТР относится к бассейну
внутреннего стока — к Каспию. Сюда впадают
Волга (притоки Ока, Кама, Белая), Урал, Терек.
Питание Волги снеговое, летом — дожди и под-
земные воды. В нижнем течении река распадается
на рукава, крупнейший — Ахтуба, при впадении
в море образует обширную дельту. Течение заре-
гулировано плотинами с водохранилищами и
электростанциями.
Бассейн Атлантического океана. В Балтийское
море несут воды Западная Двина, Нева, в Черное
и Азовское — Днепр, Дон, Кубань. Большая часть
рек полноводны круглый год, питание снеговое, а
летом — дождевое и подземное. Интересно, что
Нева несет воды в 4 раза больше Днепра, потому
что берет начало из Ладожского озера и полновод-
на весь год. На Неве бывают наводнения, вызывае-
мые нагоном воды из моря. Южные реки исполь-
зуются для орошения, на них много водохранилищ
и ГЭС, Волга и Дон соединены каналом.
2. Озера. Болота, ледники и вечная мерзлота
Наиболее крупные озера Каспийское, Ладож-
ское, Онежское, Байкал, Чудское. Размещены
озера неравномерно, особенно много их в Вилюй-
ской котловине, на Западно-Сибирской равнине, в
Карелии. Все эти районы с избыточным увлажне-
нием, к югу число озер уменьшается, многие
имеют соленую воду (Эльтон и Баскунчак). Бай-
кал находится в грабене, котловины озер Карелии
имеют ледниковое происхождение, на Камчатке
много озер, расположенных в кратерах. Леднико-
во-тектонические озерные котловины возникли в
результате обработки ледником тектонических
понижений, таковы котловины Ладожского и
Онежского озер. В горах образуются озера обваль-
ные, в Западной Сибири множество круглых озер,
образовавшихся при проседании грунтов над про-
таявшими линзами льда.
В России значительны запасы подземных вод.
Их качество обычно выше поверхностных, они из-
давна используются. Наиболее крупные бассейны
подземных артезианских вод разведаны в Западной
Сибири. Помимо пресных используются и мине-
ральные источники.
Ледники. Самые крупные в России находятся на
островах Северного Ледовитого океана. Их размеры
уменьшаются к востоку из-за сокращения количест-
ва осадков. Высокогорные ледники и снежники
дают начало рекам Сибири.
Многолетняя мерзлота распространена на по-
ловине территории страны. Ее граница постепенно
спускается на юго-восток от тундр ЕТР и за Ени-
сеем встречается от северных морей до южных гра-
ниц страны. Мерзлота образовалась тысячи лет
назад. На севере — зона сплошного распростране-
ния вечной мерзлоты, южнее она начинает отсту-
пать по речным долинам, а еще южнее встречается
отдельными островами. Мерзлота обусловливает
многие особенности биоценозов тундры и тайги:
здесь растут только растения с поверхностной кор-
невой системой, не живут животные-норники. Ог-
ромное значение имеет учет свойств мерзлых грун-
тов при любом строительстве.
Болота распространены очень широко. Наи-
большие площади — в Западной Сибири, где из-
быточное увлажнение совпадает с плоским релье-
фом. Болота существуют и в центральной части
страны — в Мещере. Осушение болот, применяе-
мое для увеличения посевных площадей, приво-
дит к значительным изменениям в природных
комплексах, нарушает питание рек. Наибольшую
средообразующую роль играют верховые болота.
Природные зоны
1. Арктические пустыни, тундры и лесотундры
Большая протяженность территории страны оп-
ределяет выраженность всех проявлений широтной
зональности.
Арктические пустыни охватывают острова Се-
верного Ледовитого океана. Здесь очень холодное и
короткое лето, сильные ветры, часто бывают тума-
ны, 85% суши покрыто ледниками. Разреженный
растительный покров состоит из накипных лишай-
ников, мхов и немногочисленных видов цветковых
растений. Почвы полярно-пустынные. Животный
мир суши беден, основные обитатели связаны с
морем. Встречаются песец и белый медведь, на ска-
листых берегах — «птичьи базары», где гнездятся
тысячи чаек, гагар, кайр, чистиков, тупиков и дру-
гих птиц.
Тундры занимают узкую полосу суши в преде-
лах полярного круга, к востоку проникая по горам
далеко на юг. Короткое и прохладное лето, длин-
ная суровая зима, холодные ветры с океана, ма-
ленькое количество осадков, наличие вечной мер-
злоты. Почвы типичные тундровые и оподзолен-
ные, обычно заболочены. Растительный покров об-
разован лишайниками, мхами, кустарничками и
кустарниками. Распространены стланиковые и по-
14»
Физическая география
420
душковидные формы, большинство растений —
многолетники. Зона подразделяется на подзоны:
арктические тундры с господством мохово-лишай-
никовых группировок, типичные тундры с кус-#
тарничково-мохово-лишайниковыми (ягель) сооб-
ществами, на востоке — осоково-пушицевые тунд-
ры, южные тундры с кустарниковыми сообщества-
ми из видов берез и ив. В травянистом покрове
обычны ягодные кустарнички, встречаются грибы.
Животный мир тундры довольно беден, но многие
животные имеют очень высокую численность. Наи-
более типичны лемминги, песцы, северные олени,
волки, тундровая куропатка и белая сова. Летом
бывает много водоплавающих и околоводных птиц,
кровососущих насекомых (гнус).
Лесотундра — переходная зона. Здесь значи-
тельно теплее, больше осадков. Растительность пре-
обладает тундровая, но возникает разреженный дре-
весный ярус из низкорослых берез, елей и листвен-
ниц. Животный мир сходен с тундровой зоной, но
часто заходят таежные звери — медведь, росомаха,
лось, заяц-беляк.
2. Леса
Леса занимают больше половины страны. Кли-
мат в пределах зоны существенно меняется, к югу
постепенно уменьшается увлажнение, соотношение
тепла и влаги всюду способствует росту деревьев.
В тайге преобладают хвойные породы: сосна,
ель, пихта, кедр, лиственница. Более требователь-
ны к условиям темнохвойные — еловые и пихто-
вые леса, наиболее неприхотлива лиственница.
Для Сибири характерен кедр, для Европы —
сосна. На месте вырубок и пожаров образуются бе-
резовые и осиновые леса, береза и осина повсемест-
но встречаются в примеси. Почвы в тайге подзо-
листые, образовавшиеся в результате разложения
хвойного опада в условиях повышенного увлажне-
ния. Там, где преобладают лиственные породы,
формируются дерново-подзолистые почвы. Живот-
ный мир тайги очень разнообразен. Населены все
ярусы леса, встречаются медведь, рысь, лось, со-
боль, белка, бурундук, колонок, из птиц — кедров-
ка, кукша, сова, глухарь, рябчик.
Смешанные и широколиственные леса распо-
ложены на юго-западе Восточно-Европейской рав-
нины и на Дальнем Востоке. В лесах подзоны на-
ряду с типично таежными видами широко распро-
странены липа, дуб, клен, в подлеске — крушина,
калина, жимолость, орешник. Почвы здесь дерно-
во-подзолистые, на Д. Востоке — бурые лесные.
Широколиственные леса состоят из дуба, граба,
бука, клена, липы. На Д. Востоке добавляется бар-
хатное дерево, множество лиан, пробковый дуб.
Здесь живет множество животных-древолазов, осо-
бенно в лесах с сохранившимися толстыми дере-
вьями. Обитают косуля, куница, бобр. Еще недав-
но были зубры. На Д. Востоке здесь живут харза,
горал, черный медведь, амурский тигр, амурский
полоз, дальневосточная черепаха.
Лесостепи. Здесь лето становится жарким. В
пределах зоны постепенно меняется баланс тепла и
влаги, к югу испарение постепенно начинает пре-
вышать количество осадков. Небольшие лесные
массивы чередуются со степями. Основная часть
зоны распахана. В Европе здесь обычен дуб, в За-
падной Сибири — березовые колки, в Восточной
Сибири лесостепь бывает и с лиственницей. Почвы
серые лесные, под участками степей — чернозем-
ные. На открытых участках к обычным лесным
животным добавляются суслики, зайцы-русаки,
хомяки. Водятся волки и лисицы.
3. Степи и полупустыни
Степи. Степная зона непрерывной полосой тянет-
ся до Алтая, за Енисеем расположены степные
участки в межгорных котловинах. Лето жаркое,
осадков не более 300—400 мм, территория недоста-
точно увлажнена. Зимы холодные, малоснежные. В
прошлом в растительном покрове преобладали
злаки — ковыль, типчак, тонконог. Южнее произ-
растали более сухие варианты степей, на самом юге
зоны сменявшиеся полынными сообществами. Это
зона формирования типичных черноземов с мощнос-
тью гумусового горизонта до 1 м. Сейчас большая
часть зоны распахана. Сохранились небольшие
участки диких степей, преимущественно в заповед-
никах. Наблюдается повсеместное истощение почв.
Практически разрушен комплекс степных живот-
ных — не осталось крупных копытных (диких ло-
шадей), почти исчезли крупные птицы — дрофы,
орлы. Повсеместно сократилась и численность сур-
ков. Больше стало только мелких грызунов, приспо-
собившихся к антропогенным ландшафтам.
Полупустыни. Расположены в Прикаспии и по
границе с Казахстаном. Климат здесь резко конти-
нентальный, зима неустойчивая, лето очень жаркое.
Господствуют полынно-злаковые сообщества, встре-
чаются кустарники биюргун, прутняк. Зональны
каштановые почвы. Фоновые животные — грызуны
и пресмыкающиеся. Сохранился сайгак, обычен
волк, встречается степной орел, обычны жаворонки.
Восточно-Европейская равнина
Границы. На севере омывается Баренцевым и
Белым морями, на юге — Черным, Азовским, Кас-
пийским, на западе — Балтийским. Горы окаймля-
ют равнину: с юга — Кавказские, Крымские, Кар-
патские, с востока — Уральские.
Геологическое строение и рельеф. В основа-
нии — Русская и Скифская платформы, погружен-
ные под осадочный чехол. На поднятиях платфор-
мы — возвышенности: Среднерусская, Высокое За-
волжье. Балтийскому щиту соответствуют равни-
ны Карелии, Кольского п-ва. Валдайская, Смоле-
но-Московская, Клннско-Дмитровская возвышен-
ности имеют ледниковое происхождение. На окра-
инах платформы покрыты морскими отложения-
ми — крупные низменности Прикаспийская, При-
черноморская, Печорская.
Полезные ископаемые. Железная руда — Кур-
ская магнитная аномалия, полиметаллические
руды и апатиты — Кольский п-ов, бурые угли Под-
московья, каменные — Печорский бассейн, нефть
и газ в Приуралье и Поволжье.
421
ГЕОГРАФИЯ
Климат умеренно континентальный. Определя-
ется взаимодействием в.м. Атлантики и Арктики и
характеризуется неустойчивостью погоды. Атлан-
тика смягчает климат, на востоке количество осад-
ков убывает, континентальность климата возраста-
ет, западные районы гораздо теплее. Изотермы ян-
варя имеют долготное направление. Арктика при-
носит холодные и сухие в.м. вплоть до самого юга.
Летом t° возрастают с севера на юг, вторжения АВ
приносят похолодания и засухи.
Поверхностные воды. Самые крупные реки
текут на юг: Днепр, Днестр, Дон, Волга, Кама,
Вятка, Урал. На север текут Печора, Онега, Сев.
Двина, на запад — Зап. Двина, Нева. Многие реки
соединены каналами. Зимой все реки замерзают,
весной обычны половодья. Волга — каскад ГЭС и
водохранилищ.
Природные зоны вытянуты в широтном направ-
лении и сменяются закономерно от тундр до полу-
пустынь. Природные комплексы сильно изменены,
особенно в зонах степей и лесостепей.
Регион обеспечен всеми видами природных ре-
сурсов, поэтому это один из наиболее важных в хо-
зяйственном отношении районов страны.
Урал
Границы. Протянулся на 2000 км с севера на юг
приблизительно по 60 меридиану в.д. Это условная
граница между Европой и Азией.
Геологическое строение и рельеф. Расположен в
пограничной зоне между двумя платформами разно-
го возраста. В основе лежат складки герцинского
возраста. В четвертичное время разрушенные склад-
чатые горы раскололись на глыбы и поднялись на
разную высоту. Высота небольшая, max — г. Народ-
ная (1894 м). Выделяют Полярный Урал — до
1500 м, Приполярный Урал, Северный Урал из двух
хребтов — 800—1000 м, восточный более крутой,
Средний Урал — 500 м, Южный Урал..
Полезные ископаемые. На западе в Предура-
лье — нефть, каменный уголь, калийные соли, в
центральной части — железные, алюминиевые и
полиметаллические руды, на востоке — очень раз-
нообразны, с золотом и драгоценными камнями.
Климат. Это важный климатораздел. Влажные
в.м. из Атлантики оставляют на зап. склонах зна-
чительное количество влаги, здесь более мягкая
зима, а на вост, склоне морозы до -45 °C. На юге
зимой -16 °C, на сев. -22 °C, летом на севере про-
хладно и дождливо, в средней части тепло, а на
юге жарко и сухо.
Поверхностные воды. Крупнейшие реки текут
на запад — Печора, Кама, Белая, Уфа. На восток
стекает Ишим, на юг — Урал. Характер течения
зависит от направления: вдоль хребтов — спокой-
’ но, поперек — бурно. Потребность промышленнос-
ти в воде огромна, многие реки сильно загрязнены.
Природные зоны. На Полярном Урале — горные
тундры, южнее, на восточном склоне, — сосновые и
кедровые, а на западном — пихтовые и еловые леса.
На Южном Урале на западном склоне — хвойно-ши-
роколиственные леса, а на восточном — сосново-бе-
резовая лесостепь.
Западная Сибирь
Границы. Простирается от Карского моря на се-
вере до Казахского мелкосопочника на юге, от
Урала на западе до Енисея на востоке.
Геологическое строение и рельеф. Вся равнина
лежит на Западно-Сибирской плите с глубоко за-
легающим фундаментом палеозойского возраста.
Осадочные толщи достигают 6000 м, представле-
ны глинами, песчаниками, песками и сланцами.
Во время возрождения Урала и Алтая осадочные
толщи были деформированы и возникли купола, в
которых произошло накопление нефти и газа.
Рельеф равнинный, вся низменность в форме
чаши, поднимаются только Сибирские увалы.
Полезные ископаемые. Крупнейшие месторож-
дения — Сургут (нефть), Уренгой, Ямал (газ). На
юге — Соколовско-Сорбайское месторождение же-
лезной руды.
Климат континентальный, особенно на юге. В
январе -18—25 °C, в июле 2—22 °C. Во второй по-
ловине зимы здесь область повышенного давления.
Снежный покров от 30 до 80 см. Летом активна
циклональная деятельность.
Поверхностные воды. Реки текут медленно,
русла извилисты, широко разливаются. Берега за-
болочены. Это самая заболоченная равнина мира.
Главные реки — Обь, Иртыш, Ишим, Пур, Таз.
Природные зоны сменяются от тундры до степей.
Лесотундра спускается до Сибирских увалов, на юге
этой подзоны появляются сосна и кедр. Здесь сосре-
доточены значительные стада северного оленя, раз-
вит промысел песца. Южнее на большие расстояния
тянутся заболоченные таежные леса, большие про-
странства заняты болотами. На гривах — в северной
части — елово-кедровые и лиственничные леса, в
южной — тайга из ели, пихты, кедра, березы. Тайга
сменяется лесостепью с березовыми колками. Край-
ний юг практически полностью распахан, так как
был занят степями на черноземах.
Восточная и Северо-Восточная Сибирь
Границы. В состав этого региона входит вся тер-
ритория Сибири, лежащая к востоку от Енисея.
Геологическое строение и рельеф. Находится под
воздействием Тихоокеанской плиты, поддвигаю-
щейся под материк. В четвертичное время происхо-
дили поднятия земной коры, которые охватывали
самые разные по строению и возрасту структуры.
Это Сибирская платформа с древним фундаментом,
байкалиды, мезозойские складчатые сооружения.
Сформировалось Среднесибирское плоскогорье. Не-
которые участки древнего фундамента оказались
приподнятыми — Анабарское плоскогорье и Ени-
сейский кряж. Затем возникли возрожденные горы
Вырранга, Верхоянский хребет, Корякское нагорье.
Низменности занимают здесь прогибы между гора-
ми и возвышенностями — Вилюйская и Северо-Си-
бирская, а также опущенный сев. край материка —
Яно-Индигирская, Колымская. Излияния лавы
сформировали лавовые плато.
Полезные ископаемые. С кристаллическими по-
родами связаны месторождения руд, в тектоничес-
Физическая география
422
ких прогибах — крупнейший угольный бассейн
страны — Тунгусский. Добывают угли и на юге
Якутии. Здесь разрабатываются месторождения
алмазов. На северо-востоке — богатые месторожде-
ния олова и золота.
Климат резко континентальный, с очень холод-
ной и длинной зимой. Зимой ясная и морозная по-
года, в Оймяконе — полюс холода северного полу-
шария (-71 °C). Летом малооблачно, суша прогрева-
ется до 19 °C, бывает жара до 38 °C. Вдоль северных
побережий формируется арктический фронт, и здесь
погода летом пасмурная, бывают снегопады. В горах
образуются снежники. На большей части террито-
рии сохранилась мерзлота толщиной до 1 км.
Поверхностные воды. Все реки берут начало в
горах юга и востока, впадают в Северный Ледови-
тый океан. Это Лена, притоки Енисея — Подка-
менная и Нижняя Тунгуска, Ангара, Яна, Инди-
гирка, Колыма. Образуют местами узкие долины с
многочисленными порогами. Зимой на реках обыч-
ны наледи.
Природные зоны. Большая часть покрыта лист-
венничными лесами. По Ангаре и Лене растут со-
сновые леса. Почвы всюду таежно-мерзлотные. В
горах наблюдается высотная поясность — леса
сменяются зарослями кедрового стланика и горны-
ми тундрами.
Горы Южной Сибири
Границы. Этот регион протянулся вдоль южных
границ России на 4500 км. Сюда входят Алтай, За-
падные и Восточные Саяны, горы Прибайкалья,
нагорья Забайкалья, Становой хребет, Алданское
нагорье.
Геологическое строение и рельеф. Горы сформи-
ровались в пределах геосинклинальной зоны, воз-
никшей при взаимодействии Китайской и Сибир-
ской платформ, эпохи байкальской, каледонской и
герцинской складчатостей. В палеозое и мезозое
горы разрушались, заполняя прогибы осадочным
материалом. В неоген-четвертичное время произо-
шли разломы и подвижки земной коры. В опущен-
ных участках образовались межгорные котлови-
ны — Минусинская, Кузнецкая, Байкальская, Ту-
винская, на приподнятых — средневысотные горы.
Наивысшая точка — г. Белуха (4506 м). Подвиж-
ки продолжаются, этот пояс относится к сейсми-
ческим районам. Особенно сильные землетрясе-
ния — в районе Байкала.
Полезные ископаемые. Разведаны и разрабаты-
ваются крупные месторождения руд: железных и
полиметаллических — на Алтае, медных и золо-
та — в Забайкалье.
Климат континентальный. Континентальность
нарастает к востоку и по южным склонам гор. На-
ветренные склоны получают обильные осадки —
на Алтае до 2000 мм. На восточных склонах и в
Забайкалье осадков 300—600 мм. В межгорных
котловинах — меньше, здесь зимой t° падают до -
60 °C. На Алтай с запада проникают циклоны, поэ-
тому зимы здесь снежные и мягкие. Лето короткое
и прохладное, но в котловинах сухое и жаркое.
Поверхностные воды. Эти горы являются акку-
муляторами влаги, поэтому отсюда берут начало
крупнейшие реки Сибири: Иртыш, Бия и Катунь
(истоки Оби), Енисей, Лена, Витим, Шилка, Ар-
гунь, истоки Амура. Здесь расположены озера Бай-
кал и Телецкое. В Байкал впадает свыше 500 рек
и ручьев, вытекает только Ангара. Природный
комплекс Байкала уникален. Здесь обитает ряд эн-
демичных животных.
Природные зоны. В регионе проявляется высо-
тная поясность. Нижние части гор заняты кедро-
вой и черневой тайгой (кедр, пихта, ель с березой).
В восточной части преобладают лиственничные
леса, в предгорьях Алтая и межгорных котлови-
нах — степи. Почвы здесь черноземные, практи-
чески все степи распаханы. Верхние части гор за-
няты кедровым стлаником, а выше лесов на Алтае
и в Саянах находятся альпийские и субальпийские
луга, переходящие в горные тундры.
Дальний Восток
Границы. Регион вытянут вдоль Тихоокеанско-
го побережья на 4500 км.
Геологическое строение и рельеф. Дальний Вос-
ток находится в зоне взаимодействия Тихоокеан-
ской и Евразийской платформ. Поэтому все горные
сооружения вытянуты здесь вдоль побережья.
Большинство их сформировалось в мезозое и кай-
нозое. Горообразование продолжается в настоящее
время, вызывая землетрясения, моретрясения,
причиняя большие беды. В состав хребтов входят
и вулканические горы Камчатки. На юге располо-
жены горы, нагорья и плато, образовавшиеся в ре-
зультате наращивания литосферной плиты за счет
океанической. Поэтому хребет Сихотэ-Алинь с за-
пада состоит из мезозойских структур, а с восто-
ка — из более молодых кайнозойских.
Полезные ископаемые привязаны к выходам
магматических пород, в осадочных породах на Са-
халине добывают нефть.
Климат определяется взаимодействием воздуш-
ных масс Тихого океана и материка. Зимой преоб-
ладают ветры с материка, и поэтому на большей
части побережья погода холодная и сухая. На се-
веро-востоке по зоне взаимодействия с Алеутским
минимумом возникают циклональные явления с
осадками. На Камчатке и Сахалине нередки мете-
ли, высота снежного покрова может достигать 6 м.
Летом по всему побережью идут муссонные дожди.
Поверхностные воды. Реки, в том числе Амур,
Анадырь, имеют летний паводок, который часто
приводит к наводнениям.
Природные зоны. На северных низменностях
расположены тундры, большая часть Камчатки за-
нята лесами из каменной березы, по склонам гор —
заросли кедрового стланика. Для северного Сахали-
на характерны редкостойные лиственничные леса,
на южном — елово-пихтовая тайга и заросли бамбу-
ка. На Курильских островах, в Приморье и Приаму-
рье растут хвойно-широколиственные леса, где
встречаются типично таежные и южные виды расте-
ний и животных. Здесь встречаются корейский
кедр, ель, пихта, граб, маньчжурский орех, груша,
виноград, лимонник, множество целебных трав (жень-
шень). Из животных — соболь, белка, олень-изюбрь и
тигр, пятнистый олень, енотовидная собака.
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ
И СОЦИАЛЬНАЯ ГЕОГРАФИЯ
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ
И СОЦИАЛЬНАЯ ГЕОГРАФИЯ РОССИИ
Новое политико-государственное устройство
на территории бывшего СССР
В конце 1991 г. произошел распад СССР на от-
дельные новые, независимые государства — бывшие
союзные республики. Большинство из иих затем об-
разовали Содружество Независимых Государств
(СНГ). В СНГ не вошли государства Балтии (Лит-
ва, Латвия, Эстония).
Цель образования СНГ — восстановление в но-
вых условиях экономических, культурно-истори-
ческих связей и общей оборонной политики, нару-
шенных в период распада СССР.
Границы государств СНГ достаточно условны и не
закреплены договорами, однако они ие должны под-
вергаться одностороннему пересмотру.
1 - Украина 6 — Эстония 11 — Казахстан
2 — Молдавия 7 — Грузия 12 — Узбекистан
3 - Белоруссия 8 — Азербайджан 13 — Киргизия
4 — Литва 9 — Армения 14 — Таджикистан
5 — Латвия 10 — Туркмения
Россия (77% территории и 54% населения
СНГ) — крупнейшее государство СНГ. В ее состав
входят 89 субъектов Федерации: 21 республика, 10
автономных округов, 1 автономная область, 2 горо-
да федерального значения, 6 краев и 49 областей.
Федеративный договор (март 1992 г.), по которому
часть полномочий республик закрепляется за веде-
нием федеральных органов России, подписан боль-
шинством республик (18), кроме республик Татар-
стан и Башкортостан.
Геополитическое положение России
Геополитическое положение (ГП) России, т.е. по-
ложение на политической карте мира и отношение
к различным государствам, значительно изменилось
по сравнению с бывшим СССР. Советский Союз на-
ходился в «двухполюсном» (биполярном) мире. Два
экономических и военных блока (НАТО и Варшав-
ский пакт), возглавляемые сверхдержавами —
СТИД и СССР, находились на стадии противоборства
и «холодной войны*. Распад СССР, прекращение
военного противостояния полностью изменили гео-
политическую обстановку вокруг независимой Рос-
сии. Мир становится многополярным и в то же
время более безопасным. В связи с этим ГП России
определяется: 1) необходимостью установления
новых форм взаимосвязей с новыми, независимыми
государствами; 2) огромной протяженностью терри-
тории — от стран Европы и морей Атлантического
океана иа западе до стран Азии и Тихоокеанского
побережья на востоке; 3) учетом того, что основная
территория (64%) относится к планетарной зоне Се-
вера, выходящей на побережье Северного Ледовито-
го океана. В связи с этим геополитика России долж-
на быть ориентирована на многие группы государств
(новые, независимые государства, страны Западной
и Южной Европы, страны Восточной Европы, стра-
ны бассейнов Балтийского и Черного морей, страны
Азиатско-Тихоокеанского региона, США, Канаду,
страны Северной Европы).
Экономико-географическое положение
(ЭГП) России
ЭГП — положение на экономической карте
мира, отражающее положение страны по отноше-
нию к основным хозяйственным рынкам и центрам
мировой экономики. Возможности ЭГП определяют-
ся в значительной степени транспортно-географи-
ческим положением страны.
С распадом СССР и образованием новых, независи-
мых государств возможности России для самостоя-
тельного выхода к морским торговым путям резко су-
жаются на Балтийском и Черном морях. На Балтике
из крупных портов остались Санкт-Петербургский и
небольшие по мощности Выборгский и Калининград-
ский порты, в то время как Таллин, Вентспилс, Рига,
Клайпеда стали портами новых, независимых госу-
дарств. В Черноморско-Азовском бассейне Россия
имеет всего 2 (из 10) порта: Новороссийск и Туапсе.
Экономическая и социальная география
424
Население
Численность и прирост населения. По числу жи-
телей (148,7 млн человек в 1993 г.) Россия занимает
6-е место в мире после Китая, Индии, США, Индоне-
зии, Бразилии. Население медленно росло за счет не-
значительного превышения количества родившихся
над числом умерших, т.е. естественного прироста.
Миграция населения (МН) — изменение числен-
ности населения в р-нах в связи с переездом людей из
одного места постоянного жительства в другое.
К внутренним миграциям относятся перемеще-
ния населения: а) из сельской местности в города; б)
между сельскими населенными пунктами; в) из
малых городов в крупные.
В довоенные годы переселение шло на Урал, в
Сибирь и на Дальний Восток, где осваивались мес-
торождения полезных ископаемых и строились з-ды.
В 50-е гг. шло массовое освоение Казахстана и За-
падной Сибири. В пределах бывшего СССР в период
индустриализации переселялись большие массы на-
рода преимущественно из России в др. республики
на новостройки. В период с 1979 по 1989 г. приток
русских в др. республики стал небольшим и нача-
лась обратная миграция (реэмиграция — возвраще-
ние эмигрантов на родину) русских из республик За-
кавказья и Средней Азии. В настоящее время в
России много беженцев из р-нов межнациональных
конфликтов.
Внешние миграции. В последние годы из России
и других новых, независимых государств эмигриро-
вало в Германию, Израиль, США значительное
число немцев, евреев, греков и лиц др. националь-
ностей.
Национальный состав (НС). Россия — многона-
циональное государство (проживает 130 народов).
Каждый народ отличается по языку, укладу жизни,
обычаям, историческим традициям, культуре и тру-
довым навыкам. По языковой принадлежности на-
роды относятся к 4-м языковым семьям: индоевро-
пейской (89% населения), алтайской (6,8%),
кавказской (2,4%) и уральской (1,8%).
Исконно русские области — территории эконо-
мических р-нов: Северного, Северо-Западного, Цент-
рального. Русские преобладают в НС на Урале, юге
Сибири и Дальнего Востока.
Таблица
Народы России (млн человек)
Индоевропей- скал семья Алтайская семья Уральская семья Кавказская семья
1. Славянская группа русские (120) украинцы (4,4) белорусы (1,2) 2. Народы других групп осетины (0,4) немцы (0,8) евреи (0,5) армяне (0,5) 1. Тюркская группа татары (5,5) чуваши (1,8) башкиры (1,3) казахи (0,6) якуты (0,3) азербайджанцы (0,3) тувинцы (0,2) 2. Монгольская группа буряты (0,4) калмыки (0,2) 1. Финская группа мордва (1,1) марийцы (0,6) удмурты (0,7) коми и коми- пермяки (0,5) 2. Угорская группа ханты (0,03) манси (0,02) 1. Нахско- дагестанская группа даргинцы (2,0) чеченцы (0,9) ингуши (0,2) 2. Абхазо- адыгская группа кабардинцы (0,4) адыгейцы (0,1)
Пестрый национальный состав характерен для
регионов: 1) р-ны по Волге и Каме (полоса расселе-
ния в республиках Чувашьян, Мордовской, Марий-
Эл, Татарстан, Башкортостан, Удмуртской); 2) Се-
верный Кавказ, где сформировались 7 националь-
ных республик (Адыгея, Карачаево-Черкесская,
Кабардино-Балкарская, Северо-Осетинская, Ингуш-
ская, Чеченская, Дагестанская); 3) отдельные
пятна — на востоке (республики Алтай, Хакасия,
Бурятия, Саха (Якутия)) и на севере, где, кроме
малочисленных народов Севера, проживают карелы
и коми.
Городское (ГН) и сельское население (СП). Пре-
обладает ГН (74%). За период с 1926 по 1993 г. ГН
увеличилось в 6,8 раза.
Город — населенный пункт, численность которо-
го достигает 12 тыс. человек, выполняющих пре-
имущественно несельскохозяйственные функции.
Города могут быть промышленными (Омск, Нижний
Тагил), транспортными (Усть-Кут, Братск), науч-
ными центрами (Обнинск, Пущино, Протвино) и го-
родами-курортами (Анапа, Сочи, Кисловодск).
Многофункциональными городами являются столи-
цы республик, центры краев и областей. Много-
функциональные города вместе с городами-спутни-
ками образуют городские агломерации: самая
крупная — Московская (14 млн человек).
Быстро растут поселки городского типа. К ним
относятся населенные пункты с численностью
более 3 тыс. человек, из которых 85% не занято в
сел. хоз-ве.
В сельских поселениях проживает 40 млн человек.
Размещение населения — неравномерное. Сред-
няя плотность населения (ПН) — 8,7 чел./км2. В то же
время в Европейской части ПН немного меньше сред-
немировой (29 чел./км2), а в Сибири — в 15 раз ниже
(2,5 чел./км2). На отдельных территориях, например в
Московской обл., ПН достигает 354 чел./км2.
Расселение. Выделяется несколько зон расселе-
ния, сложившихся исторически под влиянием при-
родных и социально-экономических факторов: 1) ос-
новная — занимает почти всю Европейскую часть
(исключение — Север) и широтную зону юга Сибири
и Дальнего Востока. Особенности: высокая ПН (в
среднем 50 чел./км2), большое число крупных горо-
дов и городских агломераций; 2) зона Севера охва-
тывает 64% территории. Особенности: а) здесь
сконцентрированы важнейшие ресурсы; б) низ-
кая численность населения при средней ПН
0,9 чел./км2; в) расселение очаговое — вблизи круп-
ных ресурсных баз, по долинам рек и вдоль транс-
портных путей; г) проводится трудосберегающая
политика. Для этой зоны в настоящее время харак-
терна миграция населения из р-нов Крайнего Севе-
ра, где падает производство в добывающей пр-та;
3) крайний юг Сибири — прерывистая полоса высо-
когорий и высоких среднегорий. Характерно пересе-
ление с.-х. населения при создании городских цент-
ров, связанных с развитием гидроэнергетики,
добычей полезных ископаемых.
Народное хозяйство
Народное хозяйство (НХ) — огромная по разме-
рам и очень сложная совокупность различных отрас-
лей. НХ состоит из предприятий (фабрики, заводы,
шахты, совхозы, колхозы и др.) и учреждений (ма-
газины, столовые, больницы, учебные заведения,
научно-исследовательские институты, театры и др.).
425
ГЕОГРАФИЯ
Большинство предприятий и учреждений — госу-
дарственные, но имеются и кооперативные, акцио-
нерные и др. Предприятия и учреждения, удовле-
творяющие однородные потребности общества,
образуют отрасль НХ (промышленность (пр-ть) —
совокупность предприятий, производящих промыш-
ленную продукцию; народное образование — сово-
купность учебных заведений).
В Российской Федерации производилась основ-
ная часть национального дохода бывшего СССР,
70% общесоюзной промышленной продукции,
более 70% научных разработок и в то же время
примерно 47% с.-х. продукции. При этом более
64% площади России относится к зоне Севера, где
проживает всего 10 млн человек (6,7%) из 148 млн
населения России. Для этой зоны характерна до-
бывающая пр-ть — созданы крупные промышлен-
ные р-ны на базе природных ресурсов.
Для 2/з территории России характерна несельско-
хозяйственная направленность экономики.
Производственная структура экономики. Пре-
обладает производство машин, оборудования, воен-
ной техники, металла, а также добыча топлива и
сырья, т.е. производство средств производства
(группа «А»). Значительно уступает им группа
♦Б» — производство предметов потребления. В
общем объеме промышленной продукции доля
средств производства РФ составляет более 75%. С
этим связана необходимость закупки не только
продовольствия, но и предметов потребления взамен
на поставку топлива и продукции тяжелой пр-ти.
Такой обмен большей частью стал невыгоден из-за
несовершенства внутренних цен (резко занижены
цены на отдельные виды сырья и топлива).
Функциональная структура экономики пред-
ставляет здание, этажи которого отличаются свои-
ми функциями, проблемами, задачами, характе-
ром связей с природными, трудовыми, научно-ин-
формационными ресурсами. Первые (нижние)
этажи — это системы производств, непосредствен-
но добывающих и перерабатывающих природные
ресурсы и наиболее зависящих от природных усло-
вий. На последующих этажах роль природного
фактора уменьшается и особое значение приобрета-
ют социальные факторы, наука, качество труда.
Завершают здание экономики ее верхние этажи —
наука и наукоемкие производства. Таким образом,
снизу вверх идет, постепенно уменьшаясь, приро-
доресурсный поток, а сверху вниз — научно-ин-
формационный. В РФ резко увеличены нижние
этажи экономики, т.е. ее ресурсный сектор, кото-
рый представлен горнодобывающей пр-тью, лесо-
разработкой, сел. хоз-вом, рыболовством.
Необходима переоценка в развитии: а) традици-
онных для России природоэксплуатируемых пер-
вичных отраслей; б) производств, перерабатываю-
щих природные ресурсы. При массивности началь-
ных этажей экономики резко сужены последую-
щие верхние этажи, выпускающие готовую про-
дукцию для населения (группа «Б») и для др. от-
раслей экономики.
Группу верхних производственных этажей вен-
чает огромная система производств оборонного
комплекса. Оборонный комплекс в бывшем СССР
выпускал (по стоимости в мировых ценах) почти
’/г продукции пр-ти России, а в машинострое-
нии — более 60%. Конверсия оборонной пр-ти
(сокращение военного производства и выпуск
гражданской продукции на военных з-дах) может
позволить перестроить всю экономику, если будет
направлена на создание новых производств и но-
вейших технологий. Конверсия будет способство-
вать решению экологических проблем, в т. ч.
путем создания ресурсосберегающих технологий.
В научном комплексе исследованиями занято
более 1 млн человек. Группы научно-исследователь-
ских учреждений: 1) отраслевые научные, конструк-
торские и проектные организации (значительная
доля была занята исследованиями, разработками,
проектами и внедрениями в оборонный комплекс);
2) научно-исследовательские институты (НИИ) Рос-
сийской Академии наук (РАН) занимаются теорети-
ческими вопросами науки и имеют небольшую экс-
периментальную базу (опытные з-ды и конструктор-
ские бюро отраслевой науки); 3) научные учрежде-
ния высших учебных заведений (кафедры, лабора-
тории, НИИ), библиотеки, музеи, архивы. Задачи в
научном комплексе сводятся к необходимости:
а) объединения ученых разных специальностей для
решения экологических проблем; б) привлечения
ученых оборонного комплекса к решению проблем
экономики.
Крупнейшие центры науки и образования —
Москва, С.-Петербург. Научные центры созданы на
Урале (Екатеринбург), в Сибири (Новосибирск,
Красноярск, Иркутск), на Дальнем Востоке (Вла-
дивосток, Хабаровск). Центры оборонной науки
(бывшие закрытые города) — Арзамас-16, ряд го-
родов на Урале близ Челябинска, Екатеринбурга.
Основные этапы экономической реформы.
I этап (1992—1994 гг.) — кризисное развитие.
Главная задача — финансовая стабилизация и пре-
кращение спада производства; начало разгосудар-
ствления экономики.
II этап (1995—1996 гг.) — восстановление НХ,
изменение отношений собственности: разгосударст-
вление и приватизация. Главная задача — достиже-
ние докризисного валового внутреннего продукта.
III этап (начиная с 1997 г.) — экономический
подъем (экономический рост не менее 3—4% в год;
опережающий рост экспорта продукции высокой
степени переработки).
В экономике сложились группы взаимосвязан-
ных отраслей, которые выполняют общие задачи для
получения нужной конечной продукции или необхо-
димых населению услуг. Эти группы называются
межотраслевыми комплексами.
Машиностроительный комплекс (МСК)
МСК — совокупность отраслей промышленнос-
ти, производящих оборудование для всех подразде-
лений народного хоз-ва, а также многие предметы
потребления.
Главная задача МСК — обеспечивать народное
хоз-во все более совершенными машинами. Состав
МСК представлен более чем 70 отраслями, которые
по роли и значению в народном хоз-ве объединяются
в 3 взаимосвязанные группы:
Экономическая и социальная география
426
МСК взаимосвязан со многими межотраслевы-
ми комплексами: транспортным, научным, топлив-
но-энергетическим, агропромышленным, инфра-
структурным.
Состав машиностроительного комплекса
Отрасли,
обеспечивающие
Отраслевой
состав
Например, ожидается спад производства в отрас-
лях тяжелого, нефтяного, химического, энергети-
ческого машиностроения; 2) стабильно будут раз-
виваться наукоемкие отрасли (автомобилестрое-
ние, производство машинного оборудования); 3) не-
обходима демонополизация, т.к. доля монопольно-
го производства составляет около 80%; 4) необхо-
димо создание и наращивание на своей территории
новых машиностроительных производств (точных
станков, микроавтобусов, нефтяного оборудования
и т.д.), что вызвано разрывом связей между новы-
ми независимыми государствами.
Проблемы МСК заключаются в: а) низких темпах
развития машиностроения и его отраслей; б) узкой
специализации, т.к. основная часть продукции
(около 4/5) имеет оборонное значение; в) огромных
различиях роста отдельных отраслей; г) низких тем-
пах обновления оборудования и выпускаемой про-
дукции; д) низком качестве производимых машин.
Топливно-энергетический комплекс (ТЭК)
ТЭК охватывает все процессы добычи и перера-
ботки топлива (топливные отрасли пр-ти), произ-
водство электроэнергии, транспортировку и рас-
пределение энергии. Использует продукцию маши-
ностроения и металлургии.
Состав топливно-энергетического комплекса
Особенности МСК, влияющие на его географию:
1) нау коем кость — размещение машиностроитель-
ных предприятий, выпускающих ЭВМ, роботов,
радио- и телеаппаратуру и т.д., ориентируется на на-
учный потенциал; 2) трудоемкость (большие затра-
ты и высокая квалификация труда) присуща станко-
строению (Москва), авиационной промышленности
(Казань, Самара), производству приборов и электрон-
ной техники (Ульяновск, Новосибирск); 3) металло-
емкость (потребление значительной части черных и
цветных металлов) — размещение машинострои-
тельных з-дов, выпускающих металлургическое,
энергетическое, горно-шахтное оборудование, ориен-
тируется на металлургические базы. На Урале (Ека-
теринбург) расположены з-ды тяжелого машино-
строения; 4) специализация и кооперирование. Ма-
шины состоят из множества деталей, которые изго-
тавливаются на нескольких специализированных
предприятиях. Для выпуска готового изделия пред-
приятия устанавливают кооперационные связи; обес-
печивающие поставки деталей и оборудования для
сборочных з-дов; 5) ориентация на потребителя.
Машиностроение развито во всех экономических
р-нах, т.к. его продукция пользуется повсеместным
спросом. Кроме того, имеется продукция, по разме-
рам и весу малопригодная для транспортировки, ко-
торая может производиться только в районах потреб-
ления. Например, тракторы для вывоза леса произ-
водятся в Карелии (Петрозаводск), зерновые комбай-
ны — на Северном Кавказе (Ростов-на-Дону).
Перспективы развития МСК: 1) интенсивность
развития разных видов отраслей будет неодинакова.
1 — угольная; 2 — газовая; 3 — нефтяная;
4 — торфяная; 5 — сланцевая; 6 — ТЭС; 7 — ГЭС;
8 — АЭС; 9 — нефтепроводы; 10 — ЛЭП;
11 — газопроводы
Топливная пр-ть представлена в основном 3 от-
раслями: нефтяной, газовой и угольной.
Нефтяная пр-ть. По запасам нефти Россия зани-
мает 2-е место после Саудовской Аравии. Основные
базы — Западно-Сибирская, Волго-Уральская; пер-
спективные — Баренцево-Печорская и о-в Сахалин
с большими ресурсами на морском шельфе. Круп-
ные запасы обнаружены в Восточной Сибири и на
Дальнем Востоке. В настоящее время происходит па-
дение добычи нефти (1988 г. — 569 млн т, 1992 г. —
396 млн т).
Газовая пр-ть. В последние 10 лет устойчиво разви-
вается (с 1970 по 1992 г. добыча возросла в 7,7 раза).
Россия является главной базой снабжения газом рес-
публик СНГ и многих европейских стран. Общие зала-
427
ГЕОГРАФИЯ
сы газа — 160 трлн м3 (более 40% мировых). Основ-
ные газодобывающие базы: Западно-Сибирская (добы-
ча составляет 85% общероссийской) и Оренбургско-
Астраханская. Создана единая газопроводная система
в России и СНГ. '
Угольная пр-ть — важное звено ТЭК. Кроме того,
уголь используется как технологическое сырье и топ-
ливо в металлургии и химической пр-ти. В настоящее
время нарастает кризис, усиливающийся социальны-
ми и экологическими проблемами. Себестоимость
(общая сумма затрат на получение 1 т угля, выражен-
ная в денежной единице) в угольной пр-ти зависит от
способа добычи угля, глубины добычи, горно-геологи-
ческих условий и качества угля — его калорийности.
В большинстве угольных бассейнов требуется корен-
ная модернизация оборудования шахт и разрезов при
закрытии неэффективных. Основные угольные
базы — Кузнецкий, Канско-Ачинский, Печорский,
частично Донецкий бассейны. Возрастает роль Южно-
Якутского бассейна, а Подмосковного — снижается.
Электроэнергетика. Электроэнергия потребляется
повсеместно, и стоимость ее получения входит в себе-
стоимость продукции всех отраслей хоз-ва. С этим свя-
зана необходимость строительства электростанций на
базе гидроресурсов, т.к. самую дешевую энергию полу-
чают на ГЭС, и дешевого топлива. Основную долю
электроэнергии вырабатывают ТЭС, хотя их доля по-
степенно снижается. ТЭС созданы в р-нах: а) добычи
топлива; б) потребления (крупные промышленные
центры и города). Широко используются теплоэлект-
роцентрали (ТЭЦ), вырабатывающие как электроэнер-
гию, так и тепло. Крупнейшие ТЭС — Сургутская, Ко-
стромская, Рефтинская. ГЭС выгоднее строить на реках
с большим падением и расходом воды. Крупнейшие
ГЭС — на реках Енисей (Красноярская, Саянская), Ан-
гара (Братская, Усть-Илимская). Перспектива: а) пере-
ход к созданию средних по мощности ГЭС на притоках
крупнейших рек Сибири; б) повсеместное строительст-
во малых по мощности ГЭС. АЭС создавались в р-нах,
где нет достаточных энергетических ресурсов или они
дороги, но требуется много электроэнергии. Большин-
ство АЭС построены в Европейской части. В России ра-
ботают 9 крупных АЭС: Курская, Смоленская, Твер-
ская, Нововоронежская, вблизи С.-Петербурга, Бала-
ковская (Саратовская обл.), Белоярская (Урал), на Коль-
ском п-ове, Билибинская (Дальний Восток).
Энергосистемы — группы электростанций разных
типов, объединенные ЛЭП и управляемые из одного
центра. Энергосистемы объединяются в Единую энер-
гетическую систему (ЕЭС), которая охватывает терри-
торию в 10 млн км2 с населением 220 млн человек.
Причины изменения перспектив в развитии
ТЭК: 1) увеличение добычи и использования газа,
глубокая переработка нефти, внедрение новых тех-
нологий во все отрасли ТЭК; 2) использование нетра-
диционных источников энергии: создание солнеч-
ных, ветровых, геотермальных электростанций.
Комплексы по производству
конструкционных материалов
и химических веществ (КПКМХВ)
КПКМХВ включают взаимодействующие и взаи-
модополняющие друг друга комплексы: металлур-
гический, химико-лесной и производство строймате-
риалов. Такое объединение обусловлено: а) участием
в производстве конструкций, предназначенных для
изготовления каких-либо готовых изделий или со-
оружений; б) многие виды продукции КПКМХВ вза-
имозаменяемы (пример: металл и стройматериалы в
настоящее время все активнее замещаются пласт-
массами и полимерами).
Соотношение между комплексами и их значение
в российской пр-ти отличаются от аналогичных по-
казателей развитых стран мира. Например, если в
России по объему производства металлургический
комплекс лишь незначительно уступает химико-лес-
ному (соответственно 10,6% и 11,8%), то в ФРГ гос-
подствуют химия и нефтехимия (14,3% по объему
производства), а металлургическая (4,7%) и лесная
пр-ть (4,9%) значительно им уступают.
Добывающая пр-ть (ДП) — совокупность отрас-
лей, производящих добычу разнообразного сырья.
Особенности ДП: 1) предметы труда в ней даны
самой природой; 2) уровень развития и география
ДП сильно зависят от природных условий и ресур-
сов; 3) многие виды ресурсов ограничены и не возоб-
новляются; 4) ДП очень трудоемка и требует дорого-
стоящего оборудования. Негативные черты ДП:
1) большие нарушения литосферы; 2) при добыче те-
ряется огромное количество основного сырья; 3) сла-
бое внедрение прогрессивных методов добычи: гео- и
биотехнологии; 4) добытые полезные ископаемые
используются в 2—4 раза хуже, чем в других стра-
нах; 5) слабое использование вторичных ресурсов;
6) не происходит характерного для всех развитых
стран снижения темпов развития ДП и сокращения
добычи важнейших видов ресурсов.
Ресурсные базы (РБ) — крупные сочетания ре-
сурсов, имеющие общегосударственное значение и
охватывающие обширные территории. РБ: Северо-
Европейская, Центральная, Урало-Поволжская,
Южно-Сибирская, Приморская, Северо-Восточная.
Металлургический комплекс (МК)
МК — совокупность отраслей, производящих
разнообразные металлы. В его состав входит черная
и цветная металлургия. В современном производ-
стве из используемых металлов 90% составляют
Схема металлургического комбината
Экономическая и социальная география
428
черные металлы (железо и его сплавы). Число цвет-
ных металлов гораздо больше (их более 70), и они
обладают более ценными свойствами. В народном
хоз-ве наиболее широко применяются следующие
группы металлов: легкие (алюминий, титан, маг-
ний), тяжелые (медь, свинец, цинк, никель, олово),
благородные (золото, серебро, платина), редкие
(вольфрам, молибден, теллур, торий).
Большинство предприятий черной металлур-
гии — комбинаты, которые представляют собой со-
четание совместно размещенных предприятий, объ-
единяющихся общностью технологических процес-
сов и единым управлением.
Цветная металлургия (ЦМ). Продукция ЦМ
должна отличаться прочностью, пластичностью, ус-
тойчивостью против коррозии. Этим требованиям
отвечают алюминий, титан и сплавы на их основе.
По размерам производства и потребления алюминий
занимает 1-е место среди цветных металлов. Приме-
няют в авиации, строительстве (крыши, гофриро-
ванные балконы), электротехнике (заменитель меди
при изготовлении кабеля), пищевой пр-ти (фольга),
металлургии (легирующая добавка). Производство
алюминия состоит из 2-х стадий: 1) получение гли-
нозема (предприятия располагаются в р-нах добычи
сырья); 2) выплавка из него металла (производство
тяготеет к дешевому источнику электроэнергии).
Производство тяжелых металлов. Содержа-
ние меди, свинца, цинка, олова, никеля в рудах
очень низкое (в медной руде содержится всего 1%
меди). Производство состоит из нескольких ста-
дий: в местах добычи сырья — обогащение руды
(флотационным способом) и плавка обогащенной
руды (продукция — черновой металл); последую-
щие стадии ориентируются на сырьевые базы в
сочетании с центрами машиностроения — очистка
чернового металла от вредных примесей (про-
дукт — рафинированный металл) и производство
сплавов и проката.
Металлургические базы. На размещение МК
большое влияние оказывают: а) особенности ис-
пользуемого сырья (руды); б) применяемый для
получения металла вид энергии; в) география сы-
рьевых и энергетических источников.
Металлургические предприятия (МП) по террито-
рии страны распределены крупными группами.
Группа МП, использующая общие рудные или топ-
ливные ресурсы и обеспечивающая главные потреб-
ности хоз-ва страны в металле, называется основной
металлургической базой (МБ). Выделяются 3 МБ:
1) Центральная. Создается на железных рудах
КМА и Кольско-Карельского р-на, больших запасах
металлолома. Коксующийся уголь Печорского бассей-
на не покрывает потребности, и поэтому используется
уголь Кузбасского и Донецкого бассейнов. Центры —
Череповец, Липецк, Старый Оскол. На северо-западе,
в Кольско-Карельском р-не, из местных руд произво-
дят никель (Мончегорск) и алюминий (Волхов, Канда-
лакша). В Московской обл. — предприятия по перера-
ботке лома цветных металлов (Подольск), производству
урана (Электросталь);
2) Сибирская. В ее составе выделяют р-ны:
а) Южно-Сибирский — развивается на угле Куз-
нецкого бассейна и месторождениях железной
руды Приангарья и Горной Шории. Это крупней-
ший производитель алюминия из местного (ачин-
ского) и уральского глинозема. Центры — Братск,
Красноярск, Саяногорск, Шелехово. Ведется добы-
ча и переработка полиметаллических руд (Кузбасс,
Забайкалье). В перспективе — использование меди
Забайкалья (Удокан); б) Северо-Сибирский — раз-
вивается на разработке богатейших залежей медно-
никелевых руд (Норильск). Часть перерабатывает-
ся на месте, а часть — на предприятиях Кольского
п-ва и Красноярска;
3) Дальневосточная. Планируется в Южной
Якутии, где есть близость высококачественных же-
лезных руд (Таежное) и коксующихся углей (Южно-
Якутский бассейн). Добыча золота, олова, германия
и др. ЦМ ведется на Дальнем Востоке несколько де-
сятилетий. С распадом СССР существовавшая ранее
единая система взаимодействующих МБ прекратила
свое существование.
Проблема металлургии заключается в необходи-
мости перевооружения металлургических комбина-
тов и использования огромных запасов металлоло-
ма, что потребует строительства мини-заводов с ис-
пользованием современных технологий.
Химико-лесной комплекс (ХЛК)
Ведущей отраслью ХЛК является химическая
пр-ть (ХП). Особенности ХП: 1) создает новые мате-
риалы, которые превосходят по многим качествам
натуральные продукты; 2) имеет большие возмож-
ности комбинирования (химтехнология позволяет
комплексно использовать сырье, получая из одних и
тех же видов сырья различные продукты; 3) обладает
обширной сырьевой базой: все виды горючих ископа-
емых, древесина, вода, воздух, производственные от-
ходы. Однако основным сырьем становятся продукты
нефтепереработки и коксования угля.
Состав химико-лесного комплекса
Продукция химической пр-ти:
1 — бытовая и фотохимия; 2 — изделия из пластмасс;
3 — производство минеральных удобрений (калийные,
фосфатные, азотные); 4 — производство полимерных
материалов (синтетический каучук, хим. волокна,
синтетические смолы); 5 — производство кислот,
щелочей, солей; 6 — производство органич. кислот,
спиртов; 7 — добыча серы, солей, карбонатного сырья
Продукция лесной пр-ти:
1 — целлюлоза; 2 — бумага; 3 — картон;
4 — древесные плиты; 5 — мебель
Предприятия ХП нужно располагать с учетом
высокой энерго- и водоемкости производств, и от-
рицательного воздействия на среду.
429
ГЕОГРАФИЯ
Выделяются 4 химико-лесные базы:
1) Центральная — ресурсодефицитная; сфор-
мировалась с ориентацией на огромный потреби-
тельский спрос. Здесь производят каучук и шины
(Ярославль, С.-Петербург), хим. волокно (Центр),
пластмассы (Подмосковье, С.-Петербург), сложные
удобрения (Тульская, Московская, Ленинградская
обл.). Во всех крупных городах действуют мебель-
ные ф-ки;
2) Северо-Европейская — обладает богатейшими
запасами химического сырья (Хибинские апати-
ты), леса, топливно-энергетических и водных ре-
сурсов. В перспективе — дальнейшее развитие ХП
возможно за счет глубокой переработки местных
ресурсов нефти и газа. Крупные лесоперерабаты-
вающие предприятия производят бумагу и целлю-
лозу (Кондопога, Сегежа), пиломатериалы и дре-
весные плиты (Архангельск, Сыктывкар);
3) Волго-Уральская — наиболее сбалансирован-
ная по разнообразию и пропорциям запасов
сырья, комбинации и мощи возникших произ-
водств. ХЛК по масштабам — крупнейший в Рос-
сии (соответственно 30% и 50% производства
хим. и нефтехим. продукции, 13% продукции
лесной пр-ти). Химкомплексы: Соликамско-Берез-
никовский, Уфимско-Салаватский, Самарский
(минеральные удобрения, сода, каучук, пластмас-
сы). Бумажная пр-ть — Краснокамск, Пермь.
Дальнейшее развитие ограничено экологическим
фактором, т.к. интенсивно загрязняются воздуш-
ный и водный бассейны;
4) Сибирская — перспективная. По запасам и
разнообразию ресурсов превосходит Волго-Ураль-
скую. Хим. переработке подвергаются нефть, газ и
уголь Западной Сибири, соли (Усолье Сибирское),
лес. Особенно интенсивно развиваются нефтехимия
(Тобольский и Томский химкомплексы, Омск, Ан-
гарск), углехимические (представлены в Кемерово
и Черемхово) и лесопромышленные производства
(Красноярск, Братск, Усть-Илимск).
Проблемы, требующие неотложного решения:
а) старое оборудование (средняя степень износа —
50%); б) слабо развиты наиболее современные от-
расли (химия органического синтеза и полимеров);
в) нерациональное использование лесных ресурсов;
г) низкое качество производимой продукции.
Агропромышленный комплекс (АПК)
АПК — совокупность взаимосвязанных отрас-
лей хозяйства, участвующих в производстве, пере-
работке сельскохозяйственной продукции и доведе-
нии ее до потребителя.
Ведущей отраслью АПК является сельское хоз-
во, которое отличается от остальных отраслей ма-
териального производства: а) сезонностью произ-
водства продукции; б) на его развитие оказывают
воздействие природные условия; в) земля — одно-
временно средство труда и предмет труда. Сельско-
хозяйственные угодья составляют 218 млн га (13%
площади земли). Значительная часть из них —
переувлажненные или засушливые территории. В
связи с этим огромное значение имеет мелиорация
(улучшение) земель.
Структура АПК
Земледелие (растениеводство). Отраслевой со-
став — сложный из-за большого разнообразия куль-
турных растений (зерновые, бахчевые, овощи, цит-
русовые и т.д.). География отраслей земледелия за-
висит от: а) наличия земель, пригодных для пашни,
их плодородия; б) климатических условий; в) биоло-
гических особенностей с.-х. культур. Основную
часть продукции дает полеводство. Его основная от-
расль — зерновое хоз-во, в котором важнейшая
культура (44% сбора) — пшеница: яровая — степи
Поволжья, Урала, Сибири и Нечерноземье; ози-
мая — южные районы (Северный Кавказ). Техничес-
кие культуры — растения, используемые как сырье
для отдельных отраслей промышленности. Эти
культуры трудоемки и размещаются очагами: посе-
вы льна — на северо-западе Европейской части Рос-
сии, подсолнечник — в Центральном Черноземье и
на Северном Кавказе. Садоводство и виноградарство
как крупные отрасли земледелия представлены
только в южных р-нах.
Животноводство. Отрасли животноводства: 1) ско-
товодство — дает самый большой объем продукции
(в т. ч. 2/б мяса) и имеет наибольшую численность по-
головья. Основная продукция — мясо, молоко; 2) сви-
новодство р/з мяса) — наиболее развито в зонах зер-
нового хоз-ва и картофелеводства, а также вблизи
крупных городов и центров пищевой пр-ти; 3) овцевод-
ство — имеет большое народнохозяйственное значе-
ние (шерсть — сырье для текстильной пр-ти). Районы
овцеводства — полупустыни и горные территории;
4) птицеводство — главные зерновые р-ны, а также
вблизи крупных городов; 5) коневодство — Северный
Кавказ, юг Урала; 6) оленеводство — крайний север
Сибири и Дальнего Востока.
Отрасли, обеспечивающие АПК техникой, удоб-
рениями, комбикормами, определяют общий уро-
вень интенсификации АПК. Центры производства
с.-х. техники приближены к р-нам потребления:
зерноуборочные комбайны производят в Ростове-на-
Дону, Красноярске, льноуборочные и картофелеубо-
рочные — в центральных районах (Рязань, Тула).
Отрасли пищевой и легкой пр-ти АПК развиты
недостаточно. Основное назначение пищевой пр-
ти — производство продуктов питания. Закономер-
ности размещения: 1) к р-нам производства с.-х.
сырья, использующим необработанное сырье, при-
урочены рыбная, крупяная, маслодельная, сахар-
ная, чайная, консервная пр-ть; 2) к р-нам потребле-
ния готовой продукции тяготеют отрасли, исполь-
зующие сырье, прошедшее переработку, — мака-
ронная, кондитерская, хлебопекарная и др.
Экономическая и социальная география
430
Особенности легкой пр-ти: а) продукция непо-
средственно влияет на уровень жизни людей;
б) трудоемкая отрасль, в которой заняты преиму-
щественно женщины; в) размеры предприятий не-
велики и не требуют много энергии и воды. Ос-
новные группы, отраслей легкой пр-ти по особен-
ностям их размещения: 1) отрасли по первичной
переработке сырья (ориентация на сырье); 2) текс-
тильная пр-ть (ориентация на сырье и потребите-
ля); 3) швейная и обувная пр-ть (ориентация на
потребителя). Уровень развития недостаточен, т.к.
качество и количество выпускаемых товаров не
соответствуют мировым стандартам и спросу.
Инфраструктурный комплекс
(сфера услуг)
Инфраструктурный комплекс (ИСК) объединя-
ет отрасли хоз-ва, производящие разнообразные ус-
луги. Услуги — особый вид продукции, которая по-
требляется не в виде вещи, а в форме деятельности.
Классификация услуг
Виды услуг:
1 — торговля; 2 — общественное питание;
3 — жилищно-коммунальные;
4 — бытовое обслуживание; 5 — транспорт; в — СВЯЗЬ
Виды услуг:
1 — образование; 2 — культура; 3 — здравоохранение;
4 — физическая культура;
б — государственное управление; 6 — оборона;
7 — охрана общественного порядка
ИСК подразделяется на 2 самостоятельные части:
коммуникационную систему и сферу обслуживания.
Коммуникационная система включает транс-
порт и связь, основная задача которых — переме-
щение в пространстве информации, энергии,
людей и разнообразных веществ.
Связь
Основная задача связи — передача информаций.
Россия не входит в глобальную систему связи из-за
отсутствия необходимого количества линий и отсут-
ствия современных видов связи внутри страны. По
уровню телефонизации Россия уступает Италии в 7
раз, США — 6,5, ФРГ — 3,5 раза.
Необходима реализация международного проек-
та прокладки трансроссийской артерии оптико-во-
локонной связи протяженностью 18 тыс. км, кото-
рая в перспективе может стать составной частью ми-
ровой системы (Япония—Находка—Москва—Евро-
па).
Радиофикация в России занимает среднее место
среди развитых стран. Телевидение (ТВ) — вещанием
охвачено 90% населения страны. По обеспеченности
телевизорами Россия занимает одно из ведущих мест,
а в области многоканального и спутникового ТВ усту-
пает всем развитым странам мира; отстает и в разработ-
ке ТВ высокой четкости.
Транспорт
Основные задачи: 1) обеспечение связей между от-
дельными отраслями и р-нами страны; 2) своевремен-
ное обеспечение потребностей народного хоз-ва и насе-
ления в перевозках; 3) повышение экономической эф-
фективности работы транспорта.
Виды транспорта
Сухопутный
железнодорожный
автомобил ьный
Водный
морской
речной
Воздушный
авиационный
Трубопроводный
нефтепроводы
газопроводы
Транспортная система — совокупность всех
видов транспорта, объединенных транспортными уз-
лами, т.е. пунктами, в которых сходится несколько
видов транспорта и осуществляется обмен грузами
между ними.
Сухопутный транспорт. Железнодорожный
(ж/д) — ведущий в транспортной системе России.
География железных дорог (ж.д.): 1) в Европей-
ской части конфигурация ж.д. представляет собой
кольцо, центр которого — Москва. От нее отходят в
разные стороны радиусы к С.-Петербургу, Смолен-
ску, Нижнему Новгороду; 2) на восток от Европей-
ского кольца количество широтных магистралей
(к Екатеринбургу, Челябинску, Оренбургу) резко
431
ГЕОГРАФИЯ
уменьшается. После распада СССР участки широт-
ных ж/д магистралей — Транссибирской, Средне-
Сибирской, Южно-Сибирской — оказались за преде-
лами России. Единственно российский участок Ека-
теринбург—Тюмень—Омск не в состоянии обеспе-
чить все нарастающую нагрузку.
Важнейшая задача — строительство новых ж.д.
на востоке России. Построена Байкало-Амурская
магистраль, начато строительство Амуро-Якутской
(Беркакит—Томмот—Якутск), планируется продол-
жение на восток Печорской (Салехард—Воркута—
Коноша).
Современный этап развития характеризуется
электрификацией ж.д., благодаря которой увеличива-
ется пропускная способность в 2 раза. Особое направ-
ление НТП — создание высокоскоростных ж/д маги-
стралей.
Автомобильный — один из самых дорогих видов
транспорта. Дальние перевозки осуществляются в се-
верных и восточных р-нах, горах Кавказа, где отсут-
ствует другой вид транспорта.
География автодорог схожа с географией ж/д ма-
гистралей. Крупнейшие дороги (12) радиусами рас-
ходятся от Москвы к С.-Петербургу, Симферополю,
Бресту, Челябинску. В настоящее время завершает-
ся строительство участка дороги, соединяющей ев-
ропейскую часть России с Дальним Востоком.
Направления развития автодорожного транс-
порта: а) прокладка новых магистралей; б) стро-
ительство дорог в сельской местности; в) совершен-
ствование выпускаемых моделей автомобилей и
автобусов; г) увеличение значения автотранспорта с
дизельным двигателем.
Водный транспорт. Морской транспорт (МТ). МТ
имеет огромное значение. Из-за распада СССР воз-
можности страны для использования МТ в междуна-
родной торговле и во внутренних перевозках резко
ухудшились. Хоз-во МТ: флот, порты, судоремонт-
ные з-ды. По тоннажу занимает 7-е место после Ли-
берии, Панамы, Японии, Норвегии, США и Греции.
Крупных портов — 11, а всего 39, что недопустимо
мало.
В грузообороте МТ главное значение принадле-
жит портам: а) Тихоокеанского бассейна, которые
снабжают товарами северо-восток страны, осущест-
вляют внешнеторговые связи со странами Азии и
Австралией; б) Балтийского бассейна, обеспечиваю-
щим внешние связи со странами Европы и Америки;
в) Черноморского бассейна, обеспечивающим экс-
порт нефти (грузооборот сократился в связи с паде-
нием добычи нефти); г) Северного бассейна, по
морям которого проходит Северный морской путь,
обеспечивающий снабжение р-нов Крайнего Севера.
Речной транспорт (PT). РТ огромное значение
имеет там, где протекают многоводные реки; по рекам
экономичны перевозки объемных грузов (леса, нефти,
хлеба, стройматериалов). Волго-Камский бассейн —
стержень Единой глубоководной системы Европей-
ской части России.
Перспективы развития водного транспорта:
а) реконструкция важнейших каналов; б) стро-
ительство новых морских и речных портов; в) рас-
ширение географии смешанных перевозок (река—
море) внутри страны и на международных линиях.
Воздушный и другие виды транспорта. Авиаци-
онный транспорт (АТ). Главная специализация
АТ — перевозка на дальние расстояния пассажиров.
Это единственный вид транспорта, охватывающий
перевозками почти все р-ны страны.
Трубопроводный транспорт (ТП). По величине
выполняемой работы ТП приближается к ж/д транс-
порту. По трубопроводам передается 97% нефти. В
перспективе возможна транспортировка с помощью
воды в измельченном виде твердых материалов
(уголь, руда).
Сфера обслуживания (СО)
СО имеет сложный состав, в котором важное
значение принадлежит рекреационному хоз-ву. В
России насчитывается 7,5 тыс. учреждений отдыха,
десятки тысяч культурно-исторических памятни-
ков, тысячи источников минеральных вод и лечеб-
ных грязей. Основная часть рекреационных учреж-
дений размещается в Европейской части страны.
Выделяются р-ны, образовавшиеся: а) на основе
природных ресурсов и условий; б) вокруг крупных
городов; в) вокруг ценных культурно-исторических
объектов.
Специализация рекреационных р-нов может
быть санаторной, курортной, туристической. По-
требности населения в организации отдыха и лече-
ния удовлетворяются на 50%.
Территориальная организация
и районирование России
Межрайонное географическое разделение
труда — хозяйственная специализация отдельных
территорий, которые производят продукцию для
других р-нов страны.
На основе специализации территории, которая
складывается исторически, формируются эконо-
мические р-ны — крупные компактные части
территории страны, охватывающие несколько
единиц административно-территориального деле-
ния России. Экономические р-ны отличаются:
а) хозяйственной специализацией и сочетанием ее
отраслей; б) особенностями исторического разви-
тия хоз-ва; в) географическим положением; г) при-
родными и трудовыми ресурсами.
Экономическая и социальная география
432
На территории России по совокупности природ-
ных и хозяйственных признаков выделяются 9
экономических р-нов в пределах Западного и Вос-
точного макрорегионов: I. Центральная Россия;
II. Северо-Западная Россия; III. Европейский Се-
вер; IV. Урал; V. Поволжье; VI. Европейский Юг;
VII. Западная Сибирь; VIII. Восточная Сибирь;
IX. Дальний Восток.
В пределах экономических р-нов выделяются
территориально-производственные комплексы
(ТПК) — взаимосвязанное сочетание различных
предприятий и расселения на компактной террито-
рии, которое может дать экономию средств, повы-
сить производительность труда, обеспечить решение
экологических проблем.
Западный макрорегион
(Европейская Россия)
Центральная Россия
В состав Ц. России входят 3 экономических р-на:
Центральный, Волго-Вятский и Центрально чер-
ноземный. Административно-территориальные еди-
ницы Цен, экон, р-на: Москва (город федерального
значения) и 12 областей (Московская, Смоленская,
Брянская, Калужская, Рязанская, Орловская,
Тульская, Владимирская, Ивановская, Костром-
ская, Ярославская, Тверская).
Административно-территориальные единицы
Волго-Вят. экон, р-на: 3 республики (Марий-Эл,
Мордовия, Чувашия) и 2 области (Нижегородская,
Кировская).
Административно-территориальные единицы
Ц.-Черн. экон, р-на: 5 областей (Липецкая, Кур-
ская, Тамбовская, Воронежская, Белгородская).
ЭГП. Выгодное положение на водоразделах
Волги, Днепра, 3. Двины и Дона; равнинность тер-
ритории благоприятна для интенсивного заселения
и освоения под сел. хоз-во; густая сеть железнодо-
рожных магистралей.
Природные ресурсы. Основное богатство Ц. Рос-
сии — железная руда Курской магнитной анома-
лии (КМА), земельные ресурсы, на севере — лес,
водные ресурсы.
Население. В национальном составе преоблада-
ют русские, и только на востоке в республиках ком-
пактно проживают марийцы, чуваши и мордва. Гос-
подствует городское население: насчитывается 364
города и свыше 600 поселений городского типа. На-
чались процессы переселения жителей зоны Севера
в нечерноземные области, формирования фермер-
ских хоз-в.
Экономика. Специализация — наукоемкое ма-
шиностроение, в меньшей степени химическая, ме-
таллургическая, лесная, а также легкая (текстиль-
ная) пр-ть.
Машиностроительный комплекс выпускает раз-
нообразную продукцию для всей страны. Продук-
ция точного машиностроения (станки, электроника,
радиоэлектроника, приборостроение, вычислитель-
ная техника) составляет 1/г продукции страны. Доля
транспортного машиностроения (автомобили, само-
леты, речные и морские суда, оборудование для ж/д
транспорта) в производстве страны составляет г/з.
Комплекс предприятий, производящих кон-
струкционные материалы:
— черная металлургия развивается на базе
крупнейших в мире ресурсов КМА. Главные метал-
лургические центры — Липецк, Старый Оскол,
Тула;
— химическая пр-ть производит каучук, шины
(Ярославль), хим. волокна (Ц. р-н), пластмассы;
минеральные удобрения (Подмосковье);
— лесная, деревоперерабатывающая, целлюлоз-
но-бумажная пр-ть представлены на севере и севе-
ро-востоке Ц. России.
Текстильная пр-ть использует в основном при-
возное сырье и хим. волокна. Главные центры —
Москва, Иваново.
ТЭК использует гл. обр. топливо и энергию дру-
гих р-нов, а из местных — бурый уголь, торф, гид-
роресурсы Волги, Свири и Волхова и электроэнер-
гию ТЭС, ГЭС, АЭС (Нововоронежская, Тверская,
Курская, Смоленская).
В АПК по специализации выделяются 3 района:
1) южный — приурочен к черноземным почвам; ос-
новная продукция — зерно, подсолнечник, карто-
фель, сахарная свекла, мясо, молоко, яйца; пище-
вая пр-ть (мукомольная, маслобойная, свеклоса-
харная, табачная, мясная) создана на базе сел. хоз-
ва; 2) междуречье Оки и Волги; преобладает приго-
родное сел. хоз-во и мощная пищевая пр-ть; 3) се-
веро-западный — р-н льноводства и молочного жи-
вотноводства.
Транспортный комплекс служит для обеспече-
ния экономики Ц. России и ее городов сырьем и топ-
ливом. Густая сеть железных и автомобильных
дорог имеет радиально-кольцевой характер. Постро-
ена скоростная ж.д. Москва — С.-Петербург; водные
перевозки осуществляются по Волге, Волго-Балтий-
ской системе и каналу им. Москвы; крупнейшая
система авиалиний расходится от Москвы.
Формируется туристско-экскурсионная отрасль.
Промышленные узлы сосредоточены вдоль
транспортных путей в местах пересечения их коль-
цевыми трассами.
Северо-Западная Россия
Административно-территориальные единицы С.-З.
России: Ленинградская, Новгородская, Псковская
обл., С.-Петербург (город федерального значения),
Калининградская (анклав).
ЭГП выгодное, что определяется выходом в море
(Балтийское), наличием крупнейшего порта на Бал-
тике (С.-Петербург) и пограничным положением.
Природные ресурсы. Водными ресурсами обес-
печена (многоводные реки, 7 тыс. озер), а запасы
минеральных — незначительны.
Население в основном составляют русские, жи-
вущие в городах.
Экономика. Специализация — многоотраслевое
машиностроение, связанное с оборонным комплек-
сом. Продукция: морские суда, оптическое и элек-
тронное оборудование, турбины и генераторы, обо-
рудование для АЭС.
Цветная металлургия и передельные заводы
черной металлургии тесно связаны с машинострое-
нием.
433
ГЕОГРАФИЯ
Развиты химическая, лесная, легкая и пищевая
пр-ть.
ТЭК использует нефть и газ с европейского Се-
вера, Поволжья и 3. Сибири. Электроэнергия вы-
рабатывается на маломощных ТЭС, ГЭС и АЭС
(Финский залив).
АПК специализируется на молочно-мясном жи-
юпноводстве, льноводстве и пригородном сел. хоз-
к (овощн и птицеводство).
Европейский Север
Административно-территориальные единицы ев-
ропейского Севера: 2 республики (Коми, Карелия),
автономный округ (Ненецкий), 3 области (Мурман-
ская, Архангельская, Вологодская).
ЭГП. Территория омывается Белым и Баренце-
вым морями, граничит с Финляндией и Норвегией.
Хорошо связана транспортными путями с цент-
ральными районами России.
Природные ресурсы. Богат топливными (нефть,
газ, уголь, торф, сланцы), лесными, водными ре-
сурсами. Имеются крупные запасы горно-химичес-
кого сырья (апатиты — Кольский п-ов, соли —
Коми), а также сырья для цветной (нефелины, бок-
ситы, медно-никелевые руды) и черной металлур-
гии.
Население. Плотность — низкая, особенно в
Ненецком авт. округе; преобладает доля городско-
го населения.
Экономика. Специализация — лесная, дерево-
обрабатывающая и целлюлозно-бумажная пр-ть:
Заготавливается V4 древесины, V5 пиломатериалов
! и производится V2 объема газетной бумаги России.
; Гл. центры лесопиления и целлюлозно-бумаж-
ной пр-ти: бассейн р. Сев. Двина, вдоль Беломор-
ско-Балтийского канала и по трассе ж. д. Волог-
да—Архангельск—Котлас—Ухта.
Цветная металлургия представлена начальны-
ми и основными стадиями циклов (Кольско-Карель-
екая часть р-на: Кандалакша, Надвоицы — алюми-
ниевые з-ды, Мончегорск — медно-никелевый).
Химическая пр-ть представлена горно-химичес-
ким комбинатом на Кольском п-ове.
Машиностроение. Основная продукция — обо-
рудование для лесной, целлюлозно-бумажной и др.
(отраслей (Вологда, Петрозаводск).
АПК развит слабо. Молочное животноводство
и маслоделие характерны для бассейнов Сев.
'Двины и Сухоны. Льноводство представлено на
, юге европейского Севера. Оленеводство — на севе-
|ре в тундровой зоне.
Перспективы развития: на северо-востоке —
.нефтяные и газовые промыслы, открыты крупней-
шие ресурсы на шельфе Баренцева моря; ведутся
проектные работы по освоению Штокмановского
месторождения газа; формируется Тимано-Печор-
екий ТПК на базе нефти, газа, угля и леса.
Европейский Юг (Северный Кавказ)
Административно-территориальные единицы:
Краснодарский край, Ставропольский край, Рос-
товская обл., 9 республик (Адыгея, Карачай, Чер-
кесия, Кабарды, Балкария, Сев. Осетия, Ингуше-
тия, Чечня, Дагестан).
ЭГП — особенность обусловлена ролью Северно-
го Кавказа в обеспечении геополитических интере-
сов России (единственный р-н, обеспечивающий
выход страны к Азовскому и Черному морям, гос-
вам Закавказья).
Природные ресурсы. Наибольшее значение
имеют агроклиматические, рекреационные, гидро-
и геотермальные ресурсы, руды цветных металлов
(полиметаллические, вольфрамовые и молибдено-
вые), нефть, природный газ.
Население. Характерная черта — многонацио-
нальный состав, высокая плотность населения.
Экономика. Основные отрасли, имеющие обще-
государственное значение: АПК, машинострои-
тельный комплекс, ТЭК, курортно-туристический
комплекс.
АПК. В растениеводстве главные с.-х. культу-
ры — озимая пшеница (Сальские степи, Ставро-
полье), кукуруза (предгорные и горные р-ны), рис
(низовья рек); технические культуры — подсо-
лнечник (Краснодарский край), табак (Черномор-
ское побережье); виноградарство (Нижний Дон,
Дагестан, Черноморское побережье). Животновод-
ство — многоотраслевое; тонкорунное овцеводст-
во (Ростовская обл., Ставропольский край, равни-
ны Дагестана).
Отрасли, перерабатывающие с.-х. продукцию:
овоще-фруктовые, масло-жировые; производство
муки, круп, мясной продукции.
Машиностроительный комплекс представлен
металлоемким производством: атомное машино-
строение (Волгодонск), производство электровозов
(Новочеркасск), приборо-, станкостроение, с.-х. ма-
шиностроение (зерноуборочные комбайны, машины
для возделывания винограда, табака и др.).
ТЭК обеспечен собственными ресурсами: нефть,
газ (предгорная полоса), уголь (Донецкий уголь-
ный бассейн), гидроресурсы горных рек. Имеются
ТЭС, ГЭС, АЭС (Ростовская).
Курортное хоз-во имеет общегосударственное
значение (Пятигорск, Сочи, Анапа, Минводы и др.).
Урал
Административно-территориальные единицы: 2
республики (Башкортостан и Удмуртия), Коми-
Пермяцкий автономный округ и 4 области (Свер-
дловская, Оренбургская, Челябинская и Курган-
ская).
ЭГП. Расположен вдоль восточной оконечности
Европейской части России, на «стыке» природных
и экономических зон, что исключительно выгодно,
т.к., соединяя экономические зоны страны, обеспе-
чивает бесперебойность ее внутренних связей и
экономическое единство.
Природные ресурсы разнообразны, т.к. приуро-
чены к различным тектоническим структурам. За-
пасы руд черных и цветных металлов, нефти в на-
стоящее время истощаются. Большое количество
сырья и топлива ввозится. Обнаружены новые за-,
лежи руд на С. Урале. Водные ресурсы — важная
проблема, т.к. имеется большое количество водо-
емких и загрязняющих воду производств.
Экономическая и социальная география
484
Население расположено в пределах основной
зоны расселения и хозяйственного освоения. Плот-
ность населения в 3 раза выше средней в России.
Преобладает городское население. Трудовыми ре-
сурсами обеспечен недостаточно, но квалификация
их — высокая.
Для крупных промышленных городов, которые
расположены в межгорных котловинах, особенно
остры экономические проблемы.
Экономика. Типично промышленный р-н, по ве-
личине производимой продукции занимает 2-е место
среди р-нов страны. Насыщенность промышленнос-
тью в 3 раза больше общероссийской. Здесь располо-
жены крупнейшие центры научно-технического
прогресса и промышленные узлы (Уфа, Пермь, Ека-
теринбург, Челябинск и др.).
Уральская промышленность в значительной
степени определялась производством военной про-
дукции, поэтому в настоящее время характерны
острые проблемы, вызванные конверсией.
Основа уральского хозяйства — 2 взаимосвя-
занных комплекса: конструкционных материалов
и машиностроительный.
Черная металлургия — старейшая отрасль р-на,
которая развивается преимущественно на привоз-
ном сырье: коксующийся уголь (Кузбасс, Караган-
да). РУДа (на 50% ввозится из КМА и Кустаная).
Основные металлургические комбинаты — Нижне-
тагильский, Магнитогорский, Челябинский, Орско-
Халиловский.
Цветная металлургия развивается на значи-
тельной доле привозного сырья. Выплавляются алю-
миний, никель, магний, цинк. Медная пр-ть (Крас-
ноуральск, Медногорск) имеет ведущее значение: по
выплавке меди этот р-н занимает 2-е место в России.
Химическая пр-ть — ведущая отрасль. Значите-
лен выпуск минеральных удобрений: калийных (Бе-
резники, Соликамск), фосфорных (Пермь). Имеются
предприятия содовой пр-ти (Березники, Стерлита-
мак), коксохимии (Березники, Губаха), нефтехимии
(Уфа, Стерлитамак, Пермь), газохимии (Оренбург) и
лесохимии.
Лесная пр-ть представлена целлюлозно-бумаж-
ным производством.
Машиностроительный комплекс представлен
металлоемким тяжелым, транспортным и энергети-
ческим машиностроением (Екатеринбург, Нижний
Тагил, Челябинск). Такие предприятия тяготеют к ме-
таллу и мощным ж/д магистралям. Машиностроение
Предуралья и Зауралья менее металлоемкое.
АПК базируется на производстве зерна и разви-
том животноводстве. География сел. хоз-ва: в се-
верных и горных р-нах встречаются только очаги
земледелия и животноводства. В Предуралье разви-
ты льноводство и молочно-мясное животноводство.
На юге р-на — зерновое с мясо-молочным животно-
водством. Имеются крупные з-ды по производству
продукции для АПК. Тракторы выпускаются в Че-
лябинске, животноводческая техника — в Перми.
Поволжье
Административно-территориальные единицы: 2
республики — Татарстан (Казань), Калмыкия
(Элиста), 6 областей (Астраханская, Волгоградская,
Саратовская, Пензенская, Ульяновская, Самар-
ская).
ЭГП. Положение между Центральной и Азиат-
ской Россией очень выгодное, т.к. находится на
путях, по которым топливо и сырье поступают с
востока в Европейскую часть страны, а изделия об-
рабатывающей пр-ти — в обратном направлении.
Поволжье удалено от морей Мирового океана, но
связь с Азовским и Балтийским морями осущест-
вляется по Волго-Донскому каналу и Волго-Бал-
тийскому водному пути.
Природные ресурсы. Из всего многообразия ре-
сурсной базы р-на особо выделяются агроклимати-
ческие ресурсы, нефть, газ, поваренная соль и
рыба.
Население. Наиболее заселенный и освоенный
р-н России. Средняя плотность в 3 раза выше, чем
в России (исключение — Калмыкия: 4,3 чел./км2).
Характеризуется многонациональным составом, 1
котором преобладают русские (70%). Коренные
жители — татары (16%), чуваши (3%), марийцы,
мордва (2%).
Экономика. Ядро хоз-ва составляют несколько
тесно взаимосвязанных межотраслевых комплек-
сов: машиностроительный, конструкционных ма-
териалов, ТЭК.
Машиностроительный комплекс — ведущая
отрасль хоз-ва, з-ды которой сосредоточены в про-
мышленных узлах (Самара, Саратов, Волгоград и
др.). Основная продукция — автомобили (з-Д
«ВАЗ» в Тольятти), вездеходы (з-д «УАЗ» в Улья-
новске), большегрузные автомобили (Камск), трол-
лейбусы (Энгельс).
В комплексе конструкционных материалов
ведущей является химическая пр-ть. Она пред-
ставлена горно-химической, добывающей серу, по-
варенную соль, химией органического синтеза, а
также производством и переработкой полимерных
материалов (продукция — каучук и полиэтилен,
удобрения и кино-, фотопленка, резиновые изде-
лия и бытовая химия). Нижнекамский нефтехи-
мический комбинат — крупнейший производи-
тель каучука и изделий из него. Города Тольятти,
Волжский, Самара — крупные центры химичес-
кой пр-ти.
В ТЭК ведущим звеном является добыча нефти.
Поволжье — важнейший район нефтеперерабаты-
вающей пр-ти России и специализируется на про-
изводстве электроэнергии. Волжские ГЭС были ос-
новой для создания энергосистемы Европейской
части России. Построена Балаковская АЭС в Сара-
товской обл.
АПК имеет большое значение для всей России,
т.к. является зерновой житницей страны, круп-
нейшим производителем мяса, молока, шерсти,
масляничных культур (подсолнечник, горчица) и
продуктов пищевой пр-ти (мясной, маслобойной,
мукомольно-крупяной и др.). Кроме того, в Волге-
Ахтубинской пойме расположен овощебахчевой р-н
(арбузы, кабачки, помидоры), а к югу от Волгогра-
да — овцеводческое хоз-во.
Основа транспортного комплекса — Волжская
речная система и пересекающие ее ж. д. Важный
элемент транспортной системы — трубопроводный
и электронный транспорт.
1
435
ГЕОГРАФИЯ
Восточный макрорегион
Западная Сибирь
Административно-территориальные единицы: 2
автономных округа (Ямало-Ненецкий, Ханты-Ман-
сийский), республика Алтай, Алтайский край, 5
областей (Тюменская, Новосибирская, Омская,
Томская, Кемеровская).
ЭГП благоприятное благодаря транспортным
магистралям: ж/д (Транссибирская, Южно-Сибир-
ская, Средне-Сибирская и Северо-Сибирская, Тур-
кестано-Сибирская), трубопроводным. Р-н располо-
жен на границах Западного и Восточного регионов
и Казахстана.
Природные ресурсы: нефть, газ (Тюменская
обл.), уголь (Кузнецкий угольный бассейн), желез-
ные руды (Горная Шория), цветные металлы, соли,
лес, водные ресурсы.
Население. Северные территории слабо заселе-
ны и освоены. Основное население сконцентрирова-
но на юге р-на в лесостепной и степной зонах; пре-
обладает городское население. Города-«миллионе-
| ры» — Новосибирск, Омск, Барнаул, Новокуз-
нецк, Кемерово, Тюмень. Трудовые ресурсы огра-
ничены. Северные территории относятся к зоне Се-
вера, которая нормативна, т.е. все затраты оцени-
ваются в зависимости от суровости природы и уда-
ленности территории от освоенных р-нов. За счет
этого удорожание всех работ увеличивается в 2—5
раз.
Экономика. Гл. значение в хоз-ве р-на имеют
ТЭК (добыча нефти, газа, угля), комплекс кон-
струкционных материалов (химическая, металлур-
гическая, лесная пр-ть) и АПК.
По специализации хоз-ва север и юг р-на резко
различаются: на севере (Тюменская обл., север Омс-
кой и Томской обл.) формируется Западно-Сибир-
ский ТПК, основа хозяйственной специализации ко-
торого — нефтяная, газовая и лесная пр-ть; на юге
’ сформировался мощный Кузнецко-Алтайский ком-
плекс на основе угольных и рудных ресурсов, сел.
хоз-ва лесостепной зоны. Нефте- и газопроводы, про-
ложенные на запад России, в страны СНГ и Европы,
начинаются на севере этого р-на. Центр металлур-
гии — Новокузнецк, а химической пр-ти — Кемерово.
АПК. Сел. хоз-во ориентировано на производст-
во зерна.
Восточная Сибирь
Административно-территориальные единицы: 2
автономных округа (Эвенкийский, Красноярский),
2 области (Читинская, в ее составе Ачинско-Бурят-
ский автономный округ, Иркутская, в ее составе
Усть-Ордынский и Бурятский автономные округа),
3 республики (Бурятия, Тыва (Тува), Хакасия).
ЭГП. Удалена на огромное расстояние от океа-
нов (Атлантического и Тихого) и Европейской
части страны. Более % поверхности Вост. Сибири
занимают горы и плоскогорья. Реки представляют
собой крупнейшие в стране источники дешевой
гидроэнергии и воды.
Природные ресурсы отличаются большим богат-
ством — здесь сосредоточено 50% угольных ресур-
сов стран СНГ (Тунгусский, Канско-Ачинский,
Таймырский, Иркутский бассейны), разнообразны
месторождения цветных металлов: комплексные
медно-никелево-кобальтовые руды (р-н Нориль-
ска), медь (Удокан на трассе БАМа), полиметаллы
(низовья Ангары), олово, молибден, бокситы, нефе-
лины. Обнаружены запасы железных руд в долине
Ангары, Забайкалья, на юге Красноярского края.
Много нерудных ископаемых: графит, слюда, ас-
бест, поваренная и калийная соли. Крупные потен-
циальные запасы нефти и газа. Крупнейшие запа-
сы древесины.
Население размещено крайне неравномерно: ос-
новная часть проживает вдоль трассы Транссибир-
ской магистрали в лесостепных и степных котло-
винах. Преобладает городское население (72%).
Русские составляют 80% жителей. Коренное насе-
ление представлено бурятами, тувинцами, хакаса-
ми, эвенками, долганами. Трудовые ресурсы —
проблема этого региона.
Экономика включает добывающие производства
и электроэнергетику в ТЭК и формирующиеся на
их базе энергоемкие производства цветной метал-
лургии и химической пр-ти, а также лесную пр-ть.
Центры: алюминиевого производства — Братск,
Красноярск, Саяногорск, Шелехов; медно-никелево-
го — Норильск; химической пр-ти — Красноярск,
Ангарск, Усолье Сибирское; по переработке древеси-
ны — Братск, Красноярск, Усть-Илимск, Бай-
кальск.
ТПК сформировались на основе гидроэнергети-
ческих ресурсов Енисея и Ангары, запасов угля,
леса и различных руд: 1) Братско-Усть-Илимский
(2 ГЭС, алюминиевая, деревоперерабатывающая пр-ть,
добыча железной руды); 2) Иркутско-Черемховский
(добыча угля, ГЭС, химическая, лесная и машино-
строительная пр-ть).
Формируются ТПК: 1) Саянский (Саяно-Шушен-
ская ГЭС, машиностроение, энергоемкие производ-
ства, интенсивное сел. хоз-во); 2) Канско-Ачинский
(КАТЭК) (энергетика на базе угля, ГЭС, лесоперера-
батывающая, химическая, машиностроительная,
алюминиевая пр-ть); 3) Нижнеангарский (будет ис-
пользовать гидроэнергетические, лесные ресурсы
при разработке месторождений цветных металлов).
AJIK не удовлетворяет потребностей населения.
Сел. хоз-во: мясо-молочное, мясное скотоводство,
овцеводство, оленеводство (Енисейский Север), про-
изводство зерна (Минусинская котловина, Канско-
Ачинские и Забайкальские степи).
Перспективы развития: 1) конверсия оборонных
предприятий; 2) переход от создания ТПК ресурсно-
го типа к научно-производственным комплексам;
3) решение экологических проблем, которые вызва-
ны сосредоточением огромных карьеров и электро-
станций на небольшой территории. Это привело к
изъятию с.-х. земель (ГЭС), загрязнению воздуха,
накоплению отходов (золы), трудностям водоснаб-
же- ния; 4) развитие сферы услуг, особенно рекреа-
ционной и туристической.
Дальний Восток
Административно-территориальные единицы:
республика Саха, Хабаровский и Приморский
края, Еврейская автономная обл. (столица г. Биро-
Экономическая и социальная география
436
биджан), 4 области (Амурская, Сахалинская, Мага-
данская, в ее составе Чукотский автономный
округ, Камчатская, в ее составе Корякский авто-
номный округ).
ЭГП. Самый большой по площади р-н (занима-
ет J/2 площади Восточной зоны). Контрастен по
природным и экономическим условиям: а) удален
от обжитых р-нов страны; б) большая протяжен-
ность государственной границы с Китаем; в) омы-
вается водами Сев. Ледовитого и Тихого океанов;
г) в составе р-на — п-ова Камчатка, Чукотка и
островная область на Сахалине и Курилах.
Население. Долгое время оставался слабозаселен-
ным. За годы советской власти население выросло в
8 раз, но, несмотря на это, постоянно ощущается по-
требность в трудовых ресурсах. Интенсивность миг-
рации — самая высокая в стране. В настоящее время
характерен отток населения с севера. Преобладает го-
родское население.
Природные ресурсы слабо изучены, исключение
составляют цветные и редкие металлы (олово, зо-
лото, вольфрам, полиметаллы). Имеются алмазы,
уголь, нефть, газ, гидроэлектроресурсы, минераль-
ные ресурсы, богатства океана, лес, пушнина.
Экономика. Хозяйственная специализация р-на —
добывающие производства цветной металлургии,
лесная, рыбоперерабатывающая пр-ть. По природ-
ным и экономическим условиям выделяются зоны:
1) на юге заселены плодородные равнины Амурской
обл., Приморского и Хабаровского краев. Муссон-
ный климат обусловливает хорошие условия для
сел. хоз-ва и жизни людей. Вдоль Транссибирской
магистрали концентрируются пр-ть, население и
главные города. Формируются Южно-Якупгский
(уголь, электроэнергетика, металлургия) и Амур-
ский (вокруг Комсомольска-на-Амуре — центра ма-
шиностроения) ТПК; 2) в Магаданской обл. и рес-
публике Саха (Якутия) суровые условия севера за-
трудняют освоение территории. Основные транс-
портные оси — р. Лена и Северный морской путь;
3) на Тихоокеанском побережье, Камчатке, Сахали-
не, Курильских о-вах хозяйственное освоение сдер-
живается слабым развитием социальной сферы и
транспорта.
АПК. С.-х. житницы — Зейско-Вурейская и
Приханкайская низменности (производство зерна,
сои, картофеля, овощей, мяса). Пригородное хоз-во
развито в Приморье и близ крупных городов, оле-
неводство — на севере.
Перспективы развития: продолжено формиро-
вание ТПК, создание технополисов; на юге намече-
ны опережающее развитие топливной пр-ти,
электроэнергетики и машиностроения и конверсия
оборонной пр-ти.
Новые независимые государства
европейского Запада
Страны Балтии (Эстония, Латвия, Литва)
Общие черты европейского Запада. 1. Особен-
ности ЭГП (положение на западных рубежах Рос-
сии) обусловили прохождение транспортных маги-
стралей, соединяющих Россию со странами Цент-
ральной и Западной Европы. 2. Сходство природ-
ных условий. 3. Небольшие запасы природных ре-
сурсов. 4. Особенности населения: естественный
прирост — низкий; преобладают коренные нацио-
нальности; размещение по территории равномер-
ное; городское население преобладает; занятость в
народном хоз-ве и квалификация трудовых ресур-
сов высокая. 5. Общий тип хоз-ва — преобладает
пр-ть, основой которой является привозное сырье.
Дает 70% всей продукции. 6. Специализация сел.
хоз-ва — молочное, молочно-мясное скотоводство,
свиноводство и кормовое растениеводство.
Эстония (столица — г. Таллин) наиболее богата
полезными ископаемыми: горючие сланцы, фосфо-
риты, торф, стройматериалы.
Население. Самое малочисленное государство
(1,6 млн человек).
Экономика. Отрасли специализации: 1) маши-
ностроительный комплекс (радиоаппаратура,
электротехнические изделия, приборы, судоре-
монт, оборудование для сланцевой пр-ти); 2) лег-
кая пр-ть (хлопчатобумажные ткани) сформирова-
лась на привозных красителях, хлопке, шерсти.
ТЭК и химико-лесной комплекс развиваются на
основе добычи сланцев на северо-востоке Эстонии.
Часть сланцев сжигается на Эстонской и Прибал-
тийской ТЭС, а оставшиеся перерабатываются в
газ, фенол, смазочные масла, битум (Кохтла-Ярве).
АПК испытывает недостаток зерна и кормов, с.-х.
техники, удобрений. Представлено мясо-молочным
животноводством (юго-восток, северо-запад и цент-
ральные р-ны), беконным свиноводством (западные
р-ны).
Пищевая пр-ть работает на местном сырье, ее
продукция — изделия из мяса и молока.
Рыбная пр-ть. Рыбоперерабатывающие предпри-
ятия — на западе и северо-западе республики.
В территориальной структуре хоз-ва выделя-
ется полоса вдоль побережья Финского залива
(70% промышленного производства).
Латвия (столица — г. Рига) — наиболее разви-
тое в хозяйственном отношении государство Бал-
тии.
Экономика. Отрасли специализации: 1) маши-
ностроительный комплекс представлен транспорт-
ным машиностроением (судостроение, производст-
во автомобилей и ж/д вагонов), использующим
привозной металл и топливо. В настоящее время
первостепенное значение имеют радиопромышлен-
ность, приборостроение, производство средств
связи; 2) химико-лесной комплекс использует при-
возное сырье и древесину. Продукция — резина,
лаки (Рига), хим. волокна (Даугавпилс), бумага,
фанера, мебель; 3) легкая пр-ть (трикотаж, шерс-
тяные, шелковые и льняные ткани).
АПК. Специализация сел. хоз-ва на производст-
ве молока, бекона останется неизменной и в пер-
спективе.
Пищевая пр-ть: основные отрасли — мясо-мо-
лочная и рыбная.
Портовое хоз-во — крупнейшее среди стран
Балтии. Флот состоит из танкеров, рефрижерато-
ров и газовозов. Порты — Рижский, Вентспилс-
ский.
В территориальной структуре хоз-ва выделя-
ется Средняя Латвия (80% промышленной продук-
ции).
437
ГЕОГРАФИЯ
Литва (столица — г. Вильнюс) — самое крупное
по размерам и численности населения государство
Балтии. Главные природные богатства — источники
лечебных грязей, минеральные воды, курортные
р-ны (Друскининкай, Паланга).
Экономика. Основа хозяйства — АПК. Специа-
лизация сел. хоз-ва не отличается от других стран
Балтии, но объем продукции такой же, как у Эс-
тонии и Латвии вместе взятых.
Пищевая пр-ть представлена молочным, масло-
сыродельным, мясным производством. Использует
местное сырье и отличается широкой географией.
Рыбная пр-ть появилась в послевоенные годы
(Клайпеда).
Машиностроительный комплекс представлен
радиоэлектроникой, станкостроением и с.-х. маши-
ностроением.
ТЭК. Нефтеперерабатывающий з-д в г. Мажей-
кяй — единственный в Балтии. Электроэнергия
производится на ТЭС (96% выработки электроэнер-
гии), а также на АЭС (Игналинская).
Легкая пр-ть выпускает х/б и льняные ткани,
трикотаж, обувь.
Б территориальной структуре хоз-ва выделя-
ется юго-восток (промышленные узлы — Вильнюс,
Каунас).
Белоруссия (столица — Минск)
ЭГП. Располагается на западных рубежах Рос-
сии. Через Белоруссию проходят транспортные ма-
гистрали, соединяющие Россию со странами Запад-
ной и Центральной Европы. Следы древнего оледе-
нения удорожают строительство и ведение сел. хоз-
ва.
Природные ресурсы невелики; хозяйственное
значение имеют торф, калийная и поваренная
соли.
Население размещено сравнительно равномер-
но; максимальная его плотность в р-не Минска,
минимальная — в западной части страны. Нацио-
нальный состав: белорусы — 75%, русские —
12%, поляки — 4%, украинцы — 2%. Преоблада-
ет городское население; трудовыми ресурсами обес-
печена.
Экономика. Главная отрасль пр-ти — машино-
строение (станкостроение, электронно-вычисли-
тельная техника, автомобиле- и тракторостроение,
с.-х. машиностроение); центры — Минск, Гомель.
ТЭК. Крупнейшие ТЭС (8) работают на газе и
мазуте (нефть).
Химико-лесной комплекс. Развиты химические
и нефтехимические отрасли, производящие: поли-
меры, хим. волокно, пластмассы, синтетические
смолы (Могилев, Полоцк, Гродно), резину, шины,
минеральные удобрения.
Легкая пр-ть использует как местные, так и
привозные ресурсы; продукция — льняные
(Орша), хлопчатобумажные (Барановичи), шерстя-
ные ткани (Минск, Гродно).
АПК — крупнейший в хоз-ве страны. В живот-
новодстве преобладает молочно-мясное скотоводст-
во и свиноводство; в земледелии — зерновые куль-
туры (кормовые составляют продукции земледе-
лия).
Пищевая пр-ть. Основная специализация —
мясная, молочная, плодоовощеконсервная.
Транспортный комплекс: преобладает ж/Д
транспорт.
Основу территориальной структуры хоз-ва со-
ставляют крупнейшие города — Минск, Витебск,
Могилев.
Европейский Юго-Запад
Молдавия (столица — Кишинев)
Природные ресурсы. Основное богатство — по-
чвенно-климатические ресурсы, которые благо-
приятны для развития виноградарства, садоводст-
ва, огородничества.
Население — 4,4 млн человек. Преобладают
коренные жители — молдаване (64%); русские и
украинцы (соответственно 14% и 13%) составля-
ют значительную часть населения на левобережье
Днестра, а гагаузы — на юге страны. Наибольшая
плотность населения (более 100 чел./км2) харак-
терна для центральной холмистой территории.
АПК. Основная специализация — производство
скоропортящейся трудоемкой продукции: плодов,
овощей, винограда, эфиромасличных культур (со-
ставляет более 1/2 всей промышленной продукции
республики).
Пищевая пр-ть. Преобладают предприятия по
первичной переработке овощей и фруктов.
Отрасли, производящие оборудование для АПК
(садово-огородные тракторы, оборудование для пи-
щевой пр-ти), обеспечивают местные потребности
лишь на 10%.
Пр-ть представлена электротехнической, прибо-
ростроительной, обувной, кожевенной, шелкоткац-
кой, трикотажной и цементной. Созданы новые про-
изводства: искусственных кож, лаков и красок,
цветных телевизоров.
ТЭК представлен электроэнергетикой. Электро-
энергия вырабатывается на Дубоссарской ГЭС на
Днестре и Молдавской ГРЭС.
Основа территориальной структуры хозяйст-
ва — центральный р-н с промышленными центра-
ми: Кишинев, Бендеры, Тирасполь.
Украина (столица — Киев)
Крупнейший по численности населения (52 млн
человек) и объему производимой продукции сосед
России из числа стран нового зарубежья.
Природные ресурсы. По запасам и удобному
расположению выделяется Донецкий угольный
бассейн, месторождения железной руды Кривого
Рога. Разрабатываются керченские железные
руды (Крымский п-ов). Имеются крупные место-
рождения марганца (Никополь), ртути, никеля,
алюминия, титана, нефти, газа. Издавна добыва-
ется химическое сырье: поваренная соль (Дон-
басс), соли Сиваша различного состава, калийные
(Прикарпатье), природная сера (Львовская обл.),
известняк, каолин, мел. Водные ресурсы: рек
много, но они маловодны (исключение Днепр).
Поэтому гидроресурсы ограничены.
Экономическая и социальная география
438
В населении 75% составляют украинцы и
21% — русские. Распределено население неравно-
мерно: западные р-ны — густозаселенные (более
100 чел./км2), а в Полесье плотность населения
сравнительно невелика. Преобладает городское на-
селение (68%). Трудовыми ресурсами обеспечена,
но распределены они неравномерно.
Экономика. Государство с развитой пр-тью, сел.
хоз-вом, транспортом. Специализация: ТЭК, маши-
ностроительный комплекс, комплекс по производ-
ству конструкционных материалов и химических
веществ.
ТЭК. Основа — уголь (главный р-н угольной
пр-ти — Донбасс), а также газ, нефть (Кременчуг,
Херсон, Одесса). Электроэнергия вырабатывается
на ГЭС, ТЭС, АЭС. В настоящее время строитель-
ство многих АЭС прекращено из-за трагедии на
Чернобыльской АЭС.
Комплекс по производству конструкционных ма-
териалов: черная металлургия возникла на основе
выгодного сочетания коксующихся углей Донбасса и
руд Донецкого, Приазовского и Приднепровского
месторождений. Цветная металлургия производит
алюминий, титан, магний.
Для машиностроительного комплекса харак-
терны металлоемкие отрасли: производство метал-
лургического, шахтного и энергетического обору-
дования (Горловка), судов (Николаев, Херсон), теп-
ловозов (Луганск), грузовых автомобилей (Кремен-
чуг, Запорожье), автобусов (Львов). Трудоемкие от-
расли характерны для западных р-нов Украины:
приборостроение, электротехника и электроника.
Химическая пр-ть использует местное сырье:
отходы металлургии, коксохимии, газ, уголь,
соли. Продукция: минеральные удобрения (Дне-
продзержинск, Сумы), сода, синтетические краси-
тели (Днепропетровск).
АПК. Специализация отраслей: производство
верна, технических культур и продукции животно-
водства. Животноводство: скотоводство (повсемест-
но), свиноводство (лесостепь, степь), овцеводство
(степь).
Транспорт. Основные виды — ж/д, морской
(гл. порты — Одесса, Херсон, Керчь). Магистраль-
ные трубопроводы: нефтепровод «Дружба», газо-
проводы «Союз» и «Братство», аммиакопровод То-
льятти — Горловка — Одесса.
Государства Закавказья
Грузия (столица — Тбилиси)
ЭГП — западную и центральную часть Закавка-
зья. Горные р-ны составляют 2/з территории, поэто-
му ведение хоз-ва и строительство затруднены. Леса
покрывают 40% площади.
Полезные ископаемые представлены: каменным
углем (Ткибули, Ткварчели), нефтью, марганцевы-
ми и полиметаллическими рудами. Запасы гидро-
энергии значительны.
Население. Многонациональное государство: гру-
зины (69%), русские, армяне, азербайджанцы, абхазы,
аджарцы, осетины. Население размещено неравномер-
но Высокая плотность характерна для Черноморс-
кого побережья, Колхидской низменности, долины
р. Куры. Городское население (56%) незначительно
преобладает над сельским.
Экономика. АГП — главное звено в хоз-ве рес-
публики. Основа — сел. хоз-во, субтропическое зем-
леделие: плантации чая (Западная Грузия), цитрусо-
вые, хурма, маслины, благородный лавр, пшеница,
виноград, занимаются шелководством. Имеются
фабрики по переработке чая (Чаква, Очамчира). Раз-
вито овцеводство.
Перерабатывающие отрасли: виноделие, кон-
сервная и табачная пр-ть. Продукция легкой пр-
ти — шерстяные и шелковые ткани, трикотаж,
обувь (Тбилиси, Кутаиси, Сухуми, Батуми).
Машиностроительный комплекс представлен
продукцией: а) тесно связанной с АГП —чаеубороч-
ные комбайны, машины для горного земледелия,
пищевой и легкой пр-ти (Кутаиси, Тбилиси, Бату-
ми); б) металлоемких производств — электровозы
(Тбилиси), грузовые автомобили (Кутаиси), суда на
подводных крыльях (Поти), станки, приборы,
электрооборудование (Тбилиси, Кутаиси).
Черная металлургия. Завод полного цикла в
Рустави использует привозную железную руду
(Дашкесан) и уголь (Ткварчели). Ферросплавы про-
изводятся в Застафони.
Химическая пр-ть: комбинат (Рустави) произво-
дит азотные удобрения, хим. волокна, синтетичес-
кие смолы.
ТЭК. Электроэнергия производится на ГЭС (Риони,
Ингури и др.), ТЭС (на собственном угле и привозном
газе из Азербайджана, с Сев. Кавказа).
Сфера услуг представлена предприятиями быто-
вого обслуживания, школами, театрами и санатор-
но-курортными учреждениями.
Ядро территориальной структуры хозяйст-
ва — центральный (Тбилисский) р-н с городами Тби-
лиси, Рустави, Гори.
Армения (столица — Ереван)
ЭГП. Среди государств Закавказья имеет на-
именьшую территорию и наибольшую долю гор-
ных р-нов (90% поверхности расположено выше
1000 м). Хоз-во сосредоточено в долинах и на не-
высоких плато.
Природные ресурсы представлены медными
(Каджаран, Кафан), полиметаллическими (Агарак,
Дастакерт), алюминиевыми рудами, золотом (Зод),
строительными материалами, источниками мине-
ральных вод. )
Население. Самое небольшое по численности на- |
селения (3,4 млн человек). Плотность — высокая
(113 чел./км2), особенно в Араратской долине, где про-
живает */2 часть населения. Национальный состав:
преобладают коренные жители — армяне (90%).
Экономика. Специализация хоз-ва — комплекс
конструкционных материалов и машиностроение,
в котором преобладают неметаллоемкие производ.
ства (приборо- и станкостроение, радиотехника,
электроника). Комплекс конструкционных мате-
риалов: старейшая отрасль пр-ти — цветная метал- |
лургия. Выплавляются медь (Алаверди, Кафан), |
алюминий (Ереван), производятся молибденовый, ,
свинцовый, цинковый концентраты. Химическая 1
пр-ть развивается на отходах медной пр-ти, мест- ’
439
I
ГЕОГРАФИЯ
ного сырья и энергоресурсах. Продукция: каучук,
шины, пластмассы (Ереван, Алаверди, Раздан).
ТЭК. Энергетическая база недостаточна: Армян-
ская АЭС закрыта по требованию общественности;
ТЭС не работает, т.к. поставки газа и мазута из
Азербайджана прекращены; ГЭС — каскад на
р. Раздан снизил уровень озера Севан на 19 м.
АПК менее мощный, чем в Грузии и Азербайд-
жане; дает */з продукции. Сел. хоз-во представлено
виноградарством, садоводством, зерноводством (яч-
мень, пшеница), овцеводством.
Пищевая пр-ть: виноделие, фруктоконсервное
производство (Араратская долина).
Основа территориальной структуры хозяйст-
ва — Севано-Араратский район, концентрирующий
ведущие предприятия машиностроения, цветной ме-
таллургии, химической пр-ти и электроэнергетики.
Азербайджан (столица — Баку)
ЭГП. Самое большое по площади и численности
населения государство Закавказья. Горы занимают
2/з его территории, имеются обширные равнины
1 (Куринская, Ленкоранская низменности).
Природные ресурсы. Огромное значение имеют
запасы нефти, газа (Апшеронский п-ов, побережье
Каспийского моря), железных руд (Дашкесан),
алунитов (Заглик).
Население быстро растет, т.к. естественный
прирост очень велик. Основная часть населения —
азербайджанцы (78%). Городское население (54%)
лишь незначительно преобладает над сельским.
Экономика. Специализация хоз-ва — ТЭК, хи-
мическая пр-ть и АПК.
ТЭК. Азербайджан — один из старейших в мире
р-нов добычи нефти и газа. В настоящее время добыча
постепенно снижается. Нефть добывают со дна моря;
переработка сосредоточена в Баку. Электроэнергетика
использует нефть, газ и гидроресурсы р. Куры; основ-
ные производители электроэнергии — ТЭС.
Химическая пр-ть. Развитце связано с добычей и
1 переработкой нефти. Нефтеперерабатывающие пред-
приятия поставляют сырье для производства хими-
ческой продукции: синтетический каучук и смолы,
шины и др. Центры —Баку, Сумгаит.
Черная металлургия поставляет нефтяникам
трубы (Сумгаит).
Цветная металлургия из местного (Алунитдаг) и
! привозного сырья выплавляет алюминий (Сумгаит).
Машиностроительный комплекс. Специализа-
ция отраслей определяется потребностями ТЭК.
Выпускается нефтяное и газовое оборудование: бу-
ровые вышки, плавучие буровые установки и насо-
сы, бурильные инструменты. Развиваются науко-
• емкие производства: приборостроение, электро- и
радиотехника (Баку, Гянджа).
АПК. Развитие связано с орошением (60%
пашни орошают). Выращивают: пшеницу, рис,
кормовые и технические культуры. Важнейшее
значение имеет хлопчатник на Куринской низмен-
ности. В предгорьях Большого и Малого Кавказа
' расположено 60% виноградников. Развито садо-
водство, шелководство, овцеводство.
Основа территориальной структуры хозяйст-
ва — Баку-Апшеронский район (4/ь промышленной
i продукции).
Азиатский Юго-Восток
Общие черты. С юго-востока Россия граничит с
Казахстаном и государствами Средней Азии: Турк-
менией, Узбекистаном, Таджикистаном и Кирги-
зией.
ЭГП. Расположены в центре Евразии, вдали от
океанов.
Полезные ископаемые: уголь (Карагандинский,
Экибастузский бассейны), нефть (Тенгиз, Мингбу-
лак), газ (Шатлык, Дарваза), полиметаллические
руды (Горный Алтай).
Население размещено неравномерно. Наиболь-
шая плотность (400 чел./км2) в оазисах по долинам
рек, в предгорьях и межгорных котловинах; ог-
ромные пространства пустынь совершенно не засе-
лены. Характерен высокий прирост населения;
преобладает сельское население (55%). Города-
«миллионеры»: Ташкент, Алма-Ата.
Экономика. Основа хоз-ва — АГП, в котором
главное значение имеет сел. хоз-во. Специализация:
а) земледелия — хлопок, рис, фрукты, овощи;
б) животноводства — овцеводство. Земледелие ве-
дется на поливных и богарных землях. На поливных
землях, которые занимают 3/4 всех посевных земель,
выращивают хлопчатник, рис, бахчевые культуры,
сахарную свеклу, коноплю, кенаф и пшеницу. На
богарных — пшеницу, ячмень. Животноводство
значительно уступает земледелию. На равнинах пус-
тынь пасут каракульских овец и верблюдов, а на
горных пастбищах — крупный рогатый скот, тонко-
рунных и мясо-сальных овец.
Промышленность. Интенсивное развитие полу-
чили отрасли добывающей пр-ти. В стадии фор-
мирования находится обрабатывающая пр-ть. Ос-
новные комплексы — машиностроительный и
конструкционных материалов. Транспортный ком-
плекс представлен всеми видами транспорта, но
основной — ж/д.
Казахстан (столица — Алма-Ата,
новая столица — Акмола)
Самое крупное по размерам и масштабам эконо-
мики государство азиатского Юго-Востока.
Полезные ископаемые. Обнаружены почти все
известные: медь (Казахский мелкосопочник), золо-
то, бокситы, железная руда, хромиты, никель,
полиметаллические руды, фосфориты, нефть.
Население. Многонациональное государство:
казахи (36%), русские '(41%), украинцы (6%),
немцы (6%). Население сосредоточено в степных и
предгорных р-нах.
Экономика. Промышленность дает более 50%
продукции республики. Комплекс по производству
конструкционных материалов. Важнейший межот-
раслевой комплекс — металлургический. Основ-
ная отрасль — цветная металлургия (медь, свинец,
цинк, серебро, молибден, вольфрам). Прикаспий-
ский горно-металлургический комбинат произво-
дит уран, редкоземельные металлы, минеральные
удобрения.
Химическая пр-ть. Основа — минеральные
удобрения.
Экономическая и социальная география
440
ТЭК — мощный. Электроэнергия вырабатыва-
ется на ТЭС, АЭС. Машиностроение развивается на
собственной цветной и черной металлургии. Произ-
водит горно-шахтное оборудование (Караганда,
Усть-Каменогорск), электротехнику (Алма-Ата).
АПК. Ведущая отрасль сел. хоз-ва — животно-
водство; основные направления: овцеводство, раз-
ведение крупного рогатого скота, а также коневод-
ство и верблюдоводство. Земледелие: яровая пше-
ница (север Казахстана), на орошаемых землях —
рисосеяние, хлопчатник, сахарная свекла.
Пищевая пр-ть: переработка мяса и зерна.
Транспортный комплекс — развитая сеть же-
лезных, автомобильных дорог, трубопроводов.
Основу территориальной структуры составля-
ют Карагандинский, Павлодар-Экибастузский, Кус-
танайский промышленные р-ны.
Туркмения (столица — Ашхабад) '
ЭГП. Самое большое по площади (занимает 40%
территории) и наиболее промышленное государство
Средней Азии. Большая часть поверхности — низ-
менная равнина, занятая пустыней Каракумы, на
юге и юго-западе — горы Копетдага и Паропамиза.
Пустыни составляют 90% территории. В наимень-
шей степени обеспечена пресной водой.
Полезные ископаемые: нефть, газ, природная
сера, калийные и глауберовые соли.
Население распределено неравномерно; в основ-
ном сосредоточено по долине Амударьи, Теджена и
Мургаба, а также вдоль Каракумского канала и ж. д.
Красноводск — Чарджев. Национальный состав:
туркмены — 68%, русские — 13%, узбеки — 8%.
Экономика. АПК менее мощный, чем в Узбеки-
стане. Пашня составляет около 1% территории.
Земледелие: выращивают хлопчатник самых цен-
ных длинноволокнистых сортов, виноград, бахчевые,
зерновые культуры, рис, овощи; шелководство пред-
ставлено в оазисах. Животноводство — пастбищное
овцеводство, верблюдоводство.
ТЭК — интенсивно развивается электроэнергети-
ка на ТЭС, ГЭС.
Химическая пр-ть представлена производством
минеральных удобрений (суперфосфатный з-д в
г. Чарджев), йода, серной кислоты, добычей глаубе-
ровой соли (залив Кара-Богаз-Гол).
Транспортный комплекс. Основную часть пере-
возок осуществляет ж/д транспорт. Порт Красно-
водск раньше выполнял роль «морских ворот» Сред-
ней Азии.
В территориальной структуре хоз-ва выделя-
ются предгорья Копетдага.
Узбекистан (столица — Ташкент)
Наиболее хозяйственно развитое государство Сред-
ней Азии. Здесь сосредоточено большинство крупных
городов и более 2/3 орошаемых земель Средней Азии.
Полезные ископаемые: газ (Газли), нефть (Фер-
ганская долина), медь, полиметаллические руды,
золото.
Население проживает в крупных оазисах: Ферган-
ском, Ташкентском, Самаркандском. Здесь плотность
населения превышает 100 чел./км2, в Кызылкумах
постоянного населения нет. Национальный состав:
узбеки — 69%, русские — 11%, татары — 4%, ка-
захи — 4%.
Экономика. Главная отрасль АПК — хлопковод-
ство. Сформировано монокультурное хозяйство,
т.к. хлопчатник — основная культура поливных зе-
мель оазисов. Сейчас структура посевов с.-х. куль-
тур изменяется. Основа животноводства — произ-
водство каракуля и шелковичных коконов.
Важные отрасли специализации — газовая н
нефтяная пр-ть, цветная металлургия.
Цветная металлургия. Добыча и переработка
медных и полиметаллических руд (главный центр —
Алмалык). Добыча золота ведется в Мурунтау.
Химическая пр-ть. Налажено производство азот-
ных удобрений из природного газа (Чирчик, Ферга-
на, Навои), а из казахстанских фосфоритов (Самар-
канд) — фосфатных.
Транспортный комплекс: преобладает ж/д
транспорт.
Главные элементы территориальной структуры
хоз-ва — Ташкентский и Ферганский оазисы.
Таджикистан (столица — Душанбе)
ЭГП. Расположен в границах горной системы Па-
миро-Алая и прилегающих участков Ферганской до-
лины. На высоте более 3 тыс. м над уровнем моря
лежит V2 территории республики.
Природные ресурсы. Для хоз-ва республики боль-
шое значение имеют гидроресурсы (особенно р. Вахш).
Население. Основная часть проживает в межгор-
ных долинах — Вахшской, Гиссарской. Слабо засе-
лены высокогорные р-ны Памира. Национальный
состав: таджики — 59%, узбеки — 23%, рус-
ские — 10%.
Экономика. АПК — основа хоз-ва. Ведущая от-
расль сел. хоз-ва — земледелие. Характерная осо-
бенность — высокая доля богарных земель. В посе-
вах преобладает длинноволокнистый хлопчатник
(Вахшская долина). С поливным земледелием связа-
но шелководство, садоводство, виноградарство (Фер-
ганская долина), выращивание эфиромасличных
(Гиссарская долина). Зерновые культуры занимают
1/2 всех посевов, но свои потребности в хлебе респуб-
лика не обеспечивает. Животноводство: разводят
гиссарских овец (долины и горные пастбища Гиссар-
ского хребта), каракульских овец и верблюдов
(полупустыни). В Восточном Памире пасутся стада
овец и яков.
Отрасли, перерабатывающие с.-х. продукцию и
обслуживающие АПК, развиты слабо.
ТЭК. Около г. Нурек на р. Вахш построена круп-
нейшая в Средней Азии Нурекская ГЭС мощностью
2,7 млн кВт, строится Рогунская ГЭС.
Металлургический комплекс. Развиваются про-
изводство алюминия (Турсунзаде) и электрохимия
(Яван).
Транспортный комплекс. Главный вид транс-
порта — автомобильный; ж. д. имеют незначи- |
тельную протяженность. '
Перспективы имеют топливно-энергетический
и металлургический комплексы. ,
Основа территориальной структуры хозяйст-
ва — Юго-Западный Таджикистан.
441
ГЕОГРАФИЯ
Киргизия (столица — Бишкек)
ЭГП. Волее !/$ территории лежит на высоте свыше
3000 м над уровнем моря. Несмотря на это, около
60% площади пригодно для сел. хоз-ва.
Население размещено неравномерно: наивыс-
шая плотность — в р-не Бишкека, оз. Иссык-
Куль и в Ферганской долине. Национальный со-
став: киргизы — 48%, русские — 26%, узбеки —
12%.
Природные ресурсы: ртуть, сурьма (отроги
Алайского хребта), полиметаллические руды,
гидроресурсы.
Экономика. Отрасли специализации: АПК,
цветная металлургия, машиностроение.
АПК — основа хоз-ва. Ведущее значение в сел.
хоз-ве имеет животноводство: тонкорунное овце-
водство, разведение крупного рогатого скота и ло-
шадей. Основа земледелия — сахарная свекла, во-
локнистые культуры, табак и лекарственный мак.
Пшеницу и ячмень высевают на поливных и бо-
гарных землях. По сбору зерна уступает Узбеки-
стану, но в отличие от него Киргизия полностью
обеспечивает себя хлебом. Садоводство и виногра-
дарство развито в Чуйской и Ферганской доли-
нах.
Пищевая пр-ть. Главные отрасли: мясная,
маслосыродельная, маслобойная.
Машиностроительный комплекс (центр —
Бишкек). Продукция: металлорежущие станки,
автоматические линии, с.-х. машины, электрона-
сосы, контрольно-измерительные приборы.
Цветная металлургия. Имеется комбинат, про-
изводящий металлическую сурьму, и ртутный з-д.
Добываются руды, содержащие золото, олово и сви-
нец.
ТЭК. Электроэнергетика: ГЭС (Токтогульская,
Курпсайская); ТЭС, работающие на местном угле.
Транспортный комплекс представлен главным
образом автомобильным транспортом. В связи с
постройкой автодороги между городами Бишкек и
Ош образовалось автомобильное кольцо.
Основа территориальной структуры хозяйст-
ва — Северная Киргизия.
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ
И СОЦИАЛЬНАЯ ГЕОГРАФИЯ МИРА
Экономическая и социальная география
мира — наука, которая изучает развитие и разме-
щение населения и хоз-ва в мире в целом, а также
в отдельных регионах и странах.
СОВРЕМЕННАЯ ПОЛИТИЧЕСКАЯ
КАРТА МИРА
Формирование политической карты
Периоды формирования. Процесс формиро-
। вания политической карты мира (ПКМ) насчи-
тывает несколько тысячелетий, начиная от
эпохи общественного развития труда, появления
| частной собственности и разделения общества на
1 классы.
В своем развитии ПКМ пережила немало ис-
| торических эпох, что позволяет, основываясь на
I периодизации всемирной истории, выделить не-
I сколько периодов формирования ПКМ.
I Древний период (до V в. н. э.) охватывает эпоху
1 рабовладельческого строя, характеризуется разви-
тием и крушением первых гос-в на земле — Древ-
него Египта, Карфагена, Древней Греции, Древнего
Рима.
Средневековый период (V—XV вв.) связан с
эпохой феодализма. Особенности этого периода:
а) складывался внутренний рынок; б) преодоле-
валась обособленность хоз-в и р-нов; в) стремле-
ние феодальных гос-в к захвату территорий.
Крупные массивы суши (в частности Европа)
были полностью поделены между различными
государствами.
Новый период (с рубежа XV—XVI вв. до
окончания первой мировой войны) соответствует
исторической эпохе зарождения, подъема и ут-
верждения капитализма. Особенности: начало ев-
ропейской колониальной экспансии и распростра-
нение международных хозяйственных связей по
всему миру. На рубеже XIX—XX вв. резко обо-
стрилась борьба между ведущими странами за
территориальный раздел мира. Так, в 1876 г.
западноевропейским странам принадлежало
всего 10% территории Африки, а в 1900 г. —
уже 90%.
Новейший период (с окончания первой миро-
вой войны и победы Октябрьской революции в Рос-
сии до наших дней) включает 3 этапа:
I этап — на ПКМ появился СССР и произошли
заметные изменения в Европе: распалась Австро-
Венгерская империя, изменились границы многих
гос-в, образовались суверенные страны — Польша,
Финляндия, Чехословакия, Югославия и др., рас-
ширились колониальные владения Великобрита-
нии, Франции, Бельгии и Японии;
II этап — распад колониальных империй и воз-
никновение на их месте свыше 100 независимых
гос-в в Азии, Африке, Латинской Америке и Океа-
нии; начало социалистического эксперимента в
ряде стран Европы и Азии;
III этап — на ПКМ (вторая половина
80-х гг.) произошли большие изменения: объ-
единение Германии, бывшие республики едино-
го СССР и Югославии провозгласили себя суве-
ренными гос-вами; начало реального разоруже-
ния, роспуск военно-политического союза (Орга-
низация Варшавского Договора) и превращение
НАТО в преимущественно политический союз.
Экономическая и социальная география
442
Многообразие стран
Количество и группировка стран
На современной ПКМ насчитывается около
230 стран и территорий, около 190 из них суверен-
ные гос-ва — политически независимые гос-ва,
обладающие самостоятельностью во внутренних
и внешних делах. Их группируют по размерам
территории и количеству населения.
По размерам территории выделяют 7 самых
больших стран мира (Россия, Канада, Китай,
США, Бразилия, Австралия, Индия), крупные,
средние, небольшие страны, микрогосударства
(Андорра, Лихтенштейн и др.).
По количеству населения выделяют 10 самых
больших стран с числом жителей более 100 млн че-
ловек в каждой — Китай, Индия, США, Индоне-
зия, Бразилия, Россия, Япония, Пакистан, Бангла-
деш, Нигерия.
Нередко применяется группировка стран по осо-
бенностям их географического положения. Различа-
ют: приморские (Франция, Португалия), полуост-
ровные (Швеция, Норвегия), островные страны
(Великобритания) и страны архипелага (Япония,
Индонезия, Филиппины). Особую группу составля-
ют страны (всего их 36), которые не имеют выхода
к морю (Боливия, Парагвай, Монголия, Афгани-
стан, Нигер, Замбия, Венгрия, Австрия и др.).
Типология стран
Исходя из уровня социально-экономического
развития, выделяются 2 типа стран.
I тип — экономически развитые страны (ЭРС),
к числу которых ООН относит все страны Европы,
Россию, США, Канаду, Японию, Австралию,
Новую Зеландию, ЮАР, Израиль. После распада
СССР, Югославии, Чехословакии число таких стран
заметно возросло. Среди ЭРС по роли в экономике и
мировой политике выделяются 4 подтипа:
— семерка главных стран: США, Япония, ФРГ,
Италия, Франция, Великобритания, Канада;
— менее крупные страны, прежде всего евро-
пейские;
— страны «переселенческого капитализма»,
представленные бывшими колониями (доминиона-
ми) Великобритании (Канада, Австралия);
— страны, входящие в Содружество Независи-
мых Государств (СНГ).
II тип — развивающиеся страны (гос-ва пере-
ходного типа, в которых общественно-экономичес-
кие отношения находятся на стадии трансформа-
ции) занимают более половины земной суши и объ-
единяют 75% населения. Среди этих стран приня-
то выделять:
— «ключевые страны» (Индия, Бразилия, Мек-
сика; объем промышленной продукции составляет
столько же, сколько объем всех остальных разви-
вающихся стран вместе взятых);
— новые индустриальные страны (Республика
Корея, Сингапур, Гонконг, Тайвань);
— нефтедобывающие страны (Ирак, Иран, Сау-
довская Аравия, Кувейт, Катар, ОАЭ и др.), которые
получают очень большие доходы от экспорта нефти;
— страны, отстающие в развитии (Алжир, >
Ливия, Ангола и др.), в которых преобладает отста-i
лая экономика с феодальными пережитками; s
— наименее развитые страны, к которым ООН ’
относит 42 страны с населением более 400 млн че-
ловек (Бангладеш, Непал, Афганистан — в Азии,
Эфиопия, Сомали, Нигер, Чад — в Африке).
Государственный строй стран мира
Формы правления 1
Территория гос-ва (ТГ) — часть земного шара, на- 1
ходящаяся под суверенитетом определенной страны.
В состав ТГ входят: суша с ее недрами, воды и лежа-
щее над сушей и водами воздушное пространство.
Водную территорию составляют внутренние (нацио-
нальные) воды и территориальные воды, т.е. воды
Мирового океана, примыкающие к суше страны в
пределах 12 морских миль.
Важнейшие формы правления гос-ва — респуб-
ликанская, монархическая.
При республиканской форме правления (РФП)
все высшие органы государственной власти либо
избираются, либо формируются общенациональ-
ными представительными учреждениями — пар- ,
ламентами. Свыше 3/« всех стран мира имеют |
РФП (Франция, Польша, Мексика, Аргентина, I
Китай, Египет, США и др.). 1
Монархия — форма правления, при которой '
верховная государственная власть принадлежит
монарху (королю, князю, султану, шаху, эмиру) и
передается по наследству. Монархия может быть
абсолютной, когда власть монарха почти не огра-
ничена (ОАЭ, Саудовская Аравия и др.), или кон- |
ституционной, когда верховная власть ограничена
конституцией. В современном мире наиболее рас-
пространены конституционные монархии (Бель-
гия, Великобритания, Испания, Дания, Норвегия,
Марокко, Япония и др.). Теократическая монар-
хия, когда монарх — глава церкви (Ватикан).
В мире реально существует 30 монархий, а фор-
мально — более 40, т.к. в ряде стран Содружества,
возглавляемого Великобританией (Канада, Австра-
лия, Новая Зеландия и др.), главой гос-ва юриди-
чески считается королева.
Формы административно-территориальвого
устройства
Унитарное гос-во имеет такую форму, при кото-
рой в стране существует единая законодательная и
исполнительная власть (Италия, Болгария, Респуб-
лика Корея, Алжир, Колумбия).
Федеративное гос-во имеет такую форму, при
которой наряду с едиными (федеративными) зако-
нами и органами власти существуют также от-
дельные территориальные единицы (республики,
провинции, земли, штаты и др.), имеющие собст-
венные законодательные, исполнительные и судеб-
ные органы власти. Всего в мире насчитывалось
(1993 г.) 21 федеративное гос-во (ФРГ, Швейцар-
ская Конфедерация, Федеративная Республика
Нигерия, США и др.).
443
ГЕОГРАФИЯ
ГЕОГРАФИЯ МИРОВЫХ
ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ
Взаимодействие общества и природы
Вся история человеческого общества — история
взаимодействия его с географической средой. Гео-
графической средой называется та часть природы,
с которой человеческое общество непосредственно
взаимодействует в своей жизни и производствен-
ной деятельности на данном этапе исторического
развития.
В XX в. давление общества на природу резко
возросло. Чрезвычайно ускорилось превращение
природных ландшафтов в антропогенные (город-
ские, горнопромышленные, сельскохозяйственные,
лесохозяйственные, рекреационные). Антропоген-
ные ландшафты занимают более 60% земной суши,
из них 20% территории преобразованы коренным
образом. Общество стало изымать из природы все
больше ресурсов, а возвращать все более многочис-
ленные отходы своей деятельности. В связи с этим
возникли две взаимосвязанные проблемы: рацио-
нальное использование природных ресурсов и за-
грязнение окружающей среды.
Мировые природные ресурсы
Ресурсообеспечеииость — соотношение между
величиной природных ресурсов и размерами их ис-
пользования. Выражается либо количеством лет,
на которые должно хватить данного ресурса, либо
его запасами на душу населения. Например, обще-
геологические запасы мирового топлива превыша-
ют 12,5 трлн т. Это значит, что их может хватить
более чем на 1000 лет (при современном уровне до-
бычи). Но, если учитывать запасы, доступные для
извлечения, а также постоянный рост потребле-
ния, обеспеченность сократится в несколько раз.
Обеспеченность пахотными землями на душу насе-
ления (в га): Россия — 0,9, США — 0,8, Индия —
0,2, ФРГ — 0,1.
Минеральные ресурсы относятся к категории
невозобновимых, и запасы отдельных их видов —
неодинаковы (пример: общегеологические запасы
угля в мире оцениваются в 14,8 трлн т, а нефти —
в 400 млрд т).
Топливные полезные ископаемые заключены в
угольных (всего 3,6 тыс.) и нефтегазоносных (их
более 600) бассейнах. Основная часть мировых
угольных ресурсов приходится на Азию, Северную
Америку и Европу, а 10 крупнейших угольных
бассейнов находятся в России, США, ФРГ. Основ-
ные нефтегазоносные ресурсы — в Азии, Северной
Америке, Африке. Рудные полезные ископаемые
образуют огромные рудные пояса — Альпийско-
Гималайский, Тихоокеанский и др. Для хозяйст-
венного освоения наиболее выгодны территориаль-
ные сочетания полезных ископаемых.
Земельные ресурсы (ЗР). Их обеспеченность оп-
ределяется прежде всего мировым земельным фон-
дом, составляющим 13,4 млрд га: на обрабатывае-
мые земли приходится всего 11%, на луга и паст-
бища — 23%, а всю остальную территорию зани-
мают леса и кустарники, малопродуктивные и не-
продуктивные земли. Структура земельного фонда
планеты постоянно меняется: с одной стороны, ос-
воение целинных земель (Россия, Казахстан,
США, Канада, Китай, Бразилия), а с другой —
ухудшение, истощение земель (эрозия, промыш-
ленная и транспортная застройка, опустынивание).
Страны с наименьшей обеспеченностью земельны-
ми ресурсами — Египет, Япония.
Водные ресурсы. Население, промышленность,
сел. хоз-во испытывают потребность в пресной воде
(ПВ), ресурсы которой составляют менее 3% обще-
го объема гидросферы. Доля ее использования зна-
чительно меньше, т.к. в это количество входят за-
пасы воды полярных и горных ледников, которые
не используются. Запасы легкодоступной ПВ рас-
пределены крайне неравномерно: в Африке только
10% населения обеспечены регулярным водоснаб-
жением, а в Европе этот показатель превышает
95%.
Потребность в ПВ постоянно растет. Многие
страны испытывают дефицит ПВ; все напряженнее
становится положение с водой в больших городах
мира (Париж, Токио, Мехико, Нью-Йорк). Дефи-
цит ПВ связан не только с увеличением расходова-
ния запасов ПВ, но и со все возрастающим загряз-
нением гидросферы.
Пути преодоления дефицита пресной воды:
— экономия воды, уменьшение ее потерь благо-
даря внедрению более современных технологий;
— сооружение водохранилищ, опреснение мор-
ской воды, перераспределение речного стока во
влагоизбыточных р-нах;
— возможная транспортировка арктических
айсбергов в страны с жарким климатом.
Речной сток широко используется для получе-
ния гидроэнергии. Мировой гидроэнергетический
потенциал, пригодный для использования, оцени-
вается почти в 10 трлн кВт/ч возможной выработ-
ки электроэнергии. Около '/г этого потенциала
приходится всего на 6 стран мира — Китай, Рос-
сию, США, Заир, Канаду, Бразилию.
Лесные ресурсы (ЛР) характеризуются двумя
показателями: размерами лесной площади (4 млрд
га) и запасами древесины на корню (350 млрд м3),
которые ежегодно увеличиваются на 5 млрд м3.
Площадь лесов мира ежегодно уменьшается
благодаря хозяйственной деятельности человека
как минимум на 25 млн га, а мировая заготовка
древесины в 2000 г. должна достигнуть 5 млрд м3,
т.е. ежегодный прирост древесины будет полнос-
тью использован.
Леса мира образуют 2 лесных пояса:
— северный (зона умеренного и субтропическо-
го климата). Самые многолесные страны — Рос-
сия, США, Канада, Финляндия, Швеция. На этот
пояс приходится */г всех лесных массивов в мире
и почти такая же часть всех запасов древесины;
— южный (зона тропического и экваториально-
го климата). Лесные массивы сосредоточены в 3-х
р-нах: Амазонии, бассейне Конго и Юго-Восточной
Азии. В настоящее время происходит катастрофи-
чески быстрое сведение тропических лесов (в 80-е гг.
ежегодно вырубалось 11 млн га).
Экономическая и социальная география
444
Ресурсы Мирового океана:
— морская вода, содержащая 75 химических
элементов (запасы составляют 96,5% всего объема
гидросферы, или 1338 млн км3);
— минеральные ресурсы дна Мирового океана,
особенно его шельфа, — нефть, природный газ,
твердые ископаемые;
— энергетические ресурсы — приливная энер-
гия, энергия движения воды (энергия волн), термо-
энергия;
— биологические ресурсы (биомасса океана —
35 млрд т); наиболее продуктивные акватории —
Норвежское, Берингово, Охотское, Японское моря.
Климатические и космические ресурсы: со-
лнечная, ветровая энергия, агроклиматические ре-
сурсы — тепло, влага, свет.
Рекреационные ресурсы подразделяют на
2 группы:
— природно-рекреационные (более 2,5 тыся-
чи) — зеленые зоны вокруг городов, заповедники,
заказники, национальные парки, резерваты;
— природно-исторические — памятники исто-
рии, археологии, архитектуры, искусства (Москов-
ский Кремль, Версаль под Парижем, Колизей в
Риме, пирамиды египетских фараонов под Каиром).
Загрязнение окружающей среды
Антропогенное загрязнение окружающей
среды — нежелательное изменение свойств среды в
результате поступления различных веществ и соеди-
нений, образующихся при хозяйственной деятель-
ности человека. Главный источник загрязнения —
возвращение в природу отходов производств.
С урбанизацией связано 3/< общего объема за-
грязнения окружающей среды. Несмотря на то что
города занимают всего 1% площади земной суши,
в них концентрируются почти половина населения
мира и основная часть производств. Особенно силь-
ное воздействие на окружающую среду оказывают
большие города и городские агломерации —
шлейф загрязняющего и теплового воздействия
прослеживается на расстоянии до 50 км.
Загрязнение литосферы (почвенного покро-
ва) — образование нарушенных земель, возникаю-
щих в процессе строительства и горных выработок,
а также загрязнения промышленными и с.-х. отхо-
дами и бытовым мусором.
Загрязнение гидросферы — результат сброса в
реки, озера и моря сточных вод (общий объем —
1 тыс. км3 в год), нефтяное загрязнение (в Мировой
океан ежегодно попадает 3—4 млн т нефти). Особен-
но велико нефтяное загрязнение Северного, Среди-
земного, Карибского морей, Персидского и Мекси-
канского заливов.
Загрязнение атмосферы окислами углерода, серы
и азота, образующимися при сгорании минерально-
го топлива. Ежегодное поступление в атмосферу сер-
нистого газа оценивается в 100—150 млн т.
Пути решения природоохранных проблем:
— создание очистных сооружений;
— разработка и применение природоохранной
Технологии производства;
— рациональное размещение «грязных» произ-
водств.
ГЕОГРАФИЯ
НАСЕЛЕНИЯ МИРА
Численность и воспроизводство населения
Численность населения. В 1900 г. численность
населения Земли превысила 1,6 млрд чел., в 1960 г.
составила 3 млрд чел., в 1987 г. — 5 млрд чел., в
2000 г. — возможно 6 млрд. Абсолютный годовой
прирост населения Земли достигает 90 млн человек.
Воспроизводство населения (ВН) — совокуп-
ность процессов рождаемости, смертности и естест-
венного прироста, которые обеспечивают беспре-
рывное возобновление населения и смену людских
поколений.
Типы воспроизводства населения:
1 тип ВН характеризуется относительно невысо-
кими показателями рождаемости, смертности и ес-
тественного прироста. Распространен в Северной
Америке, Австралии, странах Западной Европы.
Для ФРГ, Дании, Бельгии, Венгрии и др. характер-
на естественная убыль населения, т.к. естественный
прирост очень низкий;
2 тип ВН характеризуется высоким и очень высо-
ким показателями рождаемости и естественного при-
роста. Характерен для развивающихся стран. На эти
страны приходится более 3/« всего населения планеты
и 85 млн человек его абсолютного годового прироста
(Кения, Китай и др.).
Демографическая политика — система адми-
нистративных, экономических, пропагандистских
и др. мероприятий, с помощью которых гос-во воз-
действует на естественный прирост населения
(прежде всего на рождаемость).
Состав (структура) иаселеиия.
Половой состав (ПС). Все страны по особеннос-
тям ПС подразделяются на 3 группы:
— страны, где число мужчин и женщин при-
мерно одинаково (страны Африки, Латинской Аме-
рики);
— страны с преобладанием женщин (составля-
ют 1 /г всех стран мира и особенно характерны для
стран Европы);
— страны с преобладанием мужчин (в первую
очередь Индия и Китай).
Возрастной состав (ВС). Основные типы ВС на-
селения соответствуют типам его воспроизводства.
Для I типа воспроизводства характерна низкая
доля детских возрастов, повышенная — взрослых
и пожилых возрастов: в Европе дети до 14 лет со-
ставляют 24% всего населения, взрослые (15—59
лет) — 59% и пожилые — 17% (такой процесс на-
зывается старением нации). Для стран II типа вос-
производства, напротив, характерна очень высокая
доля детских и крайне низкая — пожилых возрас-
тов: в Африке дети составляют 44% всех жителей,
а пожилые люди — всего 5%.
Трудовые ресурсы (ТР): в среднем в мире к эко-
номически активному населению относят примерно
45% всего населения, или более 2 млрд человек.
Уровень образования. В 1990 г., по данным ООН,
в мире было 963 млн неграмотных (27%). Из этого
количества 4% приходилось на экономически раз-
витые и 96% на развивающиеся страны.
445
ГЕОГРАФИЯ
Этнический состав населения (ЭСН). Всего в мире
3—4 тыс. наподов, или этносов. Этносы — сложив-
шиеся устойчивые общности людей. Этническая
общность характеризуется: общим языком, особен-
ностями быта и культуры, этнической самостоятель-
ностью, общностью территории. Народов, насчиты-
вающих более 1 млн человек, в мире 310, и они со-
ставляют 96% всего населения Земли. Более 100
млн человек насчитывают всего 7 народов: китайцы
(свыше 1 млрд), хиндустанцы, американцы США,
бенгальцы, русские, бразильцы и японцы.
Языковая (лингвистическая) классификация.
Самые большие языковые семьи — индоевропейская
(используют языки этой семьи 2,5 млрд человек),
китайско-тибетская (свыше 1 млрд человек).
В зависимости от того, насколько национальные
границы совпадают с политическими, образуются
однонациональные (больше всего в Европе, на Ближ-
нем Востоке, в Латинской Америке) и многонацио-
нальные гос-ва (Россия, США, Испания, Индия и др.).
Религиозный состав. Выделяют 3 мировые рели-
гии: 1) христианство (католицизм, православие,
протестантство). Наиболее сильное влияние эта ре-
лигия имеет в странах Европы, Америки и Австра-
лии;
2) ислам, или мусульманство, исповедуют глав-
ным образом в Азии и Африке (Саудовская Ара-
вия, Турция, Иран, Ирак, Афганистан, Пакистан,
Бангладеш, Алжир, Марокко, Египет и др.), а
также в Средней Азии, Казахстане, на Кавказе, в
России;
3) буддизм (исповедуют жители Непала, Бир-
мы, часть жителей Индокитая).
К национальным религиям относятся индуизм в
Индии, синтоизм в Японии, конфуцианство в
Китае, иудаизм в Израиле.
Размещение и миграции населения
Размещение (PH) и плотность населения (ПН).
На PH сильное влияние оказывают природные ус-
ловия территории, занятость в сел. хоз-ве, тяготе-
ние к транспортным и торговым путям. Карта PH
свидетельствует о неравномерности заселения
Земли.
В Восточном полушарии сосредоточено больше
населения (около 86%), чем в Западном, а в Север-
ном полушарии больше по сравнению с Южнйм, в
котором проживает 10% населения.
Основная масса людей живет в пределах уме-
ренного, субтропического и субэкваториального
климатических поясов на высотах до 500 м над
уровнем моря. Совершенно неосвоенные области
занимают 15% территории суши.
Средняя ПН Земли — 40 чел./км2. За этим по-
казателем скрываются огромные контрасты, кото-
рые наблюдаются по континентам и странам. На-
пример, в Европе и Азии средняя ПН почти в 3 раза
превышает среднюю ПН мира (более 100 чел./км2),
а в Австралии и Океании — в 10 раз меньше, чем
в мире. Самая высокая ПН характерна для Бангла-
деш — около 700 чел./км2. Очень большие разли-
чия в ПН в пределах отдельных стран (Китай, Еги-
пет, Бразилия, Канада, Россия и др.).
Миграции населения (МН). Внешние МН возник-
ли в глубокой древности, продолжались в средние века
(Великие географические открытия), но наибольшего
развития достигли в эпоху капитализма.
До середины XX в. главным очагом эмиграции
была Европа и в меньшей степени Азия. Очагами
иммиграции были США, Канада, Латинская Аме-
рика, Австралия.
После второй мировой войны география внешних
МН заметно изменилась: уменьшились межконти-
нентальные и увеличились внутриконтинентальные
миграции и возникла новая форма внешних МН —
♦утечка мозгов*. Особенно отрицательно сказывается
такая форма миграции на развивающихся странах
(Индия, Филиппины, страны Латинской Америки).
Внутренние (внутригосударственные) МН бы-
вают нескольких видов: перемещение населения из
сельской местности в города, колонизация и освое-
ние новых земель и т.д.
Городское и сельское население
Городское население. Главной формой расселения
людей становятся города, и размещение населения оп-
ределяется географией городов. Единого понятия
♦город» не существует (в Дании, Швеции, Финляндии
городом считают поселение с числом жителей более 200
человек; в Канаде, Австралии — свыше 1 тыс. человек;
в ФРГ, во Франции — свыше 2 тыс.; в США — свыше
2,5 тыс.; в Индии — свыше 5 тыс.; а в Японии —
свыше 30 тыс.).
Урбанизация — рост городов и повышение
удельного веса городского населения, а также воз-
никновение все более сложных сетей и систем го-
родов. Общие черты урбанизации, характерные
для большинства стран мира: 1) быстрый темп
роста городского населения; 2) концентрация насе-
ления и хозяйства в основном в больших городах;
3) ♦расползание* городов, расширение их террито-
рии. Характерен переход от прежнего компактного
города к городским агломерациям — территори-
альным группировкам городских и сельских посе-
лений. Крупнейшие городские агломерации — во-
круг Мехико, Токио, Сан-Паулу и Нью-Йорка (в
каждой из них живет 16—20 млн человек).
Уровни и темпы урбанизации. По уровню урбани-
зации выделяются:
1) высокоурбанизированные страны (доля город-
ского населения 50—90%) — Канада, США, Мекси-
ка, Швеция, Великобритания, Россия, Кувейт, Ав-
стралия и др.;
2) среднеурбанизированные (20—50%) — Ниге-
рия, Алжир, Индия;
3) слабоурбанизированные (5—20%) — Чад,
Эфиопия.
Темпы урбанизации во многом зависят от ее
уровня. В большинстве развитых стран доля город-
ского населения в последнее время растет сравни-
тельно медленно. В развивающихся странах города
продолжают расти вширь, а городское население
быстро увеличивается. Однако рост населения го-
родов здесь намного опережает их хозяйственное
развитие.
Сельское население составляет т/з населения
мира, а общее число сельских населенных пунктов
составляет 15—20 млн.
Экономическая и социальная география
446
Главные формы сельского расселения:
— групповая (деревенская) форма расселения
преобладает в России, зарубежной Европе, Китае,
Японии, в подавляющем большинстве развиваю-
щихся стран;
— рассеянная (фермерская) форма расселения
наиболее распространена в США, Канаде, Австра-
лии.
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ
РЕВОЛЮЦИЯ И МИРОВОЕ
ХОЗЯЙСТВО
Научно-техническая революция (НТР) пред-
ставляет собой коренной качественный переворот в
производительных силах человечества, основанный
на превращении науки в непосредственную произво-
дительную силу общества.
Характерные черты НТР:
1) универсальность, всеохватность. Преобразу-
ет все отрасли и сферы, характер труда, быт,
культуру;
2) ускоренные научно-технические преобразова-
ния. Выражаются в сокращении времени между на-
учным открытием и его внедрением в производство
и в постоянном обновлении продукции;
3) изменение роли человека в процессе произ-
водства. Во всех сферах деятельности увеличилась
доля умственного труда;
4) НТР возникла как военно-техническая рево-
люция в годы второй мировой войны.
Составные части НТР.
1. Наука. Производство становится все более на-
укоемким. Наукоемкость измеряется уровнем за-
трат на научные исследования в общих затратах на
производство продукции. Различия в затратах на
науку между экономически развитыми странами
(составляют 2—3% внутреннего валового продукта
(ВВП) и развивающимися странами (составляют
доли процента ВВП) очень существенны.
2. Техника и технология. Техника и техноло-
гия воплощают в себе научные знания и открытия.
Основная цель — повышение эффективности про-
изводства, производительности труда. Развитие
техники и технологии имеют два пути: а) эволюци-
онный, который характеризуется дальнейшим со-
вершенствованием уже известной техники и техно-
логии; б) революционный, который характеризует-
ся переходом к принципиально новой технике и
технологии (электронная техника, биотехнология).
3. Производство. Эта составная часть НТР раз-
вивается по 6 направлениям: 1) электронизация;
2) комплексная автоматизация; 3) перестройка
энергетического хоз-ва; 4) производство принципи-
ально новых материалов; б) ускоренное развитие
биотехнологии; 6) управление.
Современный этап НТР характеризуется новы-
ми требованиями к управлению. Разработкой этих
требований занимается кибернетика — наука об
управлении и информации. Информационная тех-
ника — одна из важнейших наукоемких отраслей
производства.
Мировое хозяйство (мир. хоз-во) — историчес-
ки сложившаяся совокупность национальных хоз-в
Всех стран мира, связанных между собой всемир-
ными экономическими отношениями.
Географическая модель мир. хоз-ва — динами-
ческая структура, которая постоянно усложняется:
— до конца XIX в. преобладал один центр мир.
хоз-ва — Европа;
— в период между двумя мировыми воинами
возникли СССР, Япония;
— после второй мировой войны началось фор-
мирование таких центров, как Китай, Индия,
группа нефтедобывающих стран Юго-Западной
Азии, Канада, Австралия, Бразилия;
— в последние два десятилетия на мировую
арену вышли Республика Корея, Тайвань, Гон-
конг, Сингапур.
Таким образом, в наше время географическая
модель мир. хоз-ва приобрела полицентрический
(многоцентровой) характер.
Международное географическое разделение
труда выражается в специализации отдельных
стран на производстве отдельных видов продукции
и услуг и в последующем обмене ими. Специализа-
ция отдельных стран выражается в формировании
отраслей международной специализации, т.е. таких
отраслей, которые в большей степени ориентирова-
ны на экспорт продукции и определяют значение
страны в международном разделении труда (Япо-
ния — автомобильная пр-ть, Канада — зерновое
хоз-во, Саудовская Аравия — нефтяная пр-ть).
Международная экономическая интеграция —
объективный процесс развития устойчивых взаимо-
связей отдельных групп стран, основанный на про-
ведении ими согласованной межгосударственной по-
литики. К числу наиболее важных экономических
группировок относятся Европейский Союз (ЕС) в Ев-
ропе; зона свободной торговли, объединяющая
США, Канаду и Мексику, в Северной Америке; Ла-
тиноамериканская ассоциация интеграции
(ЛААИ) и Ассоциация гос-в Юго-Восточной Азии
(АСЕАН). В системе мир. хоз-ва существуют отрас-
левые экономические группировки, самая важ-
ная — Организация стран — экспортеров нефти
(ОПЕК), объединяющая 13 гос-в: Алжир, Венесуэлу,
Габон, Индонезию, Ирак, Иран, Катар, Кувейт,
Ливию, Нигерию, ОАЭ, Саудовскую Аравию, Эквадор,
ГЕОГРАФИЯ ОТРАСЛЕЙ
МИРОВОГО ХОЗЯЙСТВА
География промышленности
В зависимости от времени возникновения все
отрасли пр-ти подразделяются на 3 группы:
1 группа — старые отрасли: каменноугольная,
железорудная, металлургическая, судостроение,
паровозостроение, текстильная. В настоящее время
эти отрасли развиваются замедленными темпами;
2 группа — новые отрасли: автомобилестрое-
ние, выплавка алюминия, производство пластмасс,
хим. волокна. Развиваются более быстрыми темпа-
ми. Характерны для развитых стран, но получили
распространение и в развивающихся;
447
ГЕОГРАФИЯ
3 группа — новейшие отрасли: микроэлектро-
ника, роботостроение, атомное и аэрокосмическое
производство, микробиологическая пр-ть. Развива-
ются наиболее быстрыми и устойчивыми темпами
и представлены главным образом в развитых стра-
нах Запада,
Топливно-энергетическая пр-ть (ТЭП) за пос-
ледние два столетия прошла в своем развитии не-
сколько этапов:
— угольный (XIX — первая половина XX в.),
когда в структуре топливно-энергетического балан-
са преобладало угольное топливо;
— нефтегазовый за счет явных преимуществ
нефти и газа, как более экономичных энергоноси-
телей;
— переходный (80-е гг.), который может про-
длиться десятилетия. За это время должен про-
изойти постепенный переход от использования ми-
нерального топлива к возобновимым и неисчерпа-
емым энергоресурсам.
Нефтяная пр-ть (НП) характеризуется особен-
ностью географии, заключающейся в том, что
более ‘/в запасов и около */3 добычи нефти прихо-
дится на развивающиеся страны. Большая часть
нефти, производимая в развивающихся странах, в
первую очередь на Ближнем Востоке, вывозится в
США, Западную Европу и Японию. Основные гру-
зопотоки нефти начинаются в р-не Персидского за-
лива. До начала 60-х гг. нефть была дешевой
для стран Запада, т.к. монополии платили стра-
нам-экспортерам ничтожную часть ее цены. Одна-
ко в 1960 г. была создана Организация стран —
экспортеров нефти (ОПЕК), члены которой посте-
пенно взяли добычу нефти и контроль за уровнем
цен в свои руки; произошло резкое повышение цен
на нефть на мировом рынке. В ОПЕК вошли
Алжир, Эквадор, Габон, Индонезия, Ирак, Иран,
Катар, Кувейт, Ливия, Нигерия, Саудовская Ара-
вия, Венесуэла, ОАЭ. В середине 80-х гг. доля
стран ОПЕК в совокупной мировой добыче нефти
заметно упала.
Газовая пр-ть. Крупнейшие производители
газа — развитые страны (Россия, США, Канада, Ни-
дерланды). В последнее время добыча газа стала
расти и в ряде развивающихся стран, откуда он вы-
возится в сжиженном состоянии в Европу и Япо-
нию. Главные экспортеры — Алжир, Индонезия,
Малайзия, ОАЭ. Объем мировой добычи газа —
2,1 трлн м3; 85% добываемого газа потребляется
странами-производителями.
Угольная пр-ть. Основные угледобывающие
страны — КНР, США, Россия, Польша, ФРГ, Ав-
стралия, ЮАР и др. На КНР, США, Россию при-
ходится более */г всей мировой добычи угля
(5 млрд т). В отличие от нефтяной пр-ти среди
главных угледобывающих стран преобладают раз-
* витые страны. На мировой рынок поступает */ю до-
бываемого угля.
Электроэнергетика. Выработка электроэнер-
гии — 12 трлн кВт/ч. Больше всего ее произво-
дят (в кВт/ч): США — 3,2 трлн, Россия —
900 млрд, Япония — 800 млрд, ФРГ — 560 млрд,
Канада — 530 млрд.
Структура производства электроэнергии: ТЭС
дают 63% всей выработки, ГЭС — 20%, АЭС —
17%. В разных регионах и странах структура вы-
работки может сильно различаться: в Польше,
ЮАР производство электроэнергии сосредоточено
на ТЭС, в Норвегии — на ГЭС, во Франции 76%
всей выработки дают АЭС.
После катастрофы на Чернобыльской АЭС мно-
гие страны пересмотрели программы развития
атомной энергетики и либо совсем отказались от
сооружения АЭС (Италия, Швеция, Австрия,
Польша и др.), либо сократили планы их стро-
ительства. Исключение составляют Франция, Япо-
ния, Республика Корея, которые продолжают на-
ращивать мощности атомной энергетики.
Горнодобывающая пр-ть. До середины 70-х гг.
основными поставщиками минерального сырья для
стран Запада были развивающиеся страны. После
возникновения энергетического и топливного кри-
зиса страны Запада стали ориентироваться иа эко-
номию сырья и собственные минеральные ресурсы.
Вследствие этого Канада, Австралия и ЮАР приоб-
рели статус крупнейших горнодобывающих дер-
жав. Однако роль Индии, Малайзии, Индонезии,
Саудовской Аравии, Заира, Замбии, Марокко, Бра-
зилии, Чили, Венесуэлы остается очень большой.
К числу производителей и экспортеров минераль-
ного сырья принадлежат Россия, Украина, Казах-
стан.
Черная металлургия (ЧМ). Производство стали
составляет около 800 млн т в год. Отличительная
особенность развития ЧМ — в развитых странах
Запада производство и потребление стали умень-
шается. Причины', сокращение металлоемкости
продукции, металлы вытесняются пластмассами,
часть ЧМ, как недостаточно «чистого» производст-
ва, переместилась в страны третьего мира. Желез-
ная руда добывается в 50 странах, но мировыми
производителями являются Россия, Китай, Брази-
лия, Австралия. Все они (исключение — Китай) —
крупные экспортеры железной руды на мировой
рынок. Среди стран-производителей преобладают
развитые страны, но есть и развивающиеся (Брази-
лия, Китай). В странах Азии, Африки, Латинской
Америки ЧМ растет значительно быстрее, чем в
Европе, Америке и Японии.
Цветная металлургия производит около
40 млн т различных металлов в год (по размерам
уступает ЧМ в 20 раз). Металлургия меди возник-
ла в Чили, Заире, Замбии и Перу, а металлургия
олова — в Малайзии, Индонезии, Боливии. Это
связано с тем, что руды меди, олова имеют очень
низкое содержание металла и перевозить их на
дальние расстояния невыгодно. Производство
свинца включает добычу руды (Россия, Австралия,
США, Канада, Перу, Мексика) и его производство
(только развитые страны — США, Россия, страны
Западной Европы). Алюминиевое сырье (бокситы)
имеет высокое содержание глинозема и вполне
транспортабельно, поэтому производство алюми-
ния сосредоточено в США, Японии, России, Кана-
де, ФРГ. В этих странах производство ведется в р-
нах крупных ГЭС или в узлах мощных ТЭС, т.к.
оно энергоемкое.
Машиностроение занимает 1-е место среди всех
отраслей мировой пр-ти по числу занятых и по сто-
имости продукции. Примерно в/ювсей машиностро-
ительной продукции производят развитые страны,
*/ю — развивающиеся. Однако в последнее время в
Экономическая и социальная география
448
Бразилии, Индии, Аргентине, Мексике, новых ин-
дустриальных странах Азии машиностроение до-
стигло высокого уровня. Основные машинострои-
тельные регионы: Северная Америка, зарубежная
Европа, Восточная и Юго-Восточная Азия, страны
Содружества Независимых Государств (СНГ).
Химическая пр-ть (хим. пр-ть) наряду с маши-
ностроением является самой динамичной отраслью
современной индустрии. Главные регионы хим.
пр-ти: США, зарубежная Европа, Япония, страны
СНГ. Выпуск сложной наукоемкой хим. продук-
ции верхних этажей экономики концентрируется в
США, Западной Европе, Японии. Производство
хим. пр-ти быстро растет в развивающихся стра-
нах, богатых ресурсами нефти и газа (Саудовская
Аравия, Мексика, Венесуэла).
Лесная и деревообрабатывающая пр-ть. В пре-
делах северного лесного пояса заготавливается дре-
весина хвойных пород, которая перерабатывается в
древесные плиты, целлюлозу, бумагу, картон. Для
России, Канады является отраслью международной
специализации. Канада занимает 1-е место по экс-
порту лесной продукции.
В пределах южного лесного пояса, где заготавли-
вается лиственная древесина, наибольшее значение
имеют Бразилия, Тропическая Африка, Юго-Вос-
точная Азия. Заготавливаемая здесь древесина мор-
ским путем вывозится в Японию, Западную Европу.
Легкая пр-ть. Ведущая отрасль — текстильная
пр-ть, главными регионами которой являются Вос-
точная Азия, Южная Азия, страны СНГ, зарубеж-
ная Европа, США. По производству хлопчатобумаж-
ных тканей лидируют Китай, Индия, Россия, США,
Япония. По производству тканей из хим. волокна —
США, Индия, Япония, Республика Корея, Тайвань.
В последнее время выпуск тканей в развитых стра-
нах сокращается, а в развивающихся — текстиль-
ная пр-ть интенсивно развивается за счет ориента-
ции прежде всего на дешевую рабочую силу.
Пр-ть и окружающая среда. Рост пр-ти обо-
стряет многие проблемы природопользования. Это
относится прежде всего к «грязным» производст-
вам: горнодобывающая пр-ть, черная и цветная ме-
таллургия, химическая и нефтехимическая пр-ть и
др. Разрабатываемые новые технологии производ-
ства имеют природоохранный характер и способст-
вуют решению возникающих проблем. Огромное
значение имеет учет экологического фактора при
размещении отраслей и отдельных предприятий.
ГЕОГРАФИЯ СЕЛЬСКОГО
ХОЗЯЙСТВА И РЫБОЛОВСТВА
Сел. хоз-во — вторая ведущая отрасль материаль-
ного производства. В нем занято около 1,1 млрд че-
ловек. Выделяют около 50 различных типов сел. хоз-
ва, которые объединяют в 2 группы: товарное и
малотоварное (потребительское).
Товарное сел. хоз-во включает как интенсивное
земледелие и животноводство, садоводство и огород-
ничество, так и экстенсивное земледелие парового и
залежного типа и пастбищное животноводство.
Потребительское сел. хоз-во включает более отста-
лое плужное и мотыжное земледелие, пастбищное жи-
вотноводство, кочевое скотоводство, а также собира-
тельство, охоту и рыболовство.
В развитых странах преобладает высокотовар-
ное, глубокоспециализированное сел. хоз-во. Оно до-
стигло предельно возможного уровня механизации и
химизации. Средняя урожайность в этих странах со-
ставляет 35—40 ц с га. Агропромышленный ком-
плекс в них приобрел форму агробизнеса, что при-
дает отрасли индустриальный характер.
В развивающихся странах преобладает традици-
онное малотоварное (потребительское) хоз-во со
средней урожайностью зерновых 15—20 ц с га и
ниже. Малотоварный сектор представлен мелкими и
мельчайшими хоз-вами, выращивающими потреби-
тельские культуры; наряду с этим имеется и высо-
котоварное хоз-во, представленное крупными и хо-
рошо организованными плантациями (плантации
бананов в Центральной Америке, кофе — в Брази-
лии).
Растениеводство. Зерновые культуры занимают
в мире 1/ч всей обрабатываемой площади. Мировое
производство зерновых достигло 1,9 млрд т с га и
продолжает расти. Основные культуры зернового
хоз-ва — пшеница, рис, кукуруза (дают 4/е всего ва-
лового сбора зерна). Пшеницу выращивают в 70
странах, но преобладающая часть валового сбора
приходится на Китай, США, Индию, Россию, Фран-
цию. Специализированные р-ны пшеничного хоз-ва
сформировались в США, Канаде, Австралии, а
также в России, Казахстане, на Украине. Рис — в/ю
мирового сбора приходится на страны Азии -
Китай, Индию, Индонезию, Японию, Вьетнам. Ку-
курузу выращивают не только на зерно, но и на зе-
леную массу, что расширило зону ее распростране-
ния. Основными производителями были и остаются
США, Китай, Бразилия. Наибольший экспорт зерна
осуществляют США, Канада, Австралия, Франция,
Аргентина.
Другие продовольственные культуры: масличные,
клубнеплодные, сахароносные, тонизирующие, овощ-
ные, плодовые. Среди масличных наибольшее значе-
ние имеют соя (США, Бразилия, Китай), подсолнеч-
ник (Украина, Россия, Балканские страны), арахис
(Индия, страны Западной Африки), олива (страны
Средиземноморья). Главные сахароносные культу-
ры — сахарный тростник (Бразилия, Куба, Индия,
Китай) и сахарная свекла (Украина, Россия, Фран-
ция, ФРГ, США). Тонизирующие — чай (Индия,
Китай, Шри-Ланка), кофе (Бразилия, Колумбия, стра-
ны Западной Африки), какао (Гана, Бразилия).
Непродовольственные культуры: хлопчатник —
объем производства составляет 18 819 млн т, кото-
рый обеспечивают Китай, США, Индия, Пакистан,
Узбекистан, некоторые страны Латинской Америки
и Африки; производство натурального каучука на
85% сосредоточено в странах Юго-Восточной Азии
(Малайзия, Индонезия, Таиланд).
Животноводство — ведущая отрасль сел. хоз-ва
большинства стран Европы, Северной Америки, Ав-
стралии, Новой Зеландии. Животноводство включа-
ет разведение крупного рогатого скота, свиней, овец,
мулов, птицеводство, пчеловодство, шелководство.
Наиболее равномерно размещено разведение
крупного рогатого скота, но особенно велико его по-
головье в Индии, Бразилии, США, Китае, России,
Аргентине. Свиноводство (более 0,8 млрд голов) —
источник получения 2/а всей мясной продукции.
449
ГЕОГРАФИЯ
Первое место по поголовью свиней занимает Китай.
Овцеводство (1,2 млрд голов) развивается в степ-
ных, полупустынных р-нах, а также в горных облас-
тях. Первое место по поголовью занимают Австра-
лия, Аргентина.
Рыболовство распространено почти повсеместно;
добыча рыбы и морепродуктов достигла 100 млн т в
год. Более ’/г всех мировых уловов приходится на 6
стран — Японию, Китай, Россию, США, Чили и
Перу. В последнее время все большее развитие полу-
чает искусственное рыборазведение, или аквакуль-
’ тура. Наиболее характерно рыборазведение для
Китая, Японии.
Сельское хозяйство и окружающая среда. В пери-
од экстенсивного развития сел. хоз-ва основным путем
воздействия на окружающую среду была распашка зе-
мель и сведение лесов. В XX в. на первое место вышла
химизация этой отрасли. Ежегодно на полях рассеива-
ется 1000 млн т хим, удобрений и 2—3 млн т различ-
ных ядохимикатов.
ГЕОГРАФИЯ ТРАНСПОРТА
Мировая транспортная система — сово-
, купность путей сообщения, транспортных предпри-
; ятий и транспортных средств. На транспорте заня-
j то более 100 млн человек. Общая длина транспорт-
I ной сети (без морских трасс) превышает 35 млн км.
j Ежегодно перевозится более 100 млрд т грузов и
1 более 1 трлн пассажиров.
В мировом пассажирообороте 1-е место принад-
лежит автомобильному транспорту, в мировом гру-
зообороте — морскому.
Региональные транспортные системы характер-
ны для Северной Америки, зарубежной Европы,
: стран СНГ, Южной Азии, Юго-Западной Азии, Ла-
тинской Америки, Австралии.
Сухопутный транспорт: автомобильный, же-
лезнодорожный, трубопроводный. Автомобильный
транспорт включает автомобильный парк и авто-
! дороги. Автомобильный парк насчитывает 0,5 млрд
i машин, из которых 80% сосредоточено в разви-
< тых странах Европы. Протяженность дорог дости-
гает 24 млн км. По длине дорог выделяются США,
Индия, Россия, Япония. Самый высокий уровень
автомобилизации — в США (на 1000 жителей
приходится 600 автомобилей), несколько ниже —
в Западной Европе (300—400 автомобилей). Же-
лезнодорожный (ж/д) — важный вид сухопутного
транспорта. Протяженность ж/д сети стабильна и
составляет 1,2—1,3 млн км; размещение —
крайне неравномерно: ж. д. имеются в 140 стра-
нах, но х/2 их длины приходится на: США, Рос-
сию, Канаду, Индию, Китай, Австралию, Арген-
тину, Францию, ФРГ и Бразилию. Имеются про-
странства, где ж/д сеть отсутствует (Афганистан,
Непал, островные гос-ва Океании и Карибского
моря). Трубопроводный', общая длина нефте- и га-
зопроводов превышает 1,5 млн км. Первое место
занимают США, второе — Россия, третье — Ка-
нада.
Водный транспорт. Морской транспорт обслу-
живает около 4/я всей международной торговли.
Общая протяженность морских трасс — несколько
15—782
миллионов км. Морские перевозки обслуживает
морской торговый флот, общий тоннаж достигает
420 млн т.
Морские суда плавают под флагами 160 стран, но
главную роль играют Либерия, Панама, Япония, Ве-
ликобритания, Норвегия, США, Россия, Греция.
Наличие большого флота у Либерии и Панамы объ-
ясняется тем, что под их флагами плавают суда
США, Японии, Норвегии, ФРГ, Великобритании.
Первое место в перевозках по морю занимают нефть
и нефтепродукты. Растут перевозки судами-сухогру-
зами железной руды, угля, зерна, леса и др.
Общее число морских портов — свыше
2,7 тыс., а портов-гигантов (перегрузка составляет
50 млн т в год) — 30. Они подразделяются на уни-
версальные и специализированные (нефтяные, руд-
ные и др.) порты.
По размерам морских перевозок первое место
принадлежит Атлантическому, второе — Тихому,
третье — Индийскому океану. На географию мор-
ского транспорта большое влияние оказывают
международные проливы и каналы, прежде всего
Суэцкий и Панамский, а также Ла-Манш, Гибрал-
тарский пролив, Кильский канал и др.
Внутренний водный транспорт. По грузо-обо-
роту внутренних водных путей выделяются США,
Россия, Канада, ФРГ, Нидерланды, Китай. Здесь на-
ходится большинство судоходных каналов (Берего-
вой канал в США, Великий канал в Китае). Главный
р-н озерного судоходства — Великие озера в США и
Канаде, которые соединены с Атлантическим океа-
ном глубоководным путем по р. Св. Лаврентия.
Воздушный транспорт. Самые крупные «воз-
душные державы» — США, Россия, Япония, Вели-
кобритания, Франция, ФРГ, Канада.
Транспорт и окружающая среда. Основным за-
грязнителем атмосферы является автотранспорт (в
крупных городах на него приходится 2/з всех вы-
бросов) и ж/д транспорт (загрязнение твердыми
частицами). Кроме того, эти виды транспорта со-
здают «шумовое загрязнение». Загрязнителем гид-
росферы является водный транспорт. Более всего
загрязнены нефтью те акватории, где проходят
главные морские нефтяные трассы. Меры по защи-
те окружающей среды: уменьшать долю свинца в
автобензине, расширять использование электромо-
билей, водородного, газового топлива, поездов на
воздушной подушке.
МЕЖДУНАРОДНЫЕ
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОТНОШЕНИЯ
«
Новый международный экономический порядок.
На долю стран Запада приходится от 2/з до 3/« всех
видов международных связей. В середине 70-х гг. по
инициативе развивающихся стран ООН приняла
программу Нового международного экономического
порядка, цель которого — перестройка международ-
ных экономических отношений на справедливой ос-
нове.
Формы международных экономических отно-
шений.
Международная торговля. Темпы роста внешне-
торгового оборота значительно опережают темпы
Экономическая и социальная география
450
роста производства в целом. Изменение товарной
структуры мировой торговли заключается в увели-
чении доли готовых изделий. Географическое рас-
пределение мировой торговли отличается крайней
неравномерностью: 70% всего ее оборота приходит-
ся на развитые страны Запада, в т. ч. 45% — на За-
падную Европу. Таким образом, первое место в меж-
дународной торговле принадлежит странам Западной
Европы (многие страны Западной Европы и США
имеют пассивный торговый баланс, что связано с за-
висимостью их от импорта топлива и сырья); вто-
рое — развивающимся странам; третье — странам,
ранее входившим в Совет Экономической Взаимопо-
мощи (СЭВ): страны СНГ, Восточной Европы, Куба,
Вьетнам и др.
Кредитно-Финансовые отношения выражаются
в предоставлении займов и кредитов, в экспорте и
импорте капитала. Главные экспортеры капита-
ла — США, Япония, Великобритания, ФРГ. В пос-
леднее время новые центры мирового значения
сформировались в Юго-Западной Азии, Сингапуре,
Гонконге.
Научно-технические связи выражаются в меж-
дународном обмене научно-техническими знания-
ми и в осуществлении научных разработок и про-
ектов в сфере исследования космоса (Интеркосмос),
охраны окружающей среды, охраны арктической
флоры и фауны и т.д.
Предоставление международных услуг: транс-
портных, строительных, услуг в области страхова-
ния, рекламы, инженерного проектирования, обме-
на производственным опытом и др.
Международный туризм. Различают автомо-
бильный, воздушный, речной и морской туризм. С
ростом туризма растет и индустрия туризма — сеть
гостиниц, туристских фирм, предприятий по произ-
водству сувениров и т.д. Главным туристским реги-
оном всегда была и остается Европа. В настоящее
время все большую роль начинают играть США,
многие развивающиеся страны.
РЕГИОНАЛЬНАЯ
ХАРАКТЕРИСТИКА МИРА
Зарубежная Европа
Экономико-географическое положение,
ресурсы, население
Территория, границы, положение. Террито-
рия — 5,1 млн км2. Здесь расположены около 40
суверенных гос-в, в большинстве своем сравнитель-
но небольшие по площади. ЭГП определяется: а)
соседским положением этих стран по отношению
друг к другу — основная предпосылка участия в
международной экономической интеграции; б) при-
морским положением большинства стран, что бла-
гоприятствует участию в международной торговле.
Политическая карта. Представлены как рес-
публики, так и конституционные монархии (Вели-
кобритания, Дания, Норвегия, Бельгия, Нидерлан-
ды, Швеция, Испания). Преобладают унитарные
гос-ва (Франция, Великобритания, Норвегия,
Дания), но есть и федеративные (ФРГ, Швейцар-
ская Конфедерация, Бельгия, Австрия).
Природные ресурсы. Состав полезных ископае-
мых в северной (платформенной) и южной (складча-
той) частях региона различается. В северной части
распространены полезные ископаемые: 1) рудные
(Балтийский щит и зона герцинской складчатости);
2) топливные (осадочный чехол платформы и ее кра-
евые прогибы). В южной части преобладают рудные
месторождения магматического и осадочного (бокси-
ты) происхождения, но запасы их значительно мень-
ше. Основные месторождения: каменный уголь (Рур-
ский бассейн в ФРГ, Верхнесилезский в Польше),
железная руда (Лотарингия во Франции, Кируна в
Швеции), бокситы (страны Средиземноморья), руды
цветных металлов, калийные соли. Гидроэнергети-
ческие ресурсы велики, но приходятся в основном на
р-ны Альп, Скандинавских и Динарских гор.
Агроклиматические ресурсы определяются поло-
жением региона в умеренном, а на юге — в субтро-
пическом поясах. В Средиземноморье устойчивое
земледелие нуждается в искусственном орошении.
Больше всего орошаемых земель в Италии и Испа-
нии. Наилучшими предпосылками для ведения лес-
ного хоз-ва обладают Швеция и Финляндия.
Природнорекреационные ресурсы разнообраз-
ны — Европа является главным мировым регио-
ном туризма.
Население. Воспроизводство характеризуется
особой демографической ситуацией: меняется воз-
растной состав, растет доля пожилых людей. С
этим связано изменение роли региона в системе
внешних миграций населения — из главного очага
эмиграции он превратился в главный мировой очаг
трудовой иммиграции (насчитывается 12—13 млн
иностранных рабочих, особенно их много в ФРГ,
Франции, Великобритании).
Национальный состав достаточно однородный:
из 62 народов региона к индоевропейской семье от-
носится большинство (славянская, германская и
романская группы). Гос-ва со сложным националь-
ным составом и межнациональными отношениями:
Ольстер в Великобритании, Страна Басков в Испа-
нии, Босния и Герцеговина.
Во всех странах зарубежной Европы господству-
ющая религия — христианство. В Южной Европе
преобладает католицизм, в Северной — протес-
тантство. В Риме расположен мировой центр като-
лицизма — государство-город Ватикан.
Размещение населения. Уровень урбаниза-
ции — самый высокий в мире: в среднем в городах
живет более 70%, а в некоторых странах более
80% всего населения. Общее число городов измеря-
ется многими тысячами, образующими густую
сеть. В последнее время рост крупнейших городов
замедлился или даже прекратился.
Промышленность
Экономическую мощь определяют 4 страны,
входящие в «большую семерку», — ФРГ, Фран-
ция, Великобритания, Италия, а также Испания,
Нидерланды, Швейцария, Бельгия, Швеция.
451
ГЕОГРАФИЯ
В отраслевой и территориальной структур» пр-
ти на первое место выдвигаются новые и новейшие
отрасли.
Машиностроение — ведущая отрасль, на кото-
рую приходится */з всей промышленной продук-
ции региона и 2/з его экспорта. Ориентация: тру-
довые ресурсы, научная база, инфраструктура (тя-
готеет к крупным городам и агломерациям).
Химическая пр-ть — 2-е место после машино-
строения. В качестве сырья использует углеводо-
род, а не уголь. Поэтому крупные центры нефтехи-
мии возникли в эстуариях рек Темзы, Сены, Рей-
на, Эльбы, Роны, где эта отрасль сочетается с неф-
тепереработкой .
Топливно-энергетическое хоз-во. Уголь в топ-
ливно-энергетическом балансе (ТЭВ) имеет перво-
степенное значение лишь в восточной части Евро-
пы (Польша, Чехия). Добыча и потребление угля
резко сократились, и в ТЭВ ведущее место принад-
лежит нефти и природному газу. Добыча угля со-
средоточена в ФРГ, Польше, Великобритании;
нефти — в Великобритании, Норвегии (нефтегазо-
носный бассейн в Северном море); природного
газа — в Нидерландах, Норвегии, Великобрита-
нии, Румынии. Электроэнергия вырабатывается в
основном на ТЭС. Роль ГЭС велика в скандинав-
ских и альпийских странах (Норвегия, Швеция,
Швейцария). Доля АЭС наиболее велика во Фран-
ции, Бельгии, Швеции, Швейцарии.
Металлургическая пр-ть сформировалась до на-
чала эпохи НТР. Черная металлургия наибольшее
развитие получила в странах, обладающих ресур-
сами каменного угля или железной руды, — ФРГ,
Великобритании, Франции, Испании, Бельгии,
Люксембурге, Польше, Чехии. Крупные металлур-
гические комбинаты в Таранто (Италия), близ
Марселя и в Дюнкерке (Франция), возникшие в
связи с тем, что черная металлургия стала ориен-
тироваться на импорт железной руды из развива-
ющихся стран. Сохраняют значение и старые ме-
таллургические р-ны — Рур в ФРГ, Лотарингия во
Франции.
По размерам выплавки стали выделяются
ФРГ, Италия, Франция, Великобритания, Поль-
ша, Испания.
Важнейшие отрасли цветной металлургии —
алюминиевая и медная пр-ть. Производство алю-
миния возникло как в странах, располагающих
запасами бокситов (Франция, Италия, Венгрия,
Румыния, Греция), так и в странах, где нет алю-
миниевого сырья, но вырабатывается много
электроэнергии (Норвегия, Швейцария, ФРГ, Ав-
стрия). В последнее время алюминиевые з-ды все
более ориентируются на сырье, поступающее из
развивающихся стран. Медная пр-ть представлена
в ФРГ, во Франции, в Великобритании, Италии,
Бельгии, Польше, Югославии.
Лесная пр-ть, ориентирующаяся прежде всего
иа источники сырья, превратилась в отрасль меж-
дународной специализации в Швеции и Финлян-
дии.
15*
Легкая пр-ть, с которой началась индустриа-
лизация этого региона, утратила свое былое зна-
чение. Старые текстильные р-ны — Ланкашир и
Йоркшир в Великобритании, Фландрия в Бель-
гии, Лионский во Франции, Миланский в Ита-
лии, Лодзинский в Польше существуют, но для
них характерен застой. Текстильная пр-ть смеща-
ется в страны Южной Европы, где есть резервы
дешевой рабочей силы (Португалия превратилась
в главную «швейную фабрику» региона, а Италия
по производству обуви уступает только США).
Сельское хозяйство
По основным видам с.-х. продукции большин-
ство стран полностью обеспечивают свои потреб-
ности и заинтересованы в сбыте продукции. Ос-
новным типом с.-х. предприятия большинства
стран является высокомеханизированная ферма. В
Южной Европе преобладают помещичье землевла-
дение и мелкое землепользование крестьян-арен-
даторов.
Животноводство имеет преимущественно мо-
лочно-мясной уклон. Растен иеводство. Главные
производители зерновых — Франция, Польша,
ФРГ, Великобритания; картофеля — Польша,
ФРГ; сахарной свеклы — Франция, ФРГ, Италия,
Польша; винограда и субтропических фруктов —
страны Средиземноморья (по сбору винограда и
производству вин — Италия; по сбору маслин —
Испания).
Основные типы сел. хоз-ва: 1) североевропей-
ский. с преобладанием интенсивного молочного и
мясо-молочного животноводства; 2) среднеевропей-
ский. отличающийся развитием животноводства и
растениеводства, но с ориентацией на нужды жи-
вотноводства; 3) южноевропейский, со значитель-
ным преобладанием растениеводства. Несмотря на
то что в посевах главное место занимают зерновые
культуры, международная специализация опреде-
ляется производством фруктов, цитрусовых, вино-
града, оливок, миндаля, орехов, табака, эфиромас-
личцых культур.
Рыболовство стало отраслью международной
специализации в Норвегии, Дании, Исландии (вы-
лавливается более 10 млн т рыбы).
Транспорт
Региональная транспортная система относится к
западноевропейскому типу. По дальности перевозок
немного уступает США и России, а по обеспеченнос-
ти транспортной сетью — намного превосходит, за-
нимая 1 -е место в мире. Характерно бурное развитие
автомобильного транспорта, который является глав-
ным в перевозках как пассажиров, так и грузов. Сеть
ж. д. сокращается. Конфигурацию транспортной
сети образуют магистрали широтного и меридио-
нального направлений, имеющие международное
значение.
Экономическая и социальная география
452
Речные пути имеют также меридиональное
(Рейн) или широтное (Дунай) направление. Осо-
бенно велико транспортное значение Рейна, по ко-
торому перевозится 250—300 млн т грузов в год.
В местах пересечения сухопутных и водных
путей возникли крупные транспортные узлы (мор-
ские порты) — Роттердам, Марсель, Гавр, Гам-
бург, Лондон и др., превратившиеся в портово-
промышленные комплексы.
Охрана окружающей среды
и экологические проблемы
Обострение природоохранных и экологических
проблем связано: а) с открытой добычей полезных
ископаемых; б) размещением больших городов* и
комплексов тяжелой пр-ти на берегах рек и мор-
ских побережьях; в) со всевозрастающей автомо-
билизацией; г) стихийным развитием туризма; д)
с катастрофами супертанкеров у западных бере-
гов.
В последнее время большинство стран прово-
дит государственную экологическую политику.
Изданы природоохранные законы, возникли обще-
ственные организации и партии «зеленых», рас-
ширена сеть национальных парков. Однако во
многих странах экологическая обстановка остает-
ся сложной (Великобритания, ФРГ, Бельгия,
Польша, Чехия).
География расселения н хозяйства
Всего в регионе — 400 городских агломераций
и около 100 промышленных р-нов. Самые значи-
тельные из них находятся в пределах «централь-
ной оси» развития, простирающейся по террито-
рии 8-ми стран — Франции, Великобритании,
Нидерландов, Бельгии, Люксембурга, ФРГ, Швей-
царии, Италии.
Высокоразвитые р-ны отличаются быстрыми
темпами роста. Именно в них концентрируются но-
вейшие отрасли пр-ти, науки, инфраструктуры.
Здесь размещаются штаб-квартиры монополий —
Большой Лондон, Большой Париж, Бавария и
Баден-Вюртемберг в ФРГ, агломерация Рандстад в
Нидерландах, «-промышленный треугольник»
Милан — Турин — Генуя в Италии.
Старопромышленные р-ны с преобладанием ба-
зовых отраслей в наибольшей степени представле-
ны в этом регионе. Наиболее крупные возникли в
угольных бассейнах: Рурский в ФРГ, Ланкашир,
Йоркшир, Западный Мидленд в Великобритании,
Северный р-н и Лотарингия во Франции, Верхнеси-
лезский р-н в Польше, Остравский в Чехии. Боль-
шинство из них мало затронуты реиндустриали-
зацией и относятся к категории депрессивных
р-нов. Проводится региональная политика их
подъема.
Отсталые аграрные р-ны. Велик уровень без-
работицы, население мигрирует в высокоразви-
тые р-ны и за границу (Юг Италии, занимающий
40% территории страны, концентрирует 35% ее
населения и только 18% заняты в пр-ти). Регио-
нальная политика направлена на индустриализа-
цию и развитие отраслей непроизводственной
сферы.
Районы нового освоения — акватория Северно-
го моря, где открыт крупный нефтегазоносный
бассейн, в котором выявлены более 250 месторож-
дений нефти и природного газа (ежегодная добыча
составляет 180 млн т нефти и 140 млрд м3 газа).
К этому же р-ну относится северная часть Скан-
динавии.
Влияние международной экономической
интеграции на территориальную структуру
хозяйства
Экономическая интеграция — форма правле-
ния мирового процесса интернационализации
производительных сил, способствующая сращива-
нию территориальных структур хоз-в отдельных
стран.
Европейское Сообщество (ЕС), созданное в
1957 г., — интеграционное объединение 12 запад-
ноевропейских гос-в: Франции, ФРГ, Италии,
Бельгии, Нидерландов, Люксембурга, Великобри-
тании, Дании, Ирландии, Греции, Испании, Пор-
тугалии. Оно представляет собой тесное экономи-
ческое и политическое сообщество гос-в, которое
является одним из ведущих центров мировой эко-
номики. На долю стран ЕС (Общего рынка) прихо-
дится более */з мировой торговли, свыше */> рас-
ходов на научные исследования, около */з валют-
ных резервов развитых стран мира.
Сращивание территориальных структур хоз-в
отдельных стран способствует формированию по-
граничных интеграционных р-нов: между ФРГ и
Францией, Францией и Бельгией, Францией и
Италией я др.
Субрегионы и страны
Выделяются 4 субрегиона'.
— Восточная Европа (1,2 млн км2) — Польша,
Чехия, Словакия, Венгрия, Румыния, Болгария, а
также страны, образовавшиеся в результате распа-
да Югославии;
— Средняя Европа (1,5 млн км2) — Великобри-
тания, Франция, ФРГ, Нидерланды, Бельгия,
Люксембург, Швейцария, Австрия;
— Северная Европа (1,3 млн км2) — Исландия,
Финляндия, Швеция, Норвегия, Дания;
— Южная Европа (1,1 млн км2) — Испания,
Италия, Португалия, Греция, Албания, Андорра,
Монако, Сан-Марино.
Сравнительная характеристика отдельных
стран разных регионов Европы дана в таблице.
453
ГЕОГРАФИЯ
Характеристика отдельных стран Европы
Таблица
Субрегионы, страны Участие населения в различных сферах деятельности Уровень урбани- зации Продукция. Экспорт
ВОСТОЧНАЯ ЕВРОПА
Польша площадь — 313 тыс. км2 население — 38 млн форма правления — республика пр-ть и строительство — 37% непроизвод. сфера — 20% сельское и лесное хоз-во — 28% 63% Машины и оборудование, морские суда, каменный уголь, медь, сера, медикаменты, текстильные изделия, продукты сел. хоз-ва. Продукция судостроения, металлургии, хим. пр-ти, изделия легкой пр-ти, сахар.
Болгария площадь — 111 тыс. км2 население — 9 млн форма правления — республика пр-ть и строительство — 47% непроизвод. сфера — 19% сельское и лесное хоз-во — 19% 68% Изделия электротехники и электроники, подъемно-транспортное оборудование, с.-х. машины, цветные металлы, швейные и та- бачные изделия, консервы, вина. Продукция машиностроения (0,4 всего экс- порта). цветной металлургии, сел. хоз-ва.
СРЕДНЯЯ ЕВРОПА
Великобритания площадь — 244 тыс. км2 население — 57 млн форма правления — конститут. монархия пр-ть и строительство — 29% непроизвод. сфера — 63% сельское и лесное хоз-во — 2% 92% Машины и оборудование, самолеты, автомобили, тракторы, вооружение, нефть, химикаты, ткани, изделия легкой пр-ти. Продукция машиностроения, хим. пр-ти, легкой пр-ти, металлургии. Экспорт капитала.
ФРГ площадь — 356 тыс. км2 население — 80 млн форма правления — республика пр-ть и строительство — 41% непроизвод. сфера — 48% сельское и лесное хоз-во — 5% 86% Автомобили, станки, пром, оборудование, из- делия электротехники н электроники, воору- жение, химикаты, изделия легкой пр-ти. Продукция ТЭК, хим. пр-ти, металлургии, легкой пр-ти, машинострое ния.
V СЕВЕРНАЯ ЕВРОПА
Швеция площадь — 450 тыс. км2 население — 8,5 млн форма правления — конститут. монархия пр-ть и строительство — 29% непроизвод. сфера — 60% сельское и лесное хоз-во — 4% 88% Автомобили, самолеты, мор. суда, воору- жение, оборудование для лесной и целлю- лозно-бумажной пр-ти, бумага, целлюлоза, железная руда, медикаменты, продукты животноводства. Продукция деревообрабатывающей и цел. бум. пр-ти, машиностроения и металлур-гии.
Финляндия площадь — 338 тыс. км2 население — 5 млн форма правления — республика пр-ть и строительство — 30% непроизвод. сфера — 53% сельское и лесное хоз-во — 10% 67% Пиломатериалы, бумага, целлюлоза, обору- дование для лесной и деревообрабатывающей пр-ти, морские суда, молочные продукты. Продукция цел.-бум. пр-ти, машиностроения.
ЮЖНАЯ ЕВРОПА
Испания площадь — 508 тыс. км2 население — 40 млн форма правления — конститут. монархия- пр-ть и строительство — 33% непроизвод. сфера — 47% сельское и лесное хоз-во — 11% 78% Автомобили, морские суда, электрообору- дование, химикаты, руды металлов, изделия легкой пр-ти, цитрусовые, оливковое масло, вина. Продукция машиностроения, сел. хоз-ва и пищевой пр-ти.
Италия площадь — 301 тыс. км2 население — 57,5 млн форма правления — республика пр-ть и строительство — 33% непроизвод. сфера — 51% сельское и лесное хоз-во — 10% 68% Автомобили, мотоциклы, пром, оборудо- вание, вооружение, химикаты, холодильники, текстильные и швейные изделия, обувь, овощи, фрукты, вина, цитрусовые. Продукция хим. пр-ти, легкой пр-ти, сел. хоз- ва, транспортные средства.
Экономическая и социальная география
454
Зарубежная Азия
Общая характеристика региона
Территория — 27 млн км2, население 3,1 млрд
человек. Границы большинства стран проходят по
выраженным природным рубежам.
Характерные черты ЭГП: а) приморское поло-
жение, обеспечивающее выход к морям Тихого,
Индийского, Атлантического океанов; б) глубин-
ное положение (Монголия — самое большое по
территории гос-во мира, не имеющее выхода к
морю).
Природные ресурсы. Минеральные ресурсы
разнообразны: главное богатство — нефть (Саудов-
ская Аравия, Кувейт, Ирак, Иран), каменный
уголь, железная руда, цветные металлы.
Население. Воспроизводство населения харак-
теризуется демографическим взрывом (арабские
страны Юго-Западной Азии). Этнический состав —
более 1 тыс. народов разных языковых групп.
Большинство стран — многонациональные (в
Индии, Индонезии проживает 150 народов, в
Китае, Вьетнаме — более 50).
В размещении населения различия существуют
как между отдельными странами, так и в их пре-
делах. Наиболее высокая плотность населения в
Бангладеш — свыше 800 чел./км2. На размеще-
ние большое влияние оказывает урбанизация —
очень быстро растут города и города-«миллионе-
ры».
Хозяйство. По уровню развития выделяются 6
групп: 1) Япония — 1-е место среди стран Запада
по производству стали, легковых автомобилей,
морских судов, промышленных роботов; 2) Китай
и Индия; 3) новые индустриальные страны —
Республика Корея, Тайвань, Гонконг, Сингапур,
Малайзия, Таиланд; 4) нефтедобывающие страны
Персидского валива; 5) страны, в которых инду-
стриаливация ограничивается горнодобывающей
или легкой пр-тью, — Монголия, Вьетнам, Шри-
Ланка и др.; 6) наименее развитые страны —
Лаос, Камбоджа, Непал, Бутан, Йемен.
Сельское хоз-во. Р-ны сел. хоз-ва: а) рисосеяния
(муссонный сектор Восточной, Юго-Восточной и
Южной Азии); б) тропического земледелия (влаж-
ные тропики Индонезии, Малайзии); в) просовид-
ных культур (сектор Южной и Восточной Азии); г)
выращивания пшеницы и др. зерновых культур (от
Северного Китая до Ирана и Турции); д) субтропи-
ческого земледелия (побережье Средиземного
моря).
Китай
Китайская Народная Республика — третье по
размерам территории гос-во мира.
Административно-территориальное деление: 23
провинции (включая Тайвань) и 3 города централь-
ного подчинения — Пекин, Шанхай, Тяньцзинь.
Население. Численность — 1 млрд 134 млн чело-
век (1990 г.); ежегодно возрастает на 147 млн; тру-
доспособное — более 700 млн. Этнический состав:
китайцы («ханьцы»); доля национальных мень-
шинств — 8%. Расселение: почти 90% жителей со-
средоточено иа */з территории страны (восточная
часть). По числу больших городов и городов-«мил-
лионеров» (34), а также по абсолютной численности
горожан (350 млн) занимает 1-е место в мире.
Хозяйство. По общему объему промышленного
производства — 4—5-е место в мире.
ТЭК. Основа — угольная пр-ть (1 млрд т в год);
крупные бассейны на севере и северо-востоке. Про-
изводство электроэнергии базируется на ТЭС. Стро-
ительство ГЭС осуществляется в верховьях Янцзы.
Металлургический комплекс представлен комби-
натами полного цикла, ориентирующимися на бас-
сейны каменного угля и железной руды.
Машиностроительный комплекс. Преобладают уни-
версальные предприятия, которые тяготеют к крупным
городам, морским портам, металлургическим базам. Ин-
тенсивно развивается производство изделий бытовой
электроники и электротехники.
Текстильная пр-ть — главная отрасль легкой пр-ти;
производит продукцию для внутреннего рынка.
Сельское хоз-во. Занято 400 млн человек. Основное
направление — зерновое хоз-во. Главные земледельчес-
кие р-ны — Восточный и Северо-Восточный Китай:
а) северная половина — пшеница, кукуруза; б) юж-
ная — посевы риса и чая. На северо-западе Китая —
экстенсивное кочевое и полукочевое скотоводство. На
юго-западе Китая сел. хоз-во слабо развито.
Экономические зоны:
— восточная (приморская) — наиболее разви-
тая: большинство промышленных центров и узлов,
многие с.-х. р-ны, транспортные магистрали, все
морские порты, крупнейшие города — Пекин,
Шанхай, Тяньцзинь. Здесь несколько свободных
экономических зон (крупнейшая — Шэньчжэнь —
находится рядом с Гонконгом);
— центральная — преобладает производство
топлива и энергии, хим. продукции, сырья и полу-
фабрикатов, продовольствия;
— западная — животноводство, переработка
минерального сырья.
Япония
Страна-архипелаг (общая площадь —
372 тыс. км2), находится в центре Азиатско-Ти-
хоокеанского региона. Самая крупная в мире стра-
на — кредитор и экспортер капитала.
Население. По численности входит в первую де-
сятку стран мира (125 млн человек). Особенность —
первое гос-во Азии, перешедшее от второго к перво-
му типу воспроизводства населения. Национальный
состав — однородный (типичная однонациональная
страна — японцы составляют 99% населения).
Плотность — 340 чел;/км2, но фактически — выше,
т.к. почти все население сосредоточено на примор-
ских низменностях и в долинах рек. Характерен вы-
сокий уровень урбанизации — 77%. Здесь насчиты-
вается свыше 200 городов.
Хозяйство. Особенность хоз-ва — исключитель-
ная зависимость от международных экономических
связей. В промышленности были созданы базовые
отрасли: энергетика, металлургия, автомобиле- и су-
достроение, химическая и нефтехимическая пр-ть,
построены самые крупные в западном мире АЭС, ме-
таллургические комбинаты, супертанкеры, скорост-
ные ж. д. В 70—80-х гг. началась реиндустриализа-
455
ГЕОГРАФИЯ
ция пр-ти на основе внедрения микроэлектроники,
робототехники, биотехнологии.
Сельское хоз-во. Большое развитие (помимо ри-
сосеяния) получили садоводство, огородничество,
разведение крупного рогатого скота, свиней,
птицы. По улову рыбы — 1-е место в мире.
Транспорт. Развиты все виды транспорта, кроме
речного и трубопроводного. Морской флот — круп-
нейший среди стран Запада и самый современный.
Территориальная структура хоз-ва:
— тихоокеанский пояс — главное социально-
экономическое ядро всей страны. Здесь расположе-
ны главные промышленные р-ны — Токио, Осака,
Нагоя, большинство ТЭС и АЭС, металлургические
комбинаты, машиностроительные центры, важные
р-ны сел. хоз-ва, главные транспортные магистра-
ли и важнейшие порты;
— периферийная зона, включающая горно-лес-
ные р-ны Хонсю. Представлена гидроэнергетика,
добыча полезных ископаемых, рекреация, туризм.
Создаются новые центры наукоемких произ-
водств — технополисы.
Индия
Страна-гигант: площадь — 3,8 млн км2. Располо-
жена на морских торговых путях из Средиземного
моря в Индийский океан. Федеративная республи-
ка, состоящая из 25 штатов.
Население. По численности (844 млн человек) —
вторая в мире. Этнический состав: самая многонацио-
нальная страна; проживают сотни этносов, принадле-
жащих к различным языковым семьям. Уровень ур-
банизации невысок, но по числу больших городов
уступает только Китаю, а по числу городов-«миллио-
неров» — США и Китаю.
Хозяйство. По общему объему производства —
11-е место в мире. По ВВП из расчета на душу насе-
ления занимает только 102-е место.
Промышленность. В черной металлургии, маши-
ностроении, хим. пр-ти занято '/в экономически ак-
тивного населения. Главные р-ны и узлы тяжелой пр-
ти ориентируются на территориальные сочетания
природных ресурсов. Наиболее мощный промышлен-
ный комплекс сформировался на востоке — от Каль-
кутты вдоль долины Домодар: крупнейшие центры
металлургии (Бокаро, Дургапур, Роуркела и др.), тя-
желого машиностроения (Читтаранджан, Ранчи и
др.), хим. пр-ти (Синдри). Крупные индустриальные
центры — Бомбей, Мадрас, Ахмадабад, Бенгалуру и
ДР-
Главные отрасли легкой пр-ти — хлопчатобу-
мажная и джутовая, а также швейная.
Сельское хоз-во. Зоны: 1) рисоводческая (юго-вос-
точная часть Индо-Гангской низменности); 2) зерно-
водческая (пшеница) — северо-западная часть Индо-
Гангской низменности).
Транспорт. Относится к числу стран с довольно
высоким уровнем развития транспорта. По протя-
женности ж. д. входит в число пяти ведущих стран
мира. Растет тоннаж морского флота.
География хоз-ва. В стране нет единого домини-
рующего центра. Выделяются 4 экономических р-на
с экономическими столицами:
— Северо-Восточная Индия (Калькутта) — мощ-
ный индустриальный комплекс;
— Западная Индия (Бомбей) — нефтяная и неф-
техимическая база страны;
— Южная Индия (Мадрас) — основа экономи-
ки — сел. хоз-во, специализирующееся на выращи-
вании зерновых и тропических культур. Пр-ть пред-
ставлена металлургией, машиностроением, нефте-
переработкой (Мадрас, Хайдарабад, Висакхапат-
нам);
— Центральная и Северная Индия (Дели) —
состав хоз-ва — разнопрофильные промышленные
центры и с.-х. территории, мало связанные между
собой.
Африка
Общая характеристика
По особенностям ЭГП страны Африки можно
подразделить на имеющие выход к морю и внутри-
континентальные. Большинство стран, располо-
женных вдали от моря, принадлежит к наименее
развитым странам мира.
Формы правления. Почти все страны — респуб-
лики, монархий только три — Марокко, Лесото,
Свазиленд.
Природные ресурсы. Среди континентов — 1-е
место по запасам руд марганца, хромитов, бокси-
тов, золота, платиноидов, кобальта, ванадия, алма-
зов, фосфоритов. Самая богатая по полезным иско-
паемым страна — ЮАР.
Агроклиматические ресурсы. */з материка —
пустыни, */з — отличается длительным сухим сезо-
ном н подвержена засухам, страны экваториального
пояса характеризуются избыточным увлажнением.
Население. Для стран характерны самые высо-
кие в мире темпы воспроизводства. Этнический со-
став — 300—500 национальностей. В Северной
Африке некоторые ив втносов сложились в круп-
ные нации, Но большинство находятся на уровне
народностей и племен. Средняя плотность —
22 чел./км2. Расселение неравномерно. В Сахаре
огромные пространства (самые обширные в мире)
не заселены; в зоне тропических лесов — очень
редко; основная масса людей живет на побере-
жьях. Урбанизация: уровень — 34%, темпы —
самые высокие в мире.
Хозяйство. После завоевания независимости
страны начали преодолевать вековую отсталость.
Совершается перестройка отраслевой и территори-
альной структур хоз-ва.
Промышленность. Отрасли пр-ти, определяющие
значение региона в международном разделении
труда: а) горнодобывающая пр-ть (по добыче многих
видов полезных ископаемых Африке принадлежит
монопольное место в мире); б) тропическое и субтро-
пическое земледелие, имеющее экспортную направ-
ленность. Но несмотря на это, Африка занимает пос-
леднее место среди регионов мира по уровню инду-
стриализации и урожайности с.-х. культур.
В большинстве стран сохраняется колониальный
тип отраслевой структуры хоз-ва, характеризую-
щийся: а) преобладанием потребительского сел. хоз-
ва; б) слабым развитием обрабатывающей пр-ти;
в) ограничением непроизводственной сферы преиму-
щественно торговлей.
Экономическая и социальная география
456
Субрегионы Африки
Северная Африка (площадь — 10 млн км2, на-
селение — 150 млн человек). Северная часть этого
субрегиона соседствует с Южной Европой и Юго-
Западной Азией и имеет выход к морским путям,
южная — образует малообитаемые пустынные и
полупустынные пространства Сахары. Главные
центры обрабатывающей пр-ти, главные р-ны суб-
тропического земледелия и почти все население со-
средоточены в приморской полосе. Крупные горо-
да — Каир, Александрия, Тунис, Алжир, Касаб-
ланка.
Тропическая Африка — расположена к югу от
Сахары (территория — 20 млн км2, население —
свыше 500 млн). Самая отсталая часть всего разви-
вающегося мира (имеются 29 наименее развитых
стран). Население относится к негроидной расе.
Наиболее сложный этнический состав в Западной
и Восточной Африке. Единственный субрегион, где
основной сферой материального производства оста-
ется сел. хоз-во. Промышленность: имеется один
крупный р-н добывающей пр-ти — медный пояс в
Заире и Замбии. Транспорт слабо развит. Быстры-
ми темпами идет опустынивание, обезлесение,
обеднение флоры и фауны. Главный р-н засух и
опустынивания — зона Сахеля.
Южно-Африканская Республика (ЮАР)
Единственная на континенте экономически раз-
витая страна. По всем показателям экономическо-
го развития ей принадлежит 1-е место в Африке.
На долю ЮАР приходится 2/з промышленной про-
дукции, 4/б выплавки стали, 1/з длины ж. д., Уг
автомобильного парка Африки. Самый крупный
промышленный район континента — Витватерс-
ранд, в котором расположена столица Претория.
В соответствии с расистской политикой апар-
теида на месте прежних резерваций было создано
10 «независимых черных государств», или бантус-
танов. В настоящее время апартеид официально
отменен, но отсталость бантустанов сохраняется.
Северная Америка
США
По размерам территории (9,4 млн км2) занимает
4-е место в мире. Состав США: а) основная терри-
тория; б) Аляска; в) Гавайские о-ва в Тихом океа-
не. ЭГП: наличие большой протяженности мор-
ских границ, расположение между двумя океана-
ми, наличие условной границы между Канадой и
Мексикой способствует развитию торгово-экономи-
ческих связей.
По государственному устройству США — феде-
ративное гос-во, состоящее из 50 штатов.
Население. Численность — 255 млн человек (3-е
место после Китая и Индии), естественный прирост
составляет 6—7 человек на 1000 жителей. Большое
значение на численность оказывает иммиграция
(ежегодный приток эмигрантов составляет около
1 млн человек). Население состоит из 3 этнических
групп: 1) американцев США (составляют 8/« населен
ния; особая группа — афро-американцы и негры —
12%; 2) переходных иммигрантских групп; 3) жите-
лей-аборигенов (индейцев, эскимосов).
Размещение населения. Почти 70% жителей
проживают на территории, занимающей 12% пло-
щади страны (приморские и приозерные штаты).
Возросли внутренние миграции из штатов Севера в
штаты Юга. Быстрее всего растет население Теха-
са, Флориды и Калифорнии. Размещение населе-
ния определяется географией городов. Процессы
урбанизации привели к образованию 300 город-
ских агломераций, а дальнейшее сращивание их
привело к образованию мегалополисов', а) Северо-
Восточного (от Бостона до Вашингтона); б) При-
озерного, расположенного между Чикаго и Питтс-
бургом; в) Калифорнийского, занимающего побере-
жье Тихого океана между Сан-Франциско и Лос-
Анджелесом. Сельское население живет как в ком-
пактных поселениях, так и на фермах.
Хозяйство. В промышленности представлены
все отрасли, подотрасли и виды производств. В
международном географическом разделении труда
положение страны определяют автомобилестрое-
ние, авиаракетнокосмическая пр-ть, электроника.
Велико значение нефтяной пр-ти, определяющей
как экономическую, так и политическую жизнь
страны.
По размерам с.-х, производства превосходит все
страны мира. Производительность труда в агро-
промышленном комплексе растет быстрее, чем в
пр-ти. На США приходится У г мирового экспорта
зерна. Основной тип с.-х. предприятия — капита-
листическая ферма, производящая продукцию на
продажу.
По развитию всех видов транспорта превосхо-
дит все страны мира: иа них приходится 1/з про-
тяженности транспортной сети и всех перевозок
стран Запада. Транспортная система вместе с Кана-
дой образует североамериканский тип.
Большое развитие получила сфера нематериаль-
ного производства и услуг, которая концентрирует
2/з всех занятых. Для современной географии хоз-
ва характерна повышенная концентрация эконо-
мической жизни в окраинных приокеанских и
приозерных р-нах. Существуют сильные террито-
риальные диспропорции. Высокоразвитые р-ны со-
седствуют с депрессивными. Проводится регио-
нальная политика, направленная на смягчение
этих различий.
География пр-ти. Среди экономически разви-
тых стран Запада США принадлежит 1-е место по
запасам угля (3,6 трлн т), нефти (4,5 млрд т), при-
родного газа (10 трлн м3), урана, железной руды,
фосфоритов, серы, а также гидроэнергии. По осо-
бенностям тектонического строения территория де-
лится на 2 большие части: 1) восточную (платфор-
менную); главное богатство — топливные полезные
ископаемые; 2) западную (складчатую); основные
месторождения — рудные ископаемые. Ведется ос-
воение нефтяных и газовых месторождений конти-
нентального шельфа (Мексиканский залив и у бе-
регов Калифорнии). Крупнейшее месторождение
нефти открыто на Аляске (Прадхо-Бей).
Топливно-энергетическая пр-ть получила разви-
тие во многих штатах. Главные месторождения угля
457
ГЕОГРАФИЯ
в штатах Кентукки, Западная Виргиния, Пенсиль-
вания, в пределах которых находится часть Аппа-
лачского бассейна. Главные «нефтяные» штаты —
Техас, Аляска, Луизиана, Калифорния, Оклахома.
Крупные узлы ГЭС возникли в штатах Теннесси и
Вашингтон — на реках Теннесси и Колумбия.
Металлургическая пр-ть получила развитие во
многих штатах, но главные: 1) Приозерный р-н
(Чикаго с пригородами, Детройт); 2) Северо-Аппа-
лачский (Питтсбург); 3) Приатлантический (Бал-
тимор, Филадельфия). В цветной металлургии
главное значение принадлежит горным штатам.
Размещение машиностроения совпадает с разме-
щением городов и агломераций. Мегалополисы При-
атлантический, Приозерный п Калифорнийский
образуют 3 главных машиностроительных р-на. В
экспорте продукции авиапромышленности доля
США составляет 60%, газовых турбин — 65%. За-
нимает ведущие позиции по производству электрон-
ного оборудования, медицинской техники.
Главный р-н нефтехимической и газовой пр-
ти — побережье Мексиканского залива. Здесь дей-
ствует более 200 предприятий этого профиля и на-
ходится «нефтехимическая столица» — Хьюстон.
Текстильная пр-ть из Новой Англии с центром
в Бостоне переместилась в южноатлантические
штаты — ближе к р-нам дешевой рабочей силы,
производства хлопка и синтетического волокна.
Крупнейшие промышленные р-ны — Нью-
Йоркский, Лос-Анджелесский и Чикагский.
География сел. хоз-ва. Профиль растениеводст-
ва определяют зерновые культуры, которые зани-
мают 2/з всех площадей. Среди масличных культур
первое место принадлежит соевым бобам, среди во-
локнистых — хлопчатнику. Профиль животновод-
ства определяет разведение крупного рогатого
скота молочного и мясного направления.
Сельскохозяйственные р-ны (пояса): а) пшенич-
ный, сформировался на Великих озерах; б) ку-
курузный, возникший на севере Центральных
равнин; в) молочный в штатах Приозерья и Севе-
ро-Востока; г) хлопковый по нижнему течению
Миссисипи.
География транспорта. Основу транспортной
сети образуют трансконтинентальные магистрали
широтного и меридионального направлений. Мор-
ские порты являются крупными транспортными
узлами и портово-промышленными комплекса-
ми — Нью-Йорк, Филадельфия, Балтимор, Новый
Орлеан, Хьюстон (Атлантическое побережье), Лос-
Анджелес, Сан-Франциско, Сиэтл (Тихоокеанское
побережье).
География туризма. Ежегодно страну посещает
30—40 млн человек. Главные р-ны приморского ту-
ризма — Флорида, Калифорния и Гавайи, горного —
штаты Запада, приозерного — штаты Приозерья.
Канада
Канада является членом Содружества, возглав-
ляемого Великобританией.
По размерам территории (10 млн км2) уступает
только России. Для торгово-экономических связей
наибольшее значение имеет сухопутная граница с
США.
Природные ресурсы. Особое значение имеют
никель, медь, железные руды, цинк, золото,
нефть, природный газ, калийные соли. Мировое
значение имеют гидроэнергетические и лесные ре-
сурсы, а также почвенно-климатические ресурсы
степных провинций.
Хозяйство имеет многоотраслевой характер. В
международном экономическом разделении труда
значение страны определяется отраслями добываю-
щей пр-ти. Экспортируются нефть, железная руда,
цветные и легирующие металлы, уран, калийные
соли, сера.
Сельское хоз-во отличается высокой товарнос-
тью и специализируется как на животноводстве,
так и на производстве зерновых культур. Отраслью
международной специализации являются лесная и
деревообрабатывающая пр-ть. По производству и
экспорту газетной бумаги занимает 1-е место.
Макрорайоны: 1) Центральный — высокое раз-
витие получила обрабатывающая и горнодобываю-
щая пр-ть (крупнейшие города — Торонто, Монре-
аль, Оттава); 2) Степной — главная житница стра-
ны; 3) Тихоокеанский выделяется развитием лес-
ной пр-ти. Кроме того, он является «морскими во-
ротами» в Тихий океан; 4) Канадский Север.
Латинская Америка
Общая характеристика
Территория — 21 млн км2. В пределах этого ре-
гиона расположены 46 стран и территорий, в том
числе 33 суверенных гос-ва. Границы между мате-
риковыми странами в основном проходят по гор-
ным хребтам и крупным рекам. ЭГП определяется
тем, что она находится в сравнительной близости
от США и на большом расстоянии от других круп-
ных регионов. По государственному строю боль-
шинство стран — республики. Форма правления
некоторых стран определяется их вхождением в со-
став Содружества, возглавляемого Великобрита-
нией.
Природные ресурсы. Богата разнообразными
полезными ископаемыми: нефтью и природным
газом, рудами черных и цветных металлов (желез-
ные и медные руды, бокситы), золотом и серебром.
Основные запасы нефти в Мексике и Венесуэле (в
пределах континентального шельфа). По обеспе-
ченности водными ресурсами — 1-е место среди
крупных регионов, по величине гидропотенциала
уступает только зарубежной Азии. Огромное богат-
ство — леса, площадь которых занимает более */а
территории.
Население. Характерен второй тип воспроиз-
водства населения, и во многих странах прирост
населения превышает 2—3% в год. Современный
этнический состав, имеющий сложную основу, об-
разовался под воздействием 3-х компонентов: 1) ин-
дейских племен и народностей; 2) европейских
переселенцев из Испании и Португалии; 3) афри-
канцев.
Главные черты размещения населения:
а) один из наименее населенных регионов со сред-
ней плотностью — 20 чел./км2; б) неравномер-
ность размещения населения выражена сильнее,
Экономическая и социальная география
458
чем в большинстве других крупных регионов; в)
ни в одном другом регионе население не освоило
в такой степени обширные плоскогорья и не под-
нимается так высоко в горы (Мексика, Бразилия,
Андские страны).
Хозяйство. Значительна роль в мировой горно-
добывающей пр-ти: Бразилия занимает одно из
первых мест в мире по добыче железной и марган-
цевой руд; Мексика — по добыче нефти, серебра,
самородной серы; Чили — по добыче медной руды.
В последнее время ведущая роль перешла к обра-
батывающей пр-ти, включая наукоемкие новейшие
отрасли нефтехимии, черной и цветной металлур-
гии.
Сельское хоз-во. Существует два совершенно
различных сектора: первый сектор — высокото-
варное, преимущественно плантационное хоз-во;
второй сектор — потребительское малотоварное
сел. хоз-во.
Транспорт. Несмотря на большую протяжен-
ность ж. д., их техническая оснащенность низкая.
Недостаточно развиты внутренний водный, трубо-
проводный транспорт.
Территориальная структура хоз-ва. В странах
региона главный облик всей территории образуют
их столицы (пример: в Мехико, Лиме, Сан-Паулу,
Буэнос-Айресе производится более */2> а в Монте-
видео 8/< всей промышленной продукции соответст-
вующих стран.
Бразилия
Бразилия — одна из наиболее богатых природ-
ными ресурсами стран мира (добывают около 50
видов минерального сырья, особенно рудного). По
численности населения (155 млн) занимает 5-е
место в мире. По размерам ВВП занимает 1-е место
не только в Латинской Америке, но и среди всех
развивающихся стран. По выпуску мини- и микро-
компьютеров уступает только США, Японии, ФРГ.
Создана крупная военная пр-ть. Построена круп-
нейшая в мире ГЭС — «Итайпу» (12,6 млн кВт/ч).
Сохраняет мировое первенство по производству
кофе, сахарного тростника, бананов.
Территориальная структура хоз-ва. Характерен
приокеанский тип размещения населения и хоз-ва.
В приокеанской полосе сосредоточено в/ю населе-
ния и производства. Проводится политика, направ-
ленная на освоение и заселение внутренней части
страны — Амазонии, занимающей 8Д ее террито-
рии. С этой целью была построена новая столи-
ца — Бразилиа, которая удалена от побережья на
1,5 тыс. км.
Австралия
По размерам территории (7,7 млн км2) занимает
6 место в мире. Является членом Содружества, фор-
мально главой Австралии считается английская ко-
ролева.
ЭГП. Изолированность от других материков.
Природные ресурсы, '/з мировых запасов бокси-
тов. Железные руды, руды цветных металлов, урана,
золото, каменный уголь, перспективные месторожде-
ния нефти (шельф) и природного газа. Агроклима-
тические условия благоприятны для сел. хоз-ва
только на востоке и юго-востоке страны.
Население. Около 77% — потомки выходцев с
Британских о-вов, образовавших англо-австралий-
скую нацию. Аборигены (160 тыс.) живут в засуш-
ливых штатах (Квинсленд, Западная Австралия и
др.). Средняя плотность населения 2 чел. на км2.
При этом в Восточной и Юго-Восточной Австралии
на */ю территории страны, живет более в/ю ее насе-
ления. Уровень урбанизации 86 %, 2/з населения
живет в больших городах. Города-миллионеры Сид-
ней и Мельбурн образуют крупные агломерации.
Экономика. Отрасли специализации — горнодо-
бывающая пр-ть и овцеводство. Является экспорте-
ром минерального сырья и топлива (железная руда,
бокситы,' медь и др.). Центром горнодобывающей
пр-ти является Брокен-Хилл (полиметаллическая и
железорудная). Уголь добывается в штатах Новый
Южный Уэльс и Квинсленд. Обрабатывающая пр-ть
работает главным образом на внутренний рынок.
Центры черной и цветной металлургии — Ньюкасл
и Порт-Пири. Машиностроение получило развитие
после второй мировой войны (автомобилестроение,
производство сел. хоз. машин, электроприборов, ра-
диоэлектроника). Пищевая пр-ть (мясная) в значи-
тельной степени работает на экспорт.
Сельское хоз-во. По общей стоимости экспорта
уступает лишь США, а по его стоимости на душу на-
селения не имеет себе равных. Первое место в мире
по поголовью овец, настригу шерсти и ее экспорту.
Главная зона овцеводства — степные и полупустын-
ные районы на зап. склонах Большого Водораздель-
ного хребта. Ведущей отраслью растениеводства яв-
ляется выращивание зерновых (предгорья Австра-
лийских Альп на юго-востоке страны и юго-запад).
Транспорт. Доминируют морской и ж/д транспорт.
Огромна роль воздушного, которому нет равных в
мире по объему грузооборота на 1 человека.
Выделяются районы:
— высокоразвитые, старого освоения (Нов.
Ю. Уэльс, Виктория и ю.-в. часть Ю. Австралии);
— нового освоения (Ю.-З. и Сев. Австралия);
— малоосвоенные пустынные (Центральная Ав-
стралия).
ГЛОБАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ
ЧЕЛОВЕЧЕСТВА
Глобальными называются проблемы, которые
охватывают весь мир, все человечество, создают уг-
розу для его настоящего и будущего и требуют для
своего решения объединенных усилий, совместных
действий всех государств и народов.
1. Мира и-разоружения.
2. Экологическая.
3. Демографическая.
4. Экологическая и сырьевая.
5. Продовольственная.
6. Использования Мирового океана.
'7. Мирного освоения космоса.
Биология
классы
БАКТЕРИИ. ГРИБЫ. ЛИШАЙНИКИ
ЦАРСТВА ЖИВОЙ ПРИРОДЫ:
ДРОБЯНКИ, ГРИБЫ И РАСТЕНИЯ
ЦАРСТВО ДРОБЯНКИ
В царство Дробянки входят прокариотические
организмы, клетки которых не имеют ограничен-
ного оболочкой ядра. Царство подразделено на
три подцарства: Архебактерии, Настоящие бак-
терии п Оксифотобактерии.
Подцарство Настоящие бактерии
(Эубактерии)
Строение
Бактерии — это микроскопически малые ор-
ганизмы, не имеющие ограниченного оболочкой
ядра. По Форме и особенностям объединения
клеток различают несколько морфологических
групп настоящих бактерий: кокки, имеющие ша-
рообразную форму; стрептококки образованы
кокками, объединенными в цепочки; стафило-
кокки — скопления кокков в виде виноградной
грозди; бациллы, или палочки, — вытянутые по
форме клеток бактерии; вибрионы — дугообразно
изогнутые бактерии; спириллы — бактерии с вы-
тянутой шпорообразно извитой формой и т. д. На
поверхности некоторых клеток бактерий заметны
разного рода жгутики и ворсинки. С помощью
жгутиков и ворсинок бактерии передвигаются.
Некоторые бактерии перемещаются, выбрасывая
слизь. Клеточная стенка прочная, у многих бак-
терий сверху окружена слоем слизи, образующим
капсулу, защищающую организм от неблагопри-
ятных воздействий. В цитоплазме бактерий ино-
гда заметны включения запасных питательных
веществ. Бактерии способны в неблагоприятных
условиях образовывать споры.
Особенности обмена веществ
Большинство бактерий гетеротрофы. Сапро-
фиты — используют для питания готовые орга-
нические вещества мертвых организмов или про-
дукты жизнедеятельности животных и растений.
Паразиты — живут за счет питательных веществ
других организмов, в теле которых они обитают.
К ним относятся все болезнетворные бактерии.
Другие гетеротрофные бактерии получают энер-
гию путем кислородного или бескислородного
окисления органических соединений (молочно-
кислые бактерии, маслянокислые бактерии, ме-
танообразующие).
Схема строения бактериальной клетки: 1 — клеточная
стевка, 2 — наружная цитоплазматическая мембра-
на, 3 — кольцевая молекула ДНК, 4 — рибосомы,
5 — включения, 6 — мезосома (запас мембраны)
Автотрофных бактерий подразделяют на фото-
трофов, для которых источником энергии служит
солнечный свет, и хемотрофов, использующих
для синтеза собственных органических соедине-
ний энергию реакций окисления или восста-
новления неорганических молекул.
Формы бактериальных клеток: 1 — шар, 2 — палочка,
3 — спираль, 4 — полукольцо, б — звезда, в — спирилла
461
БИОЛОГИЯ
ЦАРСТВО ГРИБЫ
Общая характеристика
Грибы — гетеротрофные организмы, запасным
питательным веществом у них служит гликоген.
Опорная структура клеточных стенок представле-
на хитином. Продуктом обмена веществ грибов
является мочевина.
Происхождение грибов
Грибы возникли в силурийском периоде па-
леозойской эры. Грибы, как полагают, произо-
шли от бесцветных жгутиковых простейших.
/
Внешний вид и строение тела
Грибы по строению и физиологическим функ-
циям разнообразны и широко распространены в
различных местах обитания. Их размеры — от
микроскопически малых (одноклеточные формы,
например, дрожжи) до крупных экземпляров,
плодовое тело которых в диаметре достигает по-
луметра и более.
Основа плодового тела гриба — грибница,
или мицелий. Грибница представляет собой си-
стему тонких ветвящихся нитей — гиф, характе-
ризующихся верхушечным ростом и выраженным
боковым ветвлением. Часть грибницы, располо-
женная в почве, носит название почвенной или
субстратной грибницы, другая часть — наруж-
ной или воздушной. На воздушном мицелии фор-
мируются органы размножения.
У низших грибов мицелий представляет собой
одну гигантскую клетку с множеством ядер. На-
пример, мукор, развивающийся на овощах, яго-
дах, плодах в виде белого пушка, и фитофтора,
вызывающая гниль клубней картофеля.
У высших грибов мицелий разделен перего-
родками на отдельные клетки, содержащие одно
или несколько ядер.
Размножение грибов
Грибы размножаются бесполым и половым пу-
тем. Бесполое размножение осуществляется либо
вегетативно, т. е. частями мицелия, либо спора-
ми. Споры развиваются в спорангиях, возни-
кающих на специализированных гифах — спо-
рангиеносцах, поднимающихся над субстратом
(почвой).
Распространение и значение
Грибы широко распространены и приспособ-
лены к различным условиям обитания. Многие
виды заселили почву. Эти грибы участвуют в ми-
нерализации органических веществ и образова-
нии гумуса. Среди почвенных грибов многие об-
разуют микоризу с корнями высших растений.
Некоторые виды грибов разрушают лесную под-
стилку. Существуют хищные грибы, строение ко-
торых приспособлено к захвату мелких круглых
червей, обитающих в почве. Примером гриба па-
разита служит трутовник. Некоторые шляпочные
грибы используются человеком и животными в
Представители высших грибов: А — дрожжи, Б — спо-
рынья на колосе
Отдел Лишайники
Строение тела
Лишайники — группа симбиотических орга-
низмов, морфологическую основу тела которых
образует гриб. Под симбиозом понимают вза-
имополезное сожительство организмов, принад-
лежащих к разным видам. В теле лишайников
сочетаются два компонента: автотрофный — во-
доросль или цианобактерия и гетеротрофный —
гриб, образующие единый симбиотический орга-
низм. Для каждой группы лишайников харак-
терна постоянная, сложившаяся в процессе эво-
люции форма сожительства определенного гриба с
конкретной водорослью.
По форме и величине лишайники разнообраз-
ны, их размеры — от нескольких до десятков
сантиметров. Вегетативное тело представлено
слоевищем, или талломом. В зависимости от
строения слоевища выделяют накипные, имею-
щие вид корочки, листоватые и кистистые.
Бактерии. Грибы. Лишайники
462
Схема строения лишайника: 1 — кора (переплетенные
гифы гриба), 2 — клетки водоросли, 3 — гифы гриба
ЦАРСТВО РАСТЕНИЯ
Все Проявления жизнедеятельности раститель-
ных организмов изучает биологическая дисци-
плина — ботаника.
Общая характеристика растений
Практически все растительные организмы —
автотрофы (фототрофы).
Особенности строения растительной
клетки
В'растительной клетке есть ядро и все органо-
иды, свойственные и животной клетке: эндоплаз-
матическая сеть, рибосомы, митохондрии, аппа-
рат Гольджи. Вместе с тем, она отличается от
ЖИвотной клетки следующими особенностями
строения: 1) прочной клеточной стенкой значи-
тельной толщины; 2) особыми органоидами —
пластидами, в которых происходит первичный
синтез органических веществ из минеральных за
счет энергии света — фотосинтез: 3) развитой
стемой вакуолей, в значительной мере обус-
ловливающих осмотические свойства клеток.
Растительна^ клетка, как и животная, окру-
жена цитоплазматической мембраной, но, кроме
нее, ограничена толстой состоящей из целлюлозы
клеточной стенкой. Наличие клеточной стен-
ки — специфическая особенность растений. Она
определила малую подвижность растений.
Вследствие этого питание и дыхание организма
стали зависеть от поверхности тела, контакти-
рующей с окружающей средой, что привело в
процессе эволюции к большей расчлененности те-
ла, гораздо более выраженной, чем у животных.
Клеточная стенка имеет поры, через которые ка-
налы эндоплазматической сети соседних клеток
сообщаются друг с другом.
Преобладание синтетических проиессов над
процессами освобождения энергии — одна из
наиболее характерных особенностей обмена ве-
ществ растительных организмов. Первичный син-
тез углеводов из неорганических веществ осу-
ществляется в пластидах.
Различают три вида пластид: 1) лейкоплас-
ты — бесцветные пластиды, в которых из моно-
сахаридов и дисахаридов синтезируется крахмал
(есть лейкопласты, запасающие белки или жиры);
2) хлоропласты — зеленые пластиды, содержа-
щие пигмент хлорофилл, где осуществляется Фо-
тосинтез — процесс образования органических
молекул из неорганических за счет энергии све-
та; 3) хромопласты, включающие различные
пигменты из группы каротиноидов, обусловли-
вающих яркую окраску цветков и плодов. Плас-
тиды могут превращаться друг в друга. Они со-
держат ДНК и РНК и увеличение их количества
осуществляется делением надвое.
Вакуоли окружены мембраной и развиваются
из эндоплазматической сети. Вакуоли содержат в
растворенном виде белки, углеводы, низкомоле-
кулярные продукты синтеза, витамины, различ-
ные соли. Осмотическое давление, создаваемое
растворенными в вакуолярном соке веществами,
приводит к тому, что в клетку поступает вода,
Которая обусловливает тургор — напряженное со-
стояние клеточной стенки. Толстые упругие стен-
ки обеспечивают прочность растений к статиче-
ским и динамическим нагрузкам.
Роль света в жизни растений
По требовательности к освещенности, необхо-
димой для оптимального фотосинтеза, различают
светолюбивые, тенелюбивые и теневыносливые
растения. Светолюбивые растения произрастают
на открытых местах. Это степные и луговые тра-
вы, прибрежные и водные растения с пла-
вающими листьями, многие культурные расте-
ния. Тенелюбивые не выносят сильного света. К
этой группе относятся растения затененных мес-
тообитаний, произрастающие в нижних ярусах
таежных ельников, лесостепных дубрав, тропиче-
ских лесов. К тенелюбивым относятся и многие
комнатные и оранжерейные растения. Теневы-
носливые растения хорошо растут и при полной
освещенности, и при слабом свете.
463
БИОЛОГИЯ
Низшие растения.
Группа отделов Водоросли
Общая характеристика
Водоросли — это низшие, т. е, слоевцовые
растения, живущие преимущественно в воде.
Водоросли возникли около 1,5 млрд лет назад.
Общее число видов составляет около 35 тыс.
У высокоорганизованных представителей этой
группы можно наблюдать начало некоторой внут-
ренней дифференциации тела на ткани.
Питание водорослей в основном автотрофное;
хлорофилл и другие пигменты находятся в плас-
тидах. В ходе фотосинтеза происходит поглоще-
ние из воды углекислого газа, накопление орга-
нических веществ и выделение кислорода (аэроб-
ный фотосинтез), причем поглощение СО2 у них
во много раз больше, чем у наземных растений.
Имеются водоросли, вполне типичные по строе-
нию, но бесцветные, вторично утратившие хлоро-
филл и полностью питающиеся гетеротрофно.
Высшие растения
Общая характеристика
К высшим растениям относятся мхи, плауны,
хвощи, папоротники, голосеменные, покрытосе-
менные (цветковые). В отличие от низших, у
высших растений имеются хорошо дифференци-
рованные ткани и органы. У всех высших муж-
ские и женские репродуктивные органы много-
клеточные. Онтогенез у высших растений подраз-
деляется на эмбриональный и постэмбриональ-
ный периоды.
Высшие растения по очень важному призна-
ку — строению женских половых органов — под-
разделяют на две крупные группы: архегониалъ-
ные и пестичные. Первая из них включает, на-
пример, отделы Моховидные, Плауновидные,
Хвощевидные, Папоротниковидные, Голосемен-
ные и объединяет более 50 тыс. видов. Все пред-
ставители этой группы обладают женским поло-
вым органом в форме архегония. Вторая груп-
па пестичные, представлена одним отделом —
покрытосеменными, или цветковыми (около
250 тыс. видов), женским половым органом кото-
рых является пестик.
Ткани высших растений
Ткань — это совокупность клеток, сходных по
морфологическим и физиологическим признакам
и выполняющих определенные функции. В про-
цессе эволюции наиболее совершенные ткани
сформировались у цветковых растений.
Образовательные ткани представлены моло-
дыми интенсивно делящимися клетками. Лока-
лизуются в почках и зоне размножения корней.
Обеспечивают рост органов растения в длину и
толщину, образование тканей.
Схема строения растительного организма: А — побего-
вая система, В — корневая система, В — цветок,
Г — лист, Д — клетки листа, Е — поперечный разрез
листовой пластинки; 1 — верхушечная почка, 2 — цве-
тоножка, 3 — междоузлие, 4 — листовая пластинка,
б — черешок листа, в — узел, 7 — пазушная почка,
8 — боковой корень, 9 — главный корень, 10 — кор-
невые волоски, 11 — ядро, 12 — клеточная Стенка,
13 — хлоропласты, 14 — запасающая ткань листа,
15 — устьице
Покровные ткани (кожица, пробка, корка)
образованы либо живыми плотно расположенны-
ми клетками (кожица), покрывающими листья,
зеленые стебли и все части цветка, либо несколь-
кими слоями мертвых клеток, покрывающими
толстые стебли и стволы деревьев. Осуществляют
защиту органов.
Проводящие ткани образуют сосуды, сито-
видные трубки и проводящие сосудисто-волок-
нистые пучки. Сосуды представляют собой полые
трубки с одревесневающими стенками. Образуют
древесину — ксилемму, проходящую вдоль кор-
ня, стебля и жилок листа. Обеспечивают восхо-
дящий ток воды и минеральных веществ. Сито-
видные трубки образуют вертикальный ряд жи-
вых клеток с ситовидными поперечными перего-
родками. Формируют луб — флоэму, располо-
женную вдоль корня, стебля, жилок листа. Осу-
ществляют транспорт органических веществ из
листьев в другие органы и ткани. Проводящие со-
судисто-волокнистые пучки формируют отдель-
ные тяжи (травы) или сплошной массив (дре-
весные формы).
Бактерии. Грибы. Лишайники
464 1
Механические ткани (волокна) состоят из
длинных одревесневших мертвых клеток, распо-
ложенных вокруг проводящих сосудисто-волок-
нистых пучков. Выполняют роль каркаса расте-
ния.
Основные ткани подразделяют на ассимилляци-
онные и запасающие. Ассимилляционные ткани
представлены клетками, образующими столбчатую и
губчатую ткань листа. Образуют мякоть листа и
стебля, осуществляют фотосинтез и газообмен. За-
пасающие ткани образованы клетками, заполнен-
ными крахмалом, белком, каплями масла и др.
К выделительным тканям относятся млечни-
ки, или млечные сосуды, клетки которых обра-
зуют млечный сок.
Вегетативные органы высших растений
Вегетативными органами растений принято
считать корень и побег.
Курен*
Микроскопическое строение корня. На продоль-
ном разрезе молодого растущего корня можно уви-
деть: зону деления, зону роста, зону всасывания п
зону проведения. Верхушку корня, где находится
конус нарастания, покрывает корневой чехлик.
Схема строения корня: А — корневой чехлик, Б — зона
роста, В — зона всасывания, Г — зона проведения;
1 — зачаток бокового корня, 2 — корневые волоски,
3 — первичная кора, 4 — эндодерма
Финкиия корня и корневые системы. Основ-
ные функции корня: закрепление растения в поч-
ве, активное поглощение из нее воды и минераль-
ных веществ, синтез важных органических ве-
ществ, а также запасание веществ.
Совокупность всех корней одного растения об-
разует корневую систему.
Различают два типа корневых систем —
стержневую, в которой различают главный ко-
рень, и мочковатую, состоящую из придаточных
корней.
Видоизменения корня. В видоизмененных
корнях накапливаются запасные питательные
вещества — крахмал, различные сахара и другие
вещества. Утолщенные главные корни моркови,
свеклы, репы называются корнеплодами. Утол-
щаются придаточные корни, как у георгина, они
называются корневыми клубнями.
Побег
В ходе эволюции растений при переходе их к
наземному существованию сформировался вегета-
тивный орган — побег, выполняющий функции
фотосинтеза и образования репродуктивных
структур’(спорангиев, шишек, цветков и др.). По-
бег — это стебель, несущий листья и почки.
Развитие побега из почек. Надземная часть
растения обычно состоит из системы ветвящихся
побегов. Стебель — это ось побега, он связывает
корни и листья. Побеги могут быть однолетними
и многолетними. Стебли однолетних растений
обычно не одревесневают, многолетних — одре-
весневают. Побег развивается из почечки заро-
дыша семени. Почка — это зачаточный побег, со-
стоящий из укороченного стебля с зачаточными
листьями. Она покрыта чешуями, плотно приле-
гающими друг к другу, которые защищают ее от
неблагоприятных воздействий.
Различают почки вегетативные и генера-
тивные (цветочные). Верхушечная почка — это
верхушка стебля. Самый кончик стебля назы-
вается конусом нарастания. Из верхушечной поч-
ки вырастает главный побег, а из боковых — бо-
ковые побеги.
Растения могут образовывать почки на любой
части стебля, на корнях и даже на листьях.
Из цветочных почек образуются цветки.
Ветвление стебля. В процессе эволюции
высших растений выработались следующие
основные способы ветвления: дихотомическое,
или вильчатое, моноподиальное, симп'одиальное.
Дихотомическое ветвление. От верхушки от-
ходят два побега, каждый из которых, в свою
465
БИОЛОГИЯ
очередь, дает еще два побега, и Т, д. (плауны, не-
которых папоротниковидные).
Моноподиальное ветвление. Главная ось —
моноподий имеет как бы неограниченный верху-
шечный рост. От моноподия отходят боковые оси
второго порядка, дающие оси третьего порядка, и
т. д. (многие голосеменные).
Симподиальное ветвление. Один или несколь-
ко боковых побегов, образующихся на главном
побеге, быстро обгоняют его рост (груша, липа,
кустарники).
Формы стебля
Формы побегов разнообразны: прямостоячие,
стелющиеся, вьющиеся, лазающие. Различают
травянистые и деревянистые стебли, формирую-
щие соответствующие жизненные формы расте-
ний (однолетние и многолетние травы, деревья
и кустарники).
Видоизменения стебля. Стебель может выпол-
нять функцию запаса питательных веществ. При
этом он видоизменяется, образуя корневища,
клубни, луковицы и др. Корневище — это сильно
измененный подземный побег, у которого разви-
ваются чешуевидные листья и почки (чем он от-
личается от корня). На нем образуются придаточ-
ные корни. Луковица состоит из сильно укоро-
ченного стебля — донца, от которого книзу отхо-
дит пучок придаточных корней, а укороченный
стебель окружен измененными толстыми листья-
ми, которые и образуют мякоть луковицы. Кор-
невище, клубень и луковица служат органами ве-
гетативного размножения.
Лист
Лист осуществляет три важные функции: фо-
тосинтез, испарение воды и газообмен.
В листе выделяют: листовую пластинку и че-
решок. Листья, не имеющие черешка, называют-
ся сидячими.
По форме листовой пластинки различают
листья округлые, ланцетовидные, сердцевидные,
почковидные, стреловидные и т. д.
Листья подразделяют на простые и сложные.
Простой лист состоит из черешка и листовой
пластинки; сложные листья имеют несколько
листовых пластинок, расположенных на одном
черешке. Простые листья могут быть цельными и
лопастными. Цельные листья имеют многие дере-
вья (береза, липа). У лопастных листьев пластин-
ка имеет надрезы, которые разделяют ее на ло-
пасти (клен, дуб). Сложные листья называются
пальчатосложными. Различают также перисто-
сложные листья, у которых листовые пластинки
прикрепляются по всей длине черешка. Они бы-
вают двух видов: парноперистые и непарноперис-
тые. Парноперистые заканчиваются парой листо-
вых пластинок (горох); непарноперистые — од-
ним листком (рябина, ясень, малина).
Листья с рассеченной пластинкой: А — пальчатолопаст-
ной, В — пальчаторассеченной, В — пальчаторазделен-
ной, Г — перистолопастной
Простые и сложные листья расположены на
стеблях в определенном порядке. Очередное рас-
положение характеризуется тем, что листья сидят
на стебле по одному, чередуясь друг с другом
(береза, яблоня, роза). При супротивном распо-
ложении листья размещаются по два друг против
друга, при мутовчатом прикрепляются к стеблю
пучками — мутовками.
Сложные листья: А — перистосложный, В, В — тройча-
тосложный, Г — пальчатосложный
Строение листа. Листовая пластинка покры-
та кожицей. На нижней стороне листа располо-
жены устьичные клетки, ограничивающие устьи-
це. Под кожицей находятся клетки мякоти
листа — столбчатая и губчатая ткани. Ткань
листа представлена также системой проводящих
пучков — жилками. По ним к листьям достав-
ляется вода, минеральные элементы и вещества,
образуемые в корнях. Из листьев в стебель к поч-
кам и корням поступают вещества, образо-
вавшиеся в процессе фотосинтеза. Различают
сетчатое жилкование (чаще всего встречается у
двудольных), параллельное (у однодольных зла-
ков, осок), дуговое (например, у ландыша).
Бактерии. Грибы. Лишайники
466
Испарение воды листьями. Испарение способ-
ствует передвижению воды и растворенных в ней
веществ от корней к листьям. Интенсивность ис-
парения регулируется устьицами. Свет способ-
ствует открыванию устьиц, в темноте они закры-
ты. Устьица закрываются также в середине дня,
в сильную жару.
Схема строения устьица: 1 — устьичная клетка,
2 — устьичная щель, 3 — хлоропласты; А —• устьице
закрыто, Б — устьице открыто
Видоизменения листьев. В процессе эволюции
листья приобрели дополнительные функции, в
связи с чем изменился их внешний вид. Напри-
мер, у кактуса, барбариса листья превратились в
колючки. У гороха листья видоизменились в уси-
ки, посредством которых растение прикрепляется
к опоре. В чешуйчатых листьях луковицы
(например, репчатого лука) тонкие чешуи играют
защитную роль, а сочные чешуи, богатые пита-
тельными веществами, служат органами запаса.
Органы полового размножения
высших растений
Цветок
Цветок — орган семенного размножения. Он
представляет собой видоизмененный побег с огра-
ниченным ростом, приспособленный для полового
размножения. В цветке образуются микро- и ме-
гаспоры, осуществляются опыление, оплодотворе-
ние, формируются зародыш и плод. Все части
плода располагаются на ' укороченном побеге
цветка, который называется цветоложем.
Схема строения цветка: 1 — рыльце пестика, 2 — пыль-
ник, 3 — лепесток венчика, 4 — пестик, 5 — чаше-
листик, в — цветоножка, 7 — цветоложе, 8 — завязь,
9 — столбик, 10 — тычиночная нить
Цветоложе продолжает цветоножку. В центре
цветка хорошо заметен пестик — женская часть
цветка, состоящая из рыльца, столбика, завязи.
Закрытая внутренняя полость — завязь защи-
щает семяпочку, которая в ней находится, предо-
храняя ее от неблагоприятных факторов среды.
Закрытое расположение семяпочки в завязи от-
личает покрытосеменные от голосеменных, у ко-
торых семяпочки лежат открыто.
Пестик окружен тычинками. Каждая тычин-
ка имеет пыльник, внутри которого созревает
пыльца — микроспоры. Пыльник расположен на
тычиночной нити. Тычинки и пестики защищены
венчиком, который состоит из лепестков, окру-
женных чашелистиками. Венчик и чашелистики
образуют околоцветник.
Цветки, у которых есть и тычинки, и пестики,
называются обоеполыми. Цветки, у которых
имеются только тычинки или только пестики,
носят название однополых.
Соиветия, Многие растения имеют мелкие
цветки, собранные в соцветия. Соцветие — груп-
па из нескольких цветков, расположенных на
одном цветочном стебле или цветоножке.
Строение соцветий различно. Простой зонтик —
соцветие, в котором от верхушки стебля отходят
короткие цветоножки наподобие спиц зонтика
(примула, вишня, яблоня). Морковь, укроп, пет-
рушка имеют соцветие, образованное нескольки-
ми простыми зонтиками, — сложный зонтик.
Простой колос образует цветки, не имеющие цве-
тоножек, расположенные на цветоносном стебле.
Соцветие пшеницы, ржи, ячменя сформировано
несколькими колосками. Его называют сложным
колосом. Цветки черемухи, ландыша, капусты
собраны в соцветие — кисть. В таком соцветии
отдельные цветки расположены на боковых цве-
тоножках, отходящих от одной общей. Соцветие,
главная ось которого несет боковые ветвящиеся
оси, заканчивающиеся цветками, называется ме-
телкой (овес, сирень). У одуванчика, подсолнеч-
ника, ромашки мелкие цветки образуют корзинку
и расположены на утолщенной части стебля —
цветоложе.
Половое размножение цветковых
растений
Опыление — процесс переноса пыльцы с ты-
чинок на рыльце пестика. Различают самоопы-
ление и перекрестное опыление. Самоопыление
может происходить в пределах одного цветка или
в пределах одной особи. Перекрестное опыление
заключается в переносе пыльцы с цветка одного
растения на рыльце пестика другого растения.
467
БИОЛОГИЯ
Оплодотворение. Оплодотворением назы-
вают слияние спермия с яйцеклеткой; у цветко-
вых растений оплодотворение двойное, т. к. в
пыльцевом зерне развивается Два спермия, из ко-
торых один сливается с яйцеклеткой, а другой с
крупной центральной клеткой.
Строение. Семя представляет собой семязача-
ток (семяпочку), видоизмененный в результате
оплодотворения. Основная часть семени — заро-
дыш, в котором различают три зародышевых ор-
гана растения: корень, стебель, лист. Выделяют
две основные группы зародышей: к первой отно-
сят зародыши с двумя семядолями, ко второй —
зародыши с одной семядолей. Между этими груп-
пами зародышей существуют переходные формы.
Прорастание семян. Рост зародыша обычно
начинается с набухания семени и прорыва покро-
вов зародышевым корнем, затем начинают расти
и зеленеть семядоли, из зародышевого стебелька
развивается побеговая система растения.
Строение семян: слева семя фасоли (класс двудольные),
справа — семя пшеницы (класс однодольные); 1 — ко-
жура, 2 — стебелек, 3 — почечка зародыша, 4 — эндо-
сперм, 5 — стебелек, 6 — корешок, 7 — семядоля
Необходимым фактором прорастания семян
многих растений является свет. Особенно большое
стимулирующее действие на прорастание оказы-
вает красный свет.
Плод
После того как произошло оплодотворение яй-
цеклетки и началось образование зародыша, цве-
ток вступает в новую фазу развития, которая за-
вершается образованием плода. Плод представля-
ет собой видоизмененный цветок, преобразование
которого в ходе онтогенеза происходит для защи-
ты и распространения семян. В образовании пло-
дов принимают участие одна или несколько
частей цветка: пестик, основания тычинок, ле-
пестков и чашелистиков, а также цветоложе.
Различают плоды сухие (зерновка, стручок) и
сочные (ягодовидные). Если плод содержит одно
семя, то его называют односемянным, если мно-
го — многосемянным.
Плоды злаков — зерновки — сухие, односе-
мянные, стенка их плода плотно срастается с ко-
журой семени. Плоды лесного ореха, желуди дуба
называются орехами, у них стенки плода одре-
весневшие. К многосемянным сухим плодам отно-
сят боб, стручок, коробочку. Боб — плод, харак-
терный для гороха, фасоли, акации. Боб состоит
из двух створок, внутри которых расположены
семена. Стручок, как и боб, имеет две створки, но
семена располагаются не на самих створках, а на
перегородке внутри плода. Плод коробочка у
льна, хлопчатника, мака и т. д. Внутри коробоч-
ки созревают семена, которые высыпаются через
отверстия или при раскрытии в период созрева-
ния. Сочные односемянные плоды, например у
вишни, сливы, персика, абрикосов, называют
костянками. Сочные многосемянные плоды у
крыжовника, винограда, томата, яблони, груши,
дынного дерева.
Систематические группы высших
растений
Отдел Мо*оридн_ы(>
Моховидные — это в основном многолетние
растения, обычно низкорослые, их размеры ко-
леблются от миллиметра до нескольких санти-
метров.
Мхи отличаются сравнительной простотой
внутренней организации. В их теле можно обна-
ружить ассимиляционную ткань, а также слабо
выраженные по сравнению с другими высшими
растениями проводящие, механические, запа-
сающие и покровные ткани. Настоящих корней
нет, мхи прикрепляются к почве тонкими ните-
видными выростами (одноклеточными или мно-
гоклеточными) — ризоидами. Представители: ку-
кушкин лен (зеленые мхи), сфигнум (торфяные
мхи).
Известны моховидные двудомные и однодом-
ные. У двудомных женские и мужские гаметофи-
ты находятся на разных растениях, например
кукушкин лен, у однодомных — на одном.
Отдел Пццуцовцдные
Появление плаунов относят к силурийскому
периоду палеозойской эры. Эти растения, как и
моховидные, произошли от псилофитов.
Бактерии. Грибы. Лишайники
468
Это многолетние травянистые растения. Корни
придаточные, отходят от стелющегося по земле
стебля. Листья мелкие, различной формы
(шиповидная, овальная, шиловидная и др.), рас-
полагаются поочередно, супротивно или мутовчато.
Вегетативное размножение у плаунов происхо-
дит вследствие отмирания старых участков побе-
гов и корневищ. Бесполое размножение также
осуществляется спорами, прорастающими и
дающими начало обоеполым гаметофитам, кото-
рые несут антеридии — мужские половые органы
и архегонии — женские половые органы.
Отдел Хвощевидные
Хвощевидные также произошли от псилофи-
тов. Это многолетние травянистые растения с хо-
рошо развитым подземным стеблем — корневи-
щем, от которого отходят придаточные корни. В
отличие от остальных высших споровых хвоще-
видные характеризуются членистостью побегов.
На стебле расположены мутовки листьев.
Листья имеют стеблевое происхождение — это
сильно измененные боковые веточки.
Весной на корневищах вырастают побеги, ко-
торые заканчиваются спороносными колосками.
Здесь в спорангиях формируются споры — беспо-
лое поколение. Созревшие споры высыпаются из
спорангиев и, прорастая в благоприятных усло-
виях, образуют разнополые гаметофиты — поло-
вое поколение. Оплодотворение происходит в во-
де. Из оплодотворенной яйцеклетки вновь разви-
вается бесполое поколение хвоща — спорофит.
Отдел Папоротниковидные
Папоротниковидные, или папоротники, про-
изошли от псилофитов. В жизненном цикле, как
у всех высших растений, кроме моховидных пре-
обладает фаза диплоидного спорофита. Спорофит,
как правило, многолетний. У обычных папорот-
ников в лесах умеренной зоны стебель короткий,
находится в почве и представляет ообой корне-
вище.
В стебле имеется хорошо развитая проводящая
ткань, между пучками которой располагаются
клетки паренхимной ткани. Листья вырастают из
почек корневища и развертываются над поверх-
ностью почвы. Они обладают верхушечным рос-
том и достигают больших размеров. В боль-
шинстве случаев листья совмещают две функ-
ции — фотосинтез и спорообразование.
На нижней поверхности листа развиваются
спорангии, в которых образуются гаплоидные
споры. В благоприятных условиях спора про-
растает, и из нее формируется небольшая плас-
тинка — заросток (гаметофит). Гаметофит папо-
ротников обоеполый, на нем формируются жен-
ские (архегонии) и мужские (антеридии) поло-
вые органы, где образуются яйцеклетки и спер-
матозоиды. Оплодотворение происходит в воде.
Из зиготы развивается зародыш, после его укоре-
нения заросток отмирает. Зародыш развивается в
спорофит. Папоротникам свойственно также веге-
тативное размножение посредством специальных
почек.
Отдел Голосеменные
К голосеменным относится около 700 видов
деревьев и кустарников, размножающихся семе-
нами. Голосеменные возникли в девонском пери-
оде палеозойской эры от первичных разноспоро-
вых папоротников.
В состав отдела голосеменных входят несколь-
ко классов, из которых наиболее распространен
класс хвойных. Почти все виды хвойных пред-
ставлены древесными формами (сосна, ель, пихта,
лиственница и др.).
В стебле на поперечном разрезе различают
тонкую кору, хорошо развитую древесину и плохо
выраженную сердцевину. В старых стволах серд-
цевина едва заметна. Древесина голосеменных
устроена проще, чем у цветковых растений, она
состоит в основном из сосудов — трахеид. Парен-
химы в древесине очень мало или она совсем от-
сутствует. У многих видов в коре и древесине
имеются смоляные каналы, заполненные смолой,
эфирными маслами и другими веществами.
Листья у большинства хвойных жесткие,
игольчатые (хвоя) и не опадают в неблагоприят-
ное время года. Они покрыты толстостенной ко-
жицей, устьица погружены в ткань листа, что
снижает испарение воды. В листьях хвойных вы-
рабатываются особые вещества — фитонциды,
обладающие бактерицидными свойствами.
Размножение хвойных, например сосны, про-
исходит следующим образом. Сосна — обоеполое
ветроопыляемое растение. На верхушках моло-
дых стеблей образуются два вида шишек — муж-
ские и женские. Мужские шишки имеют ось, к
которой прикреплены чешуйки. На чешуйках
находятся по два пыльника, где развиваются
пыльцевые зерна. Женская шишка тоже состоит
из оси, на которой расположены семенные че-
шуйки. На поверхности чешуек женских шишек
находятся по две семяпочки. В каждой семяпочке
мегаспора делится на четыре клетки; одна разви-
вается в женский гаметофит. Каждый гаметофит
содержит по одной яйцеклетке. Пыльцевое зерно,
содержащее четыре микроспоры, попадает на се-
мяпочку, одна из микроспор прорастает и форми-
рует пыльцевую трубку, из другой образуются
два спермия. По пыльцевой трубке один из
спермиев проникает в семяпочку и оплодотворяет
469
БИОЛОГИЯ
яйцеклетку. Из зиготы развивается зародыш. Се-
мя с запасом питательных веществ (эндоспермом)
покрыто защитными оболочками.
Отдел Покрытосеменные (Цветковые]
растения
Покрытосеменные — наиболее совершенная и
самая многочисленная группа современного рас-
тительного мира.
Цветковые растения произошли от группы
вымерших водорослей, которая дала начало и се-
менным папоротникам. Таким образом, голосе-
менные и покрытосеменные растения — парал-
лельные ветви эволюции, имеющие общего пред-
ка, но затем эволюционировавшие независимо
друг от друга. Остатки первых цветковых расте-
ний обнаруживаются в раннемеловых отложениях.
Морфологическое разнообразие цветковых
очень велико. Строение вегетативных и генера-
тивных органов у них достигает наибольшей
сложности, ткани характеризуются высокой сте-
пенью специализации.
Цветковые — единственная группа растений,
способная к образованию сложных многоярусных
сообществ.
Отдел покрытосеменных делится на два клас-
са — двудольные и однодольные.
Класс однодольные. Название класса «одно-
дольные» обусловлено тем, что в зародыше семе-
ни находится одна семядоля. Однодольные суще-
ственно отличаются от двудольных по следующим
признакам: 1) мочковатая корневая система, ко-
рень имеет первичное строение (в нем отсутствует
камбий); 2) листья в большинстве простые, цель-
нокрайние с дуговым или параллельным жилко-
ванием; 3) проводящие пучки в стебле замкнутые,
разбросаны по всей толще стебля.
Семейство Злаки (свыше 6 тыс. видов). Био-
логия семейства: травянистые растения (исключе-
ние — бамбук). Стебли простые, иногда ветвис-
тые, цилиндрические или сплюснутые, разделен-
ные узлами. У большинства растений полые в
междоузлиях, заполнены тканью только в узлах.
Такой стебель называют соломиной. Листья ли-
нейные или ланцетные, с влагалищем в основа-
нии. В месте перехода влагалища в пластинку
находится вырост — язычок, форма которого яв-
ляется признаком при определении злаков. Цвет-
ки желтовато-зеленые, мелкие, собраны в соцве-
тия колоски, которые образуют колос, кисть, ме-
телку. У основания каждого колоска прикрепле-
ны две колосковые чешуи, прикрывающие коло-
сок. В колоске 2—5 цветков. Околоцветник со-
стоит из двух цветочных чешуй, двух пленок. В
двуполом цветке содержатся три тычинки и пес-
тик с двумя перистыми рыльцами. В отдельных
случаях встречается 1—6 колосковых и цветоч-
ных чешуй, 2—6, редко 40 тычинок. Плод —
зерновка (орешек или ягода). Хозяйственное зна-
чение: 1. Пшеница, рожь, ячмень, овес, кукуруза,
рис, сорго, могар, сахарный тростник — хлебные,
технические культуры (получают сахар, спирт,
пиво). 2. Овсяница, мятлик, тимофеевка — кор-
мовые травы. 3. Тростник, бамбук. Стебли ис-
пользуют в строительстве, для получения бумаги,
как топливо. Злаки широко используют для за-
крепления песков, склонов, в декоративном цве-
товодстве. 4. Пырей ползучий, овсюг, щетинник,
ежовник — сорняки.
Семейство Лилейные (около 2800 видов).
Биология семейства: одно-, двух- и многолетние
травы, полукустарники, кустарники и деревья.
Для многолетних трав характерно наличие луко-
виц или корневищ. Цветки двуполые, реже одно-
полые. Околоцветник в основном венчиковидный,
иногда чашечковидный, из свободных или непол-
ностью сросшихся листиков. Количество тычинок
соответствует количеству листиков околоцветни-
ка. Пестик один. Плод — трехгнездная коробочка
или ягода. Хозяйственное значение: 1. Лук, чес-
нок, спаржа — овощные культуры. 2. Ландыш,
алоэ, чемерица — сырье для лекарств. 3. Лилия,
ландыш, тюльпан, гиацинт — декоративные
культуры.
Класс двудольные. Систематический признак
двудольных — наличие двух семядолей в заро-
дыше. Отличительные особенности двудольных
следующие: 1) корневая система стержневая, с
развитыми боковыми корнями; 2) корень и сте-
бель имеют вторичное строение, есть камбий;
3) сосудисто-волокнистые пучки стебля открытого
типа, расположены концентрически; 4) листья
как простые, так и сложные; 5) цветки пяти- и
четырехчленного типа; 6) эндосперм в созревших
семенах хорошо выражен у ряда видов: паслено-
вых, зонтичных и др. Но у бобовых, сложноцвет-
ных и других (например, горох, фасоль, подсол-
нечник) развит слабо или совсем отсутствует, и
запасные питательные вещества находятся непо-
средственно в семядолях зародыша.
Семейство Розоцветные (около 3 тыс. видов).
Биология семейства: распространены в странах с
субтропическим и умеренным климатом. Очень
разнообразны по строению цветка, соцветий, пло-
дов и листьев. Характерная особенность — свое- •
образное строение гинецея и цветоложа. Послед-
нее имеет тенденцию к разрастанию. У некоторых
Бактерии. Грибы. Лишайники
470
видов растений части цветка, которые окружают
пестик, срастаются основаниями и образуют со
сросшимся цветоложем мясистую чашу — гипан-
тий. Цветки с двойным пятичленным около-
цветником, тычинок много, расположены они по
кругу (их количество кратно 5), пестик одни или
несколько. Завязь верхняя, нижняя или средняя.
Плоды — костянки, орешки, часто ложные или
сборные. Насекомоопыляемые растения. Хозяй-
ственное значение: 1. Шиповник. Плоды содер-
жат много витамина С, 1—8% сахара, до 2%
крахмала, 1—5% азотистых веществ. Корни бо-
гаты дубильными веществами. Используются в
пищевой (лекарственные препараты) и парфю-
мерной промышленности. 2. Розы (полиантовые,
чайные), малина, земляника, яблоня, груша, ря-
бина, слива, вишня, абрикос, персик, миндаль —
декоративные культуры, используются в пище-
вой, парфюмерной, фармакологической промыш-
ленности.
Семейство Бобовые (около 12 тыс. видов).
Биология семейства: стебли прямостоячие, вью-
щиеся, стелющиеся. Листья сложные о прилист-
никами. Строение цветка типичное: чашечка из 5
чашелистиков (3 + 2), венчик из 5 лепестков
(задний — парус, два боковых — весла, два ниж-
них, срастающихся в верхней части, — лодочка).
Тычинок 10 (из них 9 срастаются и образуют не-
сомкнутую трубочку). Пестик один. Завязь верх-
няя, одногнездная. Плод — боб. Опыляются на-
секомыми. Хозяйственное значение представите-
лей семейства (астрагал, верблюжья колючка —
полукустарник, вика, горох, клевер, люцерна,
фасоль, соя, люпин): пищевые, кормовые, медо-
носные, декоративные растения. Благодаря клу-
беньковым бактериям — сидераты. Пищевые и
кормовые качества снижаются из-за высокой
концентрации гликозидов (глициризин, кумарин,
ононин) и алкалоидов (цитизин, спартеин). Иг-
рают заметную роль в формировании раститель-
ного покрова.
Семейство Пасленовые (около 2200 видов).
Биология семейства: травы, реже полукустарни-
ки, кустарники. Листья очередные, без прилист-
ников, простые, с цельной или рассеченной плас-
тинкой. Цветки правильные или неправильные.
Венчик сростнолепестный, трубчатый. К трубочке
венчика прикреплено 5 тычинок. Пестик один с
верхней двухгнездной завязью, которая содержит
многочисленные семенные зачатки. Цветки дву-
полые. Насекомоопыляемые растения. Плод —
ягода или коробочка (редко костянковидный).
Большинство пасленовых содержит ядовитые ал-
калоиды, которые в малых дозах используются
для получения лекарств. Хозяйственное значение:
1. Паслен (паслен черный). Из листьев получают
лимонную кислоту, наркотики, из семян таба-
ка — табачное масло. 2. Картофель, баклажаны,
томаты, перец. Используются в пищевой про-
мышленности. 3. Белладонна (красавка), скопо-
лия, дурман, белена черная — лекарственные
растения.
Семейство Крестоцветные (около 2 тыс. ви-
дов). Биология семейства: одно-, двух-, многолет-
ние травы, полукустарники с очередными
листьями, иногда собранными в прикорневую ро-
зетку. Цветки двуполые, собраны в кистевидные
соцветия. Околоцветник двойной, четырехчлен-
ный. Чашелистики и лепестки расположены на-
крест. Тычинок 6, из них 4 длиннее, 2 короче.
Пестик один. Плод — стручок или стручочек. В
семенах содержится 15—49,5% масла. Хозяй-
ственное значение: 1. Дикая редька, сурепица,
пастушья сумка, горчица полевая, желтушник —
сорняки. 2. Капуста, редька, репа, брюква —
огородные культуры. 3. Горчица, рапс — маслич-
ные культуры. 4. Левкой, ночная красавица,
маттиола — декоративные растения.
Семейство Сложноцветные (около 15 тыс. ви-
дов). Биология семейства: однолетние и много-
летние травянистые растения, полукустарники,
кустарники, небольшие деревья. Листья очеред-
ные или супротивные, без прилистников. Типич-
ный признак — соцветие корзинка. На плоском
или выпуклом дне корзинки расположены от-
дельные цветки. Корзинка имеет общую обертку,
состоящую из видоизмененных верхушечных
листьев. Типичные цветки двуполые, с нижней
завязью, к которой прикреплена видоизмененная
чашечка; венчик язычковый, трубчатый, ворон-
ковидный; окраска белая, синяя, желтая, голубая
и др. Встречаются цветки однополые (мужские
или женские), крайние цветки часто бесплодные.
Тычинок 5, они срастаются пылинками в трубоч-
ку, через которую проходит столбик, несущий
рыльце. Плод — обычная семянка с волосистым
хохолком или пленчатой коронкой.
Опыление перекрестное или самоопыление.
Хозяйственное значение: 1. Салат, цикорий, ар-
тишок — пищевые культуры. 2. Подсолнечник —
масличная культура. 3. Топинамбур — кормовая
культура. 4. Одуванчик, полынь, череда, тысяче-
листник, ромашка — лекарственные растения.
5. Георгины, бархатцы, хризантемы — декора-
тивные растения. 6. Осот, молочай, василек сн-
иий, горчак ползучий — сорняки.
ЖИВОТНЫЕ
ХАРАКТЕРИСТИКА ЦАРСТВА ЖИВОТНЫХ
Среди обитателей нашей планеты насчитывают
1,5—2 млн видов животных. Эти организмы ха-
рактеризуются специфическими чертами: гетеро-
трофным питанием, отсутствием прочной клеточ-
ной стеики, центриолями, особенностями обмена
веществ, подвижностью, ограниченным ростом и др.
В настоящее время зоологи подразделяют цар-
ство животных на два подцарства — однокле-
точных и многоклеточных.
ПОДЦАРСТВО ОДНОКЛЕТОЧНЫЕ
К одноклеточным, или простейшим, относятся
животные, тело которых морфологически соот-
ветствует одной клетке, будучи вместе с тем само-
стоятельным целостным организмом со всеми
присущими ему функциями. Общее число видов
простейших превышает 30 тыс.
Возникновение одноклеточных животных со-
провождалось аррморфозами: 1. Появились ди-
плоидность (двойной набор хромосом) и ограни-
ченное оболочкой ядро как структура, отделяю-
щая генетический аппарат клетки от цитоплазмы
и создающая специфическую среду для взаимо-
действия генов в диплоидном наборе хромосом.
2. Возникли органоиды, способные к самовоспро-
изведению. 3. Образовались внутренние мембра-
ны. 4. Появился высокоспециализированный и
динамичный внутренний скелет — цитоскелет.
5. Возник половой процесс как форма обмена ге-
нетической информацией, между двумя особями.
Строение
План строения простейших соответствует об-
щим чертам организации эукариотической клетки.
Генетический аппарат одноклеточных пред-
ставлен одним или несколькими ядрами. Если
есть два ядра, то, как правило, одно из них, ди-
плоидное, — генеративное, а другое, полиплоид-
ное, — вегетативное. Генеративное ядро выполня-
ет функции, связанные с размножением. Вегета-
тивное ядро обеспечивает все процессы жизнедея-
тельности организма.
Цитоплазма состоит из светлой наружной
части, лишенной органоидов, — эктоплазмы и
более темной внутренней части, содержащей
основные органоиды, — эндоплазмы. В эндо-
плазме имеются органоиды общего назначения.
В отличие от клеток многоклеточного орга-
низма у одноклеточных есть органоиды специ-
ального назначения. Это органоиды движения —
ложноножки — псевдоподии; жгутики, реснички.
Имеются и органоиды осморегуляции — сократи-
тельные вакуоли. Есть специализированные орга-
ноиды, обеспечивающие раздражимость.
Одноклеточные с постоянной формой тела об-
ладают постоянными пищеварительными органо-
идами: клеточной воронкой, клеточным ртом,
глоткой, а также органоидом выделения непере-
варенных остатков — порошицей.
В неблагоприятных условиях существования
ядро с небольшим объемом цитоплазмы, содер-
жащим необходимые органоиды, окружается
толстой многослойной капсулой — цистой и пе-
реходит от активного состояния к покою. При
попадании в благоприятные условия цисты
«раскрываются», и из них выходят простейшие в
виде активных и подвижных особей.
Размножение. Основная форма размножения
простейших — бесполое размножение путем ми-
тотического деления клетки. Однако часто встре-
чается половой процесс.
Среда обитания простейших чрезвычайно
разнообразна. Многие из них живут в морях. Не-
которые входят в состав бентоса — организмов,
обитающих в толще воды, на различных глуби-
нах. Многочисленные виды жгутиковых и инфу-
зорий — компоненты морского планктона —
придонных обитателей. Много видов простейших
образуют и пресноводный бентос, а также явля-
ются компонентами пресных водоемов. Некото-
рые виды одноклеточных, живущие в почве, уча-
ствуют в почвообразовании; широкое распростра-
нение среди всех классов простейших получил
паразитизм. Многие виды вызывают тяжелые за-
болевания у человека и животных; некоторые
простейшие паразитируют на растениях.
Животные
472
Класс Саркодовые, или Корненожки, Амеба
В состав класса входит отряд амебы.
Характерный признак — способность образо-
вывать цитоплазматические выросты — псевдо-
подии (ложноножки), благодаря которым они пе-
редвигаются.
Амеба: 1 — ядро, 2 — цитоплазма, 3 — псевдоподии,
4 — сократительная вакуоль, & — образовавшаяся пи-
щеварительная вакуоль
Строение. Форма тела непостоянна. Наслед-
ственный аппарат представлен одним, как прави-
ло, полиплоидным ядром. Цитоплазма имеет от-
четливое подразделение на экто- и эндоплазму, в
которой расположены органоиды общего назначе-
ния. У свободноживущих пресноводных форм
имеется просто устроенная сократительная вакуоль.
Способ питания. Все корненожки питаются пу-
тем фагоцитоза, захватывая пищу ложноножками.
Размножение. Для наиболее примитивных
представителей отрядов амеб и раковинных амеб
характерно лишь бесполое размножение путем
митотического деления клеток.
Среда обитания. Среди саркодовых множе-
ство свободноживущих форм, населяющих прес-
ные и соленые водоемы. Среди амеб встречаются
паразитические формы. Примером может слу-
жить дизентерийная амеба, вызывающая у чело-
века дизентерию.
Класс Жгутиковые
Строение. У жгутиковых имеются жгутики,
служащие органоидами движения и способ-
ствующие захвату пищи. Их может быть один,
два или множество. Движением жгутика в окру-
жающей воде вызывается водоворот, благодаря
которому мелкие взвешенные в воде частички
увлекаются к основанию жгутика, где имеется
небольшое отверстие — клеточный рот, ведущий
в глубокий канал-глотку.
Эвглена зеленая: 1 — жгутик, 2 — сократительная ва-
куоль, 3 — хлоропласты, 4 — ядро, 5 — сократительная
вакуоль
Почти все жгутиковые покрыты плотной элас-
тичной оболочкой, которая наряду с развитыми
элементами цитоскелета определяет постоянную
форму тела.
Генетический аппарат у большинства жгу-
тиковых представлен одним ядром, но существу-
ют также двуядерные (например, лямблии) и
многоядерные (например, опалина) виды.
Цитоплазма четко делится на тонкий на-
ружный слой — прозрачную эктоплазму и глубже
лежащую эндоплазму.
Способ питания. По способу питания жгути-
ковые делятся на три группы. Автотрофные ор-
ганизмы как исключение в царстве животных
синтезируют органические вещества (углеводы) из
углекислого газа и воды при помощи хлорофилла
и энергии солнечного излучения. Хлорофилл на-
ходится в хроматофорах, сходных по организа-
ции с пластидами растений. У многих жгутико-
носцев с растительным типом питания имеются
особые аппараты, воспринимающие световые раз-
дражения — стигмы.
Гетеротрофные организмы — трипаносома —
возбудитель сонной болезни не имеют хлорофилла
и поэтому не могут синтезировать углеводы нз
неорганических веществ. Миксотрофные орга-
низмы способны к фотосинтезу, но питаются
также минеральными и органическими вещест-
473
БИОЛОГИЯ
вами, созданными другими организмами (эвглена
зеленая).
Осморегуляторная и отчасти выделительная
функции выполняются у жгутиковых, как у сар-
кодовых, сократительными вакуолями, которые
имеются у свободноживущих пресноводных форм.
Размножение. У жгутиковых отмечается по-
ловое и бесполое размножение. Обычная форма
бесполого размножения — продольное деление.
Среда обитания. Жгутиковые широко рас-
< пространены в пресных водоемах, особенно не-
; больших и загрязненных органическими остат-
ками, а также в морях. Многие виды паразити-
: руют у различных животных и человека и тем
! самым приносят большой вред (трипоназомы, па-
разиты кишечника и др.).
Тип Инфузории, или Ресничные
Общая характеристика. К типу инфузорий
относится более 7 тыс. видов. Органоидами дви-
жения служат реснички. Имеется два ядра:
крупное полиплоидное — вегетативное ядро
(макронуклеус) и мелкое диплоидное — генера-
тивное ядро (микронуклеус).
Инфузория туфелька: 1 — реснички, 2 — пищевари-
тельные вакуоли, 3 — малое ядро, 4 — большое ядро,
5— клеточный рот, 6 — клеточная глотка, 7 — порошица,
8 — сократительная вакуоль
Строение. Инфузории могут быть разнообраз-
ной формы, но чаще всего овальной, как инфузо-
рия туфелька. Размеры их достигают в длину
1 мм. Снаружи тело покрыто пелликулой. Цито-
плазма всегда четко разделена на экто- и энто-
дерму. В эктоплазме находятся базальные тельца
ресничек. С базальными тельцами ресничек тесно
связаны элементы цитоскелета.
Способ питания инфузории. В передней по-
ловине тела находится продольная выемка —
околоротовая впадина. В глубине ее расположено
овальное отверстие — клеточный рот, ведущий в
изогнутую глотку, которую поддерживает система
скелетных глоточных нитей. Глотка открывается
непосредственно в эндоплазму.
Осморегуляция. У свободноживущих инфузо-
рий имеются сократительные вакуоли.
Размножение. Для инфузорий характерно че-
редование полового и бесполого размножения.
При бесполом размножении происходит попереч-
ное деление инфузорий.
Среда обитания. Свободноживущие инфузо-
рии встречаются и в пресных водах, и в морях.
Образ жизни их разнообразен.
ПОДЦАРСТВО МНОГОКЛЕТОЧНЫЕ
Среди современных многоклеточных выделяют
две крупные группы*, радиально-симметричные,
или двухслойные, имеющие экто- и энтодерму, и
двусторонне-симметричные, или трехслойные,
имеющие третий зародышевый листок — мезо-
дерму. К первой группе относят типы губок и
кишечнополостных, ко второй — плоских, круг-
лых и кольчатых червей, моллюсков, членистоно-
гих, иглокожих и хордовых.
Тип Кишечнополостные
К кишечнополостным относится более 9 тыс.
видов, ведущих исключительно водный образ
жизни. Среди них встречаются свободно пла-
вающие формы и сидячие, прикрепленные ко дну
или подводным предметам (животным) организмы.
Появление в морях кишечнополостных отно-
сят к протерозойской эре, когда появились пер-
вые представители этой группы животных.
Возникновение кишечнополостных сопровож-
далось крупными ароморфозами, существенно
расширившими возможности их обладателей в
использовании среды обитания: 1) многоклеточ-
ность; 2) образование первых тканей — экто- и
энтодермы; 3) лучевая симметрия; 4) дифферен-
цировка клеток на ряд специализированных кле-
точных типов; 5) возникновение нервной системы
диффузного типа, состоящей из отдельных кле-
ток, соединенных между собой отростками; 6) по-
Животные
474
явление частично внутриполостного пищеваре-
ния; 7) появление специализированных для раз-
множения половых клеток.
К типу кишечнополостных относятся классы
гидроидных, сцифоидных (медуз) и коралловых
полипов.
Класс Гидроидные,
Пресноводный полип гидра
Строение тела. Двухслойные водные живот-
ные. Симметрия лучевая. Тело мешковидное, вы-
тянутое в длину до 1,5 см. На переднем конце те-
ла расположен рот, окруженный щупальцами, не-
сущими большое количество стрекательных кле-
ток. Задний конец — подошва, которой гидра при-
крепляется к субстрату (камни, растения и т. д.).
Схема стенки тела гидры: 1 — чувствительная клетка,
2, 3 — стрекательные клетки, 4 — промежуточные клет-
ки, б — нервная клетка, в — эпителиально-мускульная
клетка, 7 — железистая клетка, 8 — энтодерма, 9 — ба-
зальная мембрана, 10 — эктодерма
Стенка тела. Наружный слой тела гидры —
эктодерма, состоящая из стрекательных, кожно-
мышечных и нервных клеток. Под эктодермой
находится неклеточная базальная мембрана или
мезоглея.
Пищеварительная система — замкнута.
Представлена гастральной полостью, начи-
нающейся ротовым отверстием. Полость выстлана
энтодермой, Клетки которой способны к фагоци-
тозу. Пищеварение как полостное, так и внутри-
клеточное (пищеварительные вакуоли).,. Неперева-
ренные остатки выбрасываются через рот. /
Дыхание гидры. Кислород, растворенный в
воде, поглощается всей поверхностью тела.
Выделение. Конечные продукты диссимиля-
ции выводятся через эктодерму.
Нервная система состоит из звездчатых нерв-
ных клеток, соединенных своими отростками.
Органы чувств. Не развиты. Осязание всей
поверхностью, особенно чувствительны щупальца
(чувствительные волоски), выбрасывающие стре-
кательные нити, убивающие или парализующие
добычу.
Размножение. Преобладает бесполое — поч-
кование. Животные обоеполые (гермафродиты), в
эктодерме развиваются яйцеклетки и спермато-
зоиды. Оплодотворение перекрестное.
Развитие. Из зиготы образуется двухслойная
личинка с зачатком кишечной полости — плану-
ла, которая передвигается в воде и зимует на дне
водоема. Взрослые гидры осенью погибают.
Тип Плоские черви
Известно более 12,5 тыс. видов плоских Чер-
вей. Они объединены в три класса: ресничные,
или турбеллярии, сосальщики и ленточные.
Появление первых плоских червей относят к
протерозою и связано с приобретением ряда аро-
морфозов: 1. Многоклеточность и образование
трех слоев стенки тела: экто-, энто- и мезодермы;
формирование кожно-мускульного мешка. 2. Диф-
ференцировка клеток на большое количество кле-
точных типов. 3. Билатеральная симметрия. 4. По-
явление переднего конца тела с комплексом орга-
нов чувств: зрения, обоняния, осязания. 5. Воз-
никновение нервной системы, состоящей из боко-
вых нервных стволов, соединенных между собой
многочисленными перетяжками. 6. Образование
пищеварительной системы, включающей перед-
ний и средний отделы, обеспечивающие полостное
пищеварение. 7. Появление выделительной си-
стемы, состоящей из отдельных клеток — прото-
нефридиев. 8. Формирование постоянных поло-
вых желез — половой системы.
Класс Ресничные черви, или Турбеллярии
Число видов ресничных червей превышает
3 тыс. Представитель класса — молочно-белая
планария.
Строение тела. Свободноплавающие с по-
мощью ресничек водные животные. Симметрия
двусторонняя. Тело листовидное, уплощенное,
длиной до 2 см. Дифференцированы передний и
задний концы тела, спинная и брюшная стороны.
Тело трехслойное: эктодерма, мезодерма и энто-
дерма.
Покров. Ресничный эпителий, образованный
эктодермой, под ним расположен слой мышц —
продольные, кольцевые и косые, вместе образую-
щие кожно-мускульный мешок.
475
БИОЛОГИЯ
Полость тела отсутствует, т. к. первичная
полость, возникающая между энтодермой и экто-
дермой, заполнена паренхимой — рыхлой соеди-
нительной тканью.
Пищеварительная система. Рот на брюшной
стороне тела, глотка свободно выворачивается на-
ружу, захватывая пищу; кишка с тремя ответ-
влениями. Пищеварение внутриклеточное. Непе-
реваренные остатки пищи удаляются через рот.
Схема строения плоского червя (поперечный разрез):
1 — половые клетки, 2 — кишка, 3 — эктодермальный
эпителий, 4 — спиино-брюшные мышцы, б — кольцевые
мышцы, в — паренхима, 7 — нервный ствол, 8 — половое
отверстие, 9 — выделительная пора, 10 — протонефри-
дий, 11 — просвет кишки
Дыхание. Кожное; поглощает кислород, рас-
творенный в воде.
Выделительная система протонефридиаль-
ного типа. Отдельные клетки выделительной си-
стемы объединяются в две выделительные тру-
бочки и заканчиваются выделительными порами.
Нервная система. Головной нервный узел, от
которого отходят два нервных ствола с многочис-
ленными нервами.
Органы чувств. Два глаза на переднем конце
тела, осязательные головные лопасти.
Размножение. Половое. Гермафродит. Имеют-
ся два яичника и 200—300 семенников. Оплодо-
творение внутреннее, перекрестное.
Развитие. Оплодотворенные яйца отклады-
ваются в плотной оболочке — коконе, где разви-
ваются маленькие планарии. Через разрыв в
стенке они выходят наружу.
Класс Сосальщики, Печеночный сосальщик
Класс сосальщиков включает около 4 тыс. ви-
дов, ведущих исключительно паразитический об-
раз жизни. Поселяются сосальщики во внутрен-
них органах беспозвоночных и позвоночных жи-
вотных. Организация этих животных во многом
напоминает черты ресничных червей, а отличия в
основном связаны с паразитичеоким образом
жизни.
Для сосальщиков характерны специализация
и упрощение в строении некоторых органов. Спе-
циализация проявляется в наличии присосок,
шипов, крючьев и других приспособлений для
прикрепления, в высоком развитии половой си-
стемы, прохождении сложных жизненных цик-
лов со сменой хозяев.
Строение. Форма тела листовидная. Харак-
терно наличие присосок, с помощью которых со-
сальщики удерживаются в теле животного-
хозяина.
Стенку тела составляет кожно-мускульный
мешок. Тело сосальщиков покрыто слоем клеток,
слившихся между собой так, что образовалась
масса цитоплазмы — синцитий. Под ней нахо-
дится базальная мембрана, за которой располо-
жена гладкая мускулатура.
Нервная система состоит из окологлоточного
нервного кольца и отходящих от него трех пар
нервных стволов, из которых лучше развиты бо-
ковые. Нервные стволы связаны между собой пе-
ремычками.
Пищеварительная система состоит из рото-
вого отверстия, который ведет в мускулистую
глотку. Последний представляет собой мощный
сосущий аппарат. За глоткой следует пищевод и
обычно разветвленный, слепо заканчивающийся
кишечник.
Выделительная система представлена хоро-
шо развитыми протонефридиями.
Половая система представлена мужскими и
женскими органами. Почти все сосальщики —
гермафродиты. Осеменение обычно перекрестное,
реже наблюдается самоосеменение.
Размножение и развитие печеночного со-
сальщика. Жизненный цикл печеночного со-
сальщика протекает со сменой хозяев. Оконча-
тельный, основной хозяин — крупный или мел-
кий рогатый скот, лошади, свиньи и др. Проме-
жуточный хозяин — моллюск прудовик малый.
Яйцо печеночного сосальщика начинает разви-
ваться только попав в воду, где из него выходит
личинка, имеющая реснички. Затем личинка
внедряется в тело малого прудовика. В теле мол-
люска паразит превращается в следующую личи-
ночную стадию, затем он покидает моллюска и
активно передвигается в воде. Затем печеночный
сосальщик прикрепляется к стеблям растений и
покрывается толстой оболочкой. Образуется цис-
та, долго сохраняющая жизнеспособность. Про-
глоченная животным циста попадает в кишечник,
оболочка цисты растворяется, и паразит прони-
кает через кишечные вены в печень, где достигает
половозрелого состояния.
Животные
476
Класс Ленточные черви. Бычий цепень
Класс ленточных червей объединяет более
3 тыс. видов паразитических животных. В поло-
возрелом состоянии они обитают в кишечнике
позвоночных, личиночные формы живут в поло-
сти тела и внутри различных органов беспозво-
ночных и позвоночных. Ленточные черви значи-
тельно глубже и полнее, чем сосальщики, приспо-
собились к паразитическому существованию: от-
сутствует кишечник, изменен онтогенез, нет чет-
ко обособленных зародышевых листков; личинки,
как и взрослые половозрелые особи, ведут пара-
зитический образ жизни.
Среди представителей класса — бычий цепень,
широкий лентец, эхинококк и многие другие.
Строение тела. Тело трехслойное, лентовид-
ной формы, членистое. Симметрия двусторонняя.
Голова с четырьмя присосками, узкая шейка и
членики тела (до нескольких тысяч). Длина червя
4—10 м.
Покров бычьего цепня. Кожа с кутикулой, к
которым прикреплены продольные кольцевые
мышцы, вместе образующие кожно-мускульный
мешок.
Пищеварительная система отсутствует. Бы-
чий цепень всасывает переваренную пищу всей
поверхностью тела.
Дыхательная система отсутствует. Расщеп-
ление органических веществ бескислородное.
Выделительная система. Выделительные
трубочки, соединяющиеся в два канала, откры-
ваются наружу на последнем членике. Выводятся
НоО, СОо и жирные кислоты (ядовитые для чело-
века).
Нервная система. Головной нервный узел, от
которого отходят два нервных ствола и нервы.
Органы чувств. Отсутствуют.
Размножение. Половое. Гермафродит. В каж-
дом членике семенники, яичники и матка, в ко-
торой развиваются оплодотворенные яйца. Опло-
дотворенные яйца выводятся наружу с последним
члеником цепня.
Развитие. Цикл развития бычьего цепня. За
сутки червь отделяет 5—7 члеников, в которых
находится около 2 млн яиц. Яйцо попадает с фе-
калиями человека в почву. В случае попадания
яйца вместе с травой в пищеварительный тракт
крупного рогатого скота в кишечнике из яйца
выходит личинка, вооруженная острыми крю-
чьями. Личинка пробуравливает стенку кишки и
с током крови проникает в мышцы. В мышцах
она растет и превращается в финну — пузырек с
ввернутой внутрь головкой и шейкой. В организм
человека финна попадает с плохо проваренным
мясом, где и превращается в половозрелую форму.
Тип Круглые, или Первичнополостные,
черви (Нематоды)
Описано более 20 тыс. видов круглых червей,
обитающих в морях, пресных водоемах, почве, а
также ведущих паразитический образ жизни.
Круглые черви возникли, вероятно, в протеро-
зое, а их ископаемые остатки обнаружены 'в от-
ложениях кембрия. Произошли от примитивных,
неспециализированных плоских червей, подоб-
ных ресничным современной фауны.
Схема строения аскариды (поперечный разрез):
1 — спинной нервный ствол, 2, 3 — мышечные клетки,
4 — выделительный канал, 5 — гиподерма, в — брюшной
нервный ствол, 7 — половые железы, 8 — первичная
полость тела, 9 — кишка, 10 — кутикула, 11 — просвет
кишки
Появление этой группы животных было обус-
ловлено рядом ароморфозов: 1. Образование
первичной полости тела, которая заполнена
жидкостью под давлением — гидроскелет.
2. Прогрессивное развитие нервной системы, вы-
ражающееся в слиянии нервных стволов и фор-
мировании окологлоточного нервного кольца.
3. Появление задней кишки и заднепроходного
отверстия. 4. Разделение мышечного слоя на про-
дольные тяжи. 5. Раздельнополость, обеспечи-
вающая повышение комбинативного разнообра-
зия потомства.
Строение тела. Представитель типа челове-
ческая аскарида. Тело вытянутое, веретеновид-
ное, нечленистое, круглое на поперечном сечении;
трехслойное. На переднем конце тела рот с тремя
губами. Длина 20—40 см.
Покров аскариды. Кожа покрыта кутикулой.
К коже прикреплены продольные мышцы. Кож-
но-мускульный мешок.
477
БИОЛОГИЯ
Полость тела. Первичная, заполненная
жидкостью. Жидкость служит для переноса ве-
ществ и газов. В ней находятся органы пищева-
рения и размножения.
Пищеварительная система. Представлена
пищеварительной трубкой с тремя отделами —
передним, средним (кишка), задним. Пищеваре-
ние в полости кишечника.
Дыхательная система отсутствует. Конеч-
ный этап расщепления органических веществ
бескислородный.
Выделительная система. Два выделитель-
ных канала открываются на головном конце тела.
Нервная система. Окологлоточное нервное
кольцо, образованное надглоточным и подглоточ-
ным нервными узлами, от которых отходят спин-
ной и брюшной нервные стволы.
Органы чувств. Осязательные бугорки и ям-
ки.
Размножение. Половое. Раздельнополые жи-
вотные. Оплодотворение внутреннее.
Цикл развития. Оплодотворенное яйцо начи-
нает развиваться в матке червя, но окончательно
паразит формируется только в организме челове-
ка. Яйца аскариды покрыты тремя оболочками.
Попадая с фекалиями в окружающую среду, яйца
при доступе кислорода во влажных условиях и
достаточно высокой температуре (около 25 °C)
развиваются, и под оболочкой яйца образуется
личинка. С загрязненной водой, овощами, фрук-
тами яйца оказываются в кишечнике человека,
где из них выходят личинки, которые внедряют-
ся в стенки кишечника и проникают в кровь. С
током крови они попадают в правое предсердие,
правый желудочек и по легочным артериям — в
легкие. Здесь личинки пробуравливают стенки
капилляров, проникая в просвет альвеол. Далее
они проходят в бронхи, трахею, вызывая воспа-
лительные явления, сопровождающиеся кашлем.
С мокротой личинки попадают в ротовую полость
и вторично заглатываются. В кишечнике образу-
ется взрослая аскарида. Продолжительность жиз-
ни червя не превышает года. Аскариды отравля-
ют организм токсическими продуктами обмена, а
также воздействуют механически: при большом
количестве могут вызывать непроходимость ки-
шечника.
Тип Кольчатые черви (Аннелиды)
Тип кольчатых червей, или кольчецов, охва-
тывает около 9 тыс. видов.
Возникновение кольчецов связано с наиболь-
шим количеством ароморфозов: 1. Появление
вторичной полости тела — целома, выстланного
целомическим эпителием. 2. Равномерное расчле-
нение на сегменты. 3. Прогрессивное развитие
нервной системы: значительное усиление мозго-
вого ганглия, окологлоточного нервного кольца
и образование брюшной нервной цепочки.
4. Появление кровеносной и дыхательной систем.
5. Усложнение пищеварительной системы — воз-
никновение задней эктодермальной кишки и
дифференцировка средней кишки на отделы.
6. Возникновение конечностей — параподий.
7. Образование метанефридиальной, многокле-
точной выделительной системы.
Класс Малощетинковые (Олигохеты).
В класс малощетинковых, или олигохет, вхо-
дят кольчатые черви, обладающие основными
чертами типа кольчатых червей, но с редуциро-
ванными щупальцами, параподиями и жабрами.
Насчитывается 3400 видов олигохет.
Строение тела дождевого червя. Вытянутое,
червеобразное, членистое, в поперечном сечении
круглое. Симметрия двусторонняя, различаются
спинная и брюшная стороны, передний и задний
концы тела. Трехслойные животные.
Схема строения кольчатого червя (поперечный разрез):
1 — кутикула, 2 — кольцевой сосуд, 3 — спинной сосуд,
4 — мезодермальный эпителий, выстилающий целом,
5 — яйцеклетки, 6 — кольцевая мускулатура, 7 — про-
дольная мускулатура, 8 — брюшной сосуд, 9 — нервный
узел, 10 — целом, 11 — кожный эпителий
Покров. Кожа, покрытая кутикулой, в каж-
дом членике 8 щетннок, служащих для передви-
жения. В коже много слизистых и ядовитых же-
лез. К ней прикреплены кольцевые, продольные,
спинные и брюшные мышцы.
Полость тела — вторичная, заполнена жид-
костью, что придает телу упругость. Полостная
Животные
478
жидкость осуществляет связь кровеносной си-
стемы с клетками тела.
Пищеварительная система. Представлена
несколькими отделами: рот, глотка, пищевод,
'зоб, мускулистый желудок, средняя кишка, зад-
няя кишка, анальное отверстие. Кишечник
окружен сетью кровеносных капилляров.
Дыхательная система дождевого червя.
Отсутствует. Поглощает кислород воздуха всей
поверхностью кожи.
Кровеносная система замкнутого типа.
Представлена спинным и брюшным сосудами,
идущими вдоль тела, и кольцевыми сосудами в
каждом сегменте. Роль сердца выполняет участок
спинного сосуда и кольцевые сосуды переднего
отдела тела. Кровь содержит гемоглобин — она
красноватая, переносит питательные вещества,
кислород и диоксид углерода.
Выделительная система — метанефриди-
ального типа. Представляет собой парные трубоч-
ки в каждом сегменте тела.
Нервная система — лестнично-узлового ти-
па: состоит из окологлоточного нервного кольца и
брюшной нервной цепочки, имеющей узел в каж-
дом членике тела.
Органы чувств. Осязательные и светочув-
ствительные клетки по всей коже.
Размножение. Половое. Дождевой червь —
гермафродит. Яичники и семенники в разных
члениках. Оплодотворение перекрестное. Яйца
откладываются в кокон, который образуется на
теле в виде пояска и сходит с головного конца.
Развитие. Прямое: из яйца образуется червь.
Тип Моллюски
Количество видов достигает 130 тыс. Предка-
ми моллюсков считают древних многощетинко-
вых червей.
Ароморфозы типа: 1. Слияние сегментов в от-
делы тела. 2. Прогрессивное развитие нервной си-
стемы — образование нервных узлов в отделах
тела. 3. Появление сердца, увеличившего ско-
рость кровообращения. 4. Появление пищевари-
тельных желез, обеспечивающих наиболее пол-
ную утилизацию пищи.
Класс Брюхоногие, Большой прудовик
Брюхоногие, или улитки, — самый богатый
представителями класс моллюсков, включающий
около 90 тыс. видов.
Первично брюхоногие моллюски — обитатели
моря, но многие из них в процессе эволюции при-
способились К жизни в пресных водоемах и на
суше. Небольшое число видов ведет паразитиче-
ский образ жизни.
Строение тела. Состоит из головы, тулови-
ща, ноги. Верхняя часть туловища закручена в
виде спирали. На голове — щупальца, ротовое от-
верстие, глаза. Нога мускулистая служит для пе-
редвижения.
Покров. Мантия (кожная складка) и ракови-
на, закрученная спиралью. Между мантией и ту-
ловищем находится мантийная полость.
Пищеварительная система. Включает рот
(язык с хитиновыми зубцами), глотку, пищевод,
желудок, кишечник, печень, анальное отверстие.
Растительноядное животное.
Дыхательная система. Легкое, образованное
участком мантии и пронизанное сетью кровенос-
ных капилляров. Атмосферный воздух поступает
через дыхательное отверстие. В течение часа 7—9
раз поднимается на поверхность воды для дыха-
ния. Поглощает О2 и выделяет СО2.
Кровеносная система. Незамкнутая. Пред-
ставлена двухкамерным сердцем, состоящим из
предсердия и желудочка, и кровеносными сосу-
дами. Артериальная кровь поступает из легких в
предсердие, затем в желудочек, а от него движет-
ся по сосудам ко всем органам тела, где свободно
изливается в пространства между органами. От-
дав кислород и обогатившись диоксидом углеро-
да, кровь собирается в венозные кровеносные со-
суды и попадает в легкие. Насыщенная кислоро-
дом кровь по сосудам возвращается к сердцу.
Схема строения моллюска: 1 — голова, 2 — головной нерв-
ный уаел, 3 — глаа, 4 — слюнная железа, 5 — мантий-
ная полость, 6 — печень, 7 — половая железа, 8 — сердце,
9 — околосердечная сумка, 10 — нефридий, 11 — око-
ложаберная полость, 12 — раковина, 13 — жабры,
14 — 16 — нервные узлы, 17 — нога, 18 — статоцист,
19 — терка
Выделительная система большого прудо-
вика. Одна почка с мочеточником, выходящим
рядом с анальным отверстием. Почка непосред-
ственно связана с кровеносной системой, погло-
щая из крови конечные продукты диссимиляции.
479
БИОЛОГИЯ
Нервная система. Узлового типа: окологло-
точное нервное кольцо, образованное двумя узла-
ми, четыре пары узлов с отходящими от них нер-
вами в туловище и к ноге.
Органы чувств. Глаза (под щупальцами), щу-
пальца (органы осязания), орган равновесия.
Размножение. Половое. Гермафродит. Опло-
дотворение перекрестное, внутреннее. Отклады-
вают яйца, связанные в студенистые шнуры.
Развитие. Из яиц на 20-й день развиваются
улитки.
Класс Двустворчатые, Беззубка
Класс включает около 20 тыс. видов морских
и пресноводных обитателей.
Строение тела. Состоит из туловища и ноги.
Покров. Тело окружено симметричными
листками мантии, поверх которой находится дву-
створчатая раковина. Створки соединены мыш-
цами — замыкателями и связкой — размыкате-
лем. Раковина трехслойная: роговой, фарфоро-
видный и перламутровый слои. В задней части
раковины между двумя складками мантии нахо-
дятся вводной и выводной сифоны.
Пищеварительная система. Начинается
вводным сифоном, куда поступает вода с пищей,
планктоном далее расположены ротовые лопасти,
рот, пищевод, желудок, кишечник, заднепро-
ходное отверстие, выводной сифон. Пищевари-
тельная железа — печень.
Дыхательная система. Жабры, образованные
участком мантии, расположены по обе стороны но-
ги. Окутаны густой сетью капилляров. Поглощает
Оо, растворенный в воде, и выделяет СО2 в воду.
Кровеносная система. Незамкнутая. Сердце
трехкамерное, состоит из двух предсердий и же-
лудочка. В предсердия из жабр поступает артери-
альная кровь, затем она выталкивается по арте-
риям из желудочка и направляется ко всем орга-
нам, где свободно изливается. Собираясь в веноз-
ные сосуды, кровь поступает к жабрам. Артериаль-
ная кровь по сосудам направляется в предсердия.
Выделительная система. Две почки и моче-
точники.
Нервная система. Узлового типа: три пары
нервных узлов и нервы.
Органы чувств. В связи с отсутствием головы
имеются только осязательные клетки в ноге и по
краям мантии.
Размножение. Раздельнополые животные.
Оплодотворение внутреннее. Яйца образуются в
яичниках и откладываются в мантийную полость,
куда с водой поступают сперматозоиды и где про-
исходит оплодотворение.
Развитие. Из яиц образуются личинки, кото-
рые выталкиваются через выводной сифон на
проплывающую мимо рыбу. На теле рыбы ли-
чинки развиваются до двух месяцев, после чего
падают на дно.
Тип Членистоногие
Членистоногие — тип, включающий свыше
1500 видов. К членистоногим относятся водные и
сухопутные формы, обладающие членистыми ко-
нечностями и сегментированным телом.
Первые членистоногие возникли в море и про-
изошли в протерозое от свободноживущих при-
митивных неспециализированных многощетинко-
вых кольчатых червей.
Появление первых представителей сопровож-
далось многочисленными ароморфозами: 1. Кон-
центрация органов, которая выражается в слия-
нии сегментов в отделы тела. 2. Появление чле-
нистых конечностей. 3. Возникновение попереч-
но-полосатой мускулатуры, заменившей гладкую
соматическую мускулатуру, и формирование мы-
шечных пучков. 4. Брюшная нервная цепочка и
скопление нервных узлов в головном отделе.
5. Появление наружного скелета — хитинового
покрова. 6. Прогрессивное развитие пищевари-
тельной системы — появление пищеварительных
желез: печени, слюнных желез.
Класс Ракообразные, Речной рак
Число известных видов не менее 200 тыс.
Представителей класса объединяют в две крупные
группы: низших (циклоп, дафния) и высших ра-
кообразных.
в 7 8 9
13
Схема строения ракообразного: 1 — антенны, 2 — ан-
тенуллы, 3 — глаз, 4 — мозг, б — передняя кишка, 6 — го-
лова, 7 — печень, 8 — грудь, 9 — сердце, 10 — брюшко,
11 — брюшная нервная цепочка, 12 — половая железа,
13 — жабры, 14 — челюстной аппарат, 15 — ротовое от-
верстие, 16 — выделительный орган
Строение тела. Головогрудь, покрытая хи-
тиновым панцирем, членистое брюшко, заканчи-
вающееся хвостовым плавником. На голове две
Животные
480
пары усов (короткие и длинные), рот окружен
видоизмененными конечностями: одна пара об-
разует верхние челюсти, две пары — нижние че-
люсти. На груди — три пары ногочелюсти. Все
они служат для удержания, ощупывания и из-
мельчения пищи; пять пар членистых ходильных
ног, из них первая пара несет клешни, с по-
мощью которых рак нападает и защищается. На
брюшке шесть члеников несут 5 пар двуветвис-
тых ножек, шестая пара — плавник.
Покров. Хитиновый, прочный, легкий, вы-
полняющий роль наружного скелета, к которому
изнутри прикрепляются пучки мышц.
Полость тела. Смешанная.
Пищеварительная система речного рака.
Передний отдел — рот с грызущим ротовым ап-
паратом, глотка, пищевод, зоб, желудок жева-
тельный и цедильный. Средний отдел — средняя
кишка и печень. Задний отдел — кишка, аналь-
ное отверстие на последнем членике брюшка.
Дыхательная система. Жабры, располо-
женные под хитиновым покровом по бокам голо-
вогруди, окутаны сетью кровеносных капилля-
ров.
Кровеносная система. Не замкнута; пред-
ставлена сердцем в виде пятиугольного мешочка,
расположенного на спинной стороне головогруди,
и кровеносными сосудами.
Выделительная система. Пара зеленых же-
лез, расположенных в головной части тела и от-
крывающихся наружу при основании длинных
усов.
Нервная система. Лестнично-узлового типа,
представлена окологлоточным нервным кольцом,
пятью парами нервных узлов, образующих
брюшную нервную цепочку, и нервами.
Органы чувств. Орган зрения — пара слож-
ных глаз на подвижных стебельках, органы обо-
няния — короткие усы, органы осязания —
длинные усы. Органы равновесия — в виде двух
ямок с ресничками, расположенных при основа-
нии коротких усов.
Размножение. Половое. Раздельнополые.
Оплодотворение внутреннее. Зимой самка откла-
дывает яйца, прикрепляет их к брюшным нож-
кам и вынашивает рачат до лета.
Развитие. Из яиц выводятся рачата, в первое
лето они растут очень быстро, линяют 10 раз, во
второе лето — 5 раз. После пяти лет раки прак-
тически не растут. Продолжительность жизни
15—20 лет. '
Класс Паукообразные. Паук-крестовик
Класс объединяет свыше 36 тыс. видов живот-
ных. Паукообразные первыми среди членистоно-
гих вышли на сушу.
Строение тела. Состоит из небольшой голо-
вогруди и крупного яйцевидного нечленистого
брюшка. На голове находятся когтевидные че-
люсти с ядовитыми железами и органы осяза-
ния — ногощупальца, на груди — 4 пары хо-
дильных ног. На конце брюшка с нижней сторо-
ны расположены три пары паутинных бородавок.
С помощью гребенчатых коготков на задних но-
гах паук строит ловчую сеть.
Схема строения наука: 1 — глаза, 2 — сосательный же-
лудок, 3 — сердце, 4 — паутинные бородавки, б — поло-
вая железа, 6 — легкое, 7 — мозг, 8 — рот, 9 — ядови-
тая железа, 10 — хелицеры
Покров. Легкий, хитиновый.
Полость тела. Смешанная.
Пищеварительная система. Подразделяется
на рот, глотку, пищевод, желудок (сосательный),
переднюю, среднюю и заднюю кишки, анальное
отверстие. Имеется печень. Предварительное пи-
щеварение внеорганизменное, так как яд (из ядо-
витых желез, расположенных на головогруди) не
только парализует жертву, но и является пище-
варительным соком: переваривание убитой жерт-
вы происходит вне организма паука, на паутине.
Паук всасывает жидкую пищу и усваивает ее.
Дыхательная система паука — легкие и
трахеи, проходящие во все органы тела и имею-
щие дыхательное отверстие. Дыхание воздушное.
Легкие расположены на нижней стороне брюшка.
Кровеносная система. Незамкнутая. Кровь
бесцветная; сердце в виде длинной трубочки на-
ходится на спинной стороне брюшка, от него от-
ходят сосуды.
Выделительная система. Две трубочки
(мальпигиевы сосуды), которые одним концом
слепо заканчиваются в полости тела, где в них
всасываются из крови (гемолимфы) конечные
продукты жизнедеятельности. Другим концом
они впадают в кишечник на границе средней и
задней кишки. Это приводит к большой экономии
воды.
Нервная система. Надглоточный узел со-
ставлен пятью парами нервных узлов, образуя
мозг. От него отходит брюшная нервная цепочка.
481
БИОЛОГИЯ
Органы чувств. Представлены четырьмя па-
рами простых глаз на голове и органами осяза-
ния, находящимися на ногощупальцах.
Размножение. Половое. Раздельнополые жи-
вотные. Оплодотворение наружно-внутреннее, так
как самец выделяет мешочек со сперматозоида-
ми, а самка захватывает его и направляет внутрь,
где и происходит оплодотворение яйцеклеток.
Осенью самка строит паутинный кокон, куда от-
кладывает яйца, затем погибает.
Развитие. Весной из яиц выводится потом-
ство, похожее на взрослых особей, сразу начи-
нающее строить сеть и ловить мелких насекомых.
Представители’, помимо пауков класс вклю-
чает скорпионов, клещей и др. группы.
Класс Насекомые. Майский жук
Насекомые более 1 млн видов — наземные
животные, возникновение которых относят к де-
вонскому периоду. Предками этой группы, по-
видимому, были неспециализированные членис-
тоногие, напоминающие современных многоно-
жек и являющиеся также предками ракообраз-
ных. Развитие насекомых и приспособление их к
различным источникам питания тесно связано с
эволюцией наземной растительности. Особенно
бурного развития насекомые достигли после воз-
никновения покрытосеменных и сопутствовали их
распространению по планете. Большинству предста-
вителей класса присуща способность к полету.
Схема строения насекомого: 1 — ротовой аппарат, 2 — ан-
тенны, 3 — сложный глаз, 4 — простой глазок, б — мозг,
6 — слюнная железа, 7 — передняя кишка, 8 — переднее
крыло, 9 — заднее крыло, 10 — яичник, 11 — сердце,
12 — задняя кишка, 13 — хвостовые щетинки (церки),
14 — мальпигиевы сосуды, 16 — средняя кишка,
16 — членистые конечности
Строение тела. Подразделяется на голову,
грудь, брюшко. Голова включает пять слившихся
сегментов, на ней расположены глаза, ротовые
органы и два усика. От груди, состоящей из трех
сегментов, отходят три пары членистых ног, а
также две пары крыльев (жесткие надкрылья и
перепончатые крылья). Брюшко состоит из шести
члеников с дыхальцами по бокам.
Покров. Тонкий, хитиновый, более мягкий на
брюшке.
Полость тела. Смешанная.
Пищеварительная система. Начинается на
голове ротовым отверстием с грызущими органа-
ми и слюнными железами и заканчивается на по-
следнем сегменте брюшка анальным отверстием.
Между этими отверстиями находятся передняя,
средняя, задняя кишка. Передняя кишка подраз-
деляется на глотку, пищевод и жевательный же-
лудок.
Дыхательная система майского жука. От
дыхалец отходят тонкие трубочки — трахеи, ко-
торые ветвятся и оплетают все органы. Газообмен
осуществляется непосредственно через стенки
трахей, расположенных в тканях. В одну минуту
совершается 20—35 дыхательных движений.
Кровеносная система. Незамкнутая. Сердце
в виде длинной трубки. Кровь засасывается из
полости тела через поры в сердце, затем перего-
няется к головному концу в аорту, откуда выте-
кает в полость тела, разнося питательные вещест-
ва. В транспортировке газов она не участвует.
Выделительная система. Мальпигиевы со-
суды, как у паукообразных. Кроме них имеется
жировое тело, которое извлекает из крови вред-
ные вещества, накапливая их, и запасает жир.
Нервная система. Узлового типа; представ-
лена окологлоточным нервным кольцом и брюш-
ной нервной цепочкой, у которой особенно разви-
ты три пары грудных нервных узла. Надглоточ-
ный нервный узел («мозг») образован тремя
слившимися узлами.
Органы чувств. Сложные глаза, органы обо-
няния, осязания (усики) и вкуса.
Размножение. Половое. Раздельнополые жи-
вотные. У самок имеются яичники с большим
количеством яиц, у самцов в семенниках образу-
ются сперматозоиды. Оплодотворение внутреннее.
Откладывают в почву яйца.
Развитие. Из яиц в почве в течение 3—4 лет
развиваются личинки, которые питаются корня-
ми деревьев (сосны). Затем личинки превращают-
ся в куколок, и, достигнув максимального разме-
ра, превращаются в жуков и вылетают. Массовый
вылет жуков происходит каждые 3—5 лет. Пита-
ются жуки листьями березы. Развитие — с Пол-
ным превращением (яйцо — личинка — кукол-
ка — взрослое насекомое).
Отряды насекомых
С неполным превращением: прямокрылые
(медведка, саранча), равнокрылые (тля), клопы.
С полным превращением: жесткокрылые (жу-
ки), чешуекрылые (бабочки), перепончатокрылые
(пчелы, осы), двукрылые (мухи, комары, слепни).
16—782
Животные
482
Тип Хордовые
Общая характеристика. Хордовые живот-
ные возникли в начале палеозойской эры.
Произошли хордовые от общего с иглокожими
предка, ведущего, в свою очередь, начало от не-
специализированных свободноживущих многоще-
тинковых кольчецов.
Ароморфозы: 1. Появление осевого скелета
хорды как альтернативы другому типу опоры и
месту прикрепления мышц — наружному скелету
(хитиновому покрову) у членистоногих. 2. Изме-
нение характера внутренней упорядоченности и
взаимного расположения частей организма.
Нервная система с брюшной стороны перемещает-
ся на спинную и располагается над хордой, пи-
щеварительная трубка оказывается под хордой.
3. Появление принципиально нового типа нерв-
ной системы в виде трубки, образующейся в он-
тогенезе как впячивание эктодермы внутрь заро-
дыша. 4. Связь органов газообмена с пищевари-
тельной системой: появление жаберных щелей в
переднем отделе глотки превратило дыхание из
пассивного в активный процесс, связанный с пи-
щеварением. Это приобретение усилило потребле-
ние кислорода и стало основой повышения интен-
сивности обменных процессов и всей жизнедея-
тельности хордовых животных. 5. Возникновение
сердца, расположенного на брюшной стороне тела
под хордой и пищеварительной трубкой, а также
замена гладкой мускулатуры предков на попереч-
но-полосатую соматическую мускулатуру.
Общие принципы организации хордовых дают
возможность разнообразной специализации час-
тей организма путем преобразования и расшире-
ния их функциональных возможностей.
Тип хордовых объединяет три крупные груп-
пы: подтипы бесчерепных, личиночно-хордовых и
черепных, или позвоночных.
Подтип Бесчерепные. Класс Ланцетники
Ланцетник
Строение тела. Форма рыбовидная, 4—8 см
Длиной. На головном конце находится рот со щу-
пальцами, вдоль спины проходит плавник, пере-
ходящий в хвостовой и подхвостовой плавники.
Череп отсутствует. Скелет внутренний; представ-
лен хордой (тяж в плотной оболочке). Тело сег-
ментировано, мышцы хорошо развиты.
Покров. Однослойный эпидермис, под ним —
тонкий слой соединительной ткани.
Полость тела. Вторичная.
Пищеварительная система. Включает рот,
ротовую полость, глотку, среднюю кишку, куда
впадает проток печени, заднюю кишку, анальное
отверстие. Желудка нет. Питается беспозвоноч-
ными, которые попадают в рот с током воды.
Схема строения ланцетника: 1 — ротовое отверстие,
окруженное щупальцами, 2 — околожаберные складки
кожи, 3 — половые железы, 4 — атриопор, б — аваль-
ный плавник, в — анальное отверстие, 7 — спинной плав-
ник, переходящий в ланцетовидный хвостовой плавник
Дыхательная система в виде длинных ко-
сых жаберных щелей на стенке глотки; защище-
ны околожаберной полостью, которая имеет от-
верстие на брюшной стороне. Вода поступает в
ротовое отверстие и выходит в околожаберное от-
верстие.
Кровеносная система. Замкнутая; представ-
лена спинным и брюшным сосудами и капилля-
рами. Сердца нет, его роль выполняет брюшной
сосуд, по которому кровь движется к межжабер-
ным перегородкам. Кровь бесцветная, гемоглоби-
на нет. Кровь разносит по организму питательные
вещества и газы (О2, СО2).
Выделительная система ланцетника. Вы-
делительные трубки, расположенные по сегмен-
там. Одним концом каждая трубка открывается в
полость тела, другим — в околожаберную по-
лость.
Нервная система. Центральная нервная си-
стема в виде трубки, расположенной по спинной
стороне тела над хордой. Внутри трубки проходит
канал. В каждом сегменте тела от трубки отходит
две пары нервов.
Органы чувств. Очень примитивны. Вдоль
нервной трубки расположены светочувствитель-
ные клетки; в поверхностном слое кожи распо-
ложены нервные клетки, воспринимающие хими-
ческие раздражения. Вкус и запах улавливают
осязательные клетки по всему телу.
Размножение. Раздельнополые животные. У
самок яичники, у самцов семенники, располо-
женные по сегментам (25 пар). Половые клетки
выходят через околожаберную полость в воду,
оплодотворение наружное.
Развитие. Происходит в воде. Из зиготы раз-
вивается бластула, затем гаструла, после чего из
483
БИОЛОГИЯ
яйца выходит личинка и развивается около трех
месяцев. Активно питается беспозвоночными жи-
вотными — зоопланктоном. После чего опускает-
ся на дно и во взрослом состоянии ведет довольно
пассивный образ жизни, зарываясь в грунт.
Подтип Позвоночные
Позвоночные — высший подтип хордовых. По
сравнению с бесчерепными и оболочниками они
характеризуются значительно более высоким
уровнем организации, что наглядно выражено
как в их строении, так и в физиологических от-
правлениях.
Класс Рыбы
Общая характеристика. Рыбы возникли в
силуре.
Появление рыб, ведущих начало от бесчелюст-
ных предков, связано с множеством ароморфозов:
1. Дополнение или замена осевого скелета хорды
хрящевым, а затем и костным позвоночником;
образование черепа, окружающего мозг со всех
сторон. 2. Появление челюстей, снабженных зу-
бами. 3. Возникновение парных конечностей —
плавников. 4. Прогрессивное развитие нервной
системы, выражающееся в значительном увели-
чении переднего — двигательного отдела мозга и
мозжечка — структур, обеспечивающих коорди-
нацию движений. 5. Образование жабр. 6. Диф-
ференцировка пищеварительной железы на от-
дельные специализированные органы: печень и
поджелудочную железу. 7. Первичные почки.
8. Появление сердца на брюшной стороне тела.
Строение тела. Речной окунь. Форма тела
обтекаемая, уплощенная с боков. Состоит из го-
ловы, туловища и хвоста. Непарные плавники —
спинной, хвостовой, анальный; парные — груд-
ные, брюшные.
Покров. Кожа, покрытая костными чешуями;
в коже имеются железы, выделяющие слизь.
Скелет. Слагается из черепа, позвоночника,
связанных с ним ребер, скелета плечевого и тазо-
вого поясов конечностей. Череп состоит из мозго-
вой коробки, костей челюстей, жаберных дуг и
жаберных крышек. Пластинки плавников под-
держиваются костными лучами.
Мышцы. Сегментированные, однотипные, опи-
раются на позвоночник, особенно мощные мыш-
цы спины и хвоста. Мышцы обеспечивают также
движения плавников, челюстей, жаберных кры-
шек.
Пищеварительная система. Рот с зубами,
глотка, пищевод, желудок, тонкий кишечник,
куда впадают протоки печени и поджелудочной
16*
железы, задний отдел кишечника, анальное от-
верстие. От Переднего отдела кишечника от-
ветвляется плавательный пузырь. Он облегчает
вертикальные перемещения рыбы в толще воды.
Дыхательная система. Жабры, состоящие
из дуг с расположенными на них лепестками.
Рыба заглатывает ртом воду, пропускает ее через
Жабры, где происходит поглощение кислорода и
выделение диоксида углерода.
Кровеносная система. Сердце двухкамерное,
состоит из предсердия и желудочка. Один круг
кровообращения. Венозная кровь проходит через
предсердие, затем желудочек сердца, попадает в
аорту, артерию, которая многократно ветвится на
капилляры в жабрах.
Выделительная система. Почки расположе-
ны вдоль позвоночника в виде вытянутых темно-
красных Тел. От них отходят мочеточники, по
которым моча Стекает в мочевой пузырь, затем
удаляется через мочевое отверстие наружу.
Нервная система. Центральная нервная си-
стема представлена спинныц и головным'мозгом,
периферическая — нервами. Спинной мозг нахо-
дится в спинно-мозговом канале позвоночника.
Головной мозг состоит из пяти отделов: передне-
го, среднего, промежуточного, продолговатого
мозга и мозжечка; десять пар черепномозговых
нервов.
Органы чувств. Органы зрения — глаза, ор-
ган слуха — внутреннее ухо, органы обоняния в
носовой полости, органы вкуса (вкусовые почки)
в ротовой полости и на губах. Боковая линия —
орган, воспринимающий направление движения
воды и силу тока воды.
Размножение. Раздельнополые Животные. У
самок парные яичники с икринками — яйцами.
У самцов парные семенники — молоки, в кото-
рых развиваются сперматозоиды. Оплодотворение
наружное.
Развитие. Оплодотворенная яйцеклетка
(икринка) делится, проходя стадии бластулы,
гаструлы, затем образуется личинка (на 9—14-й
день). Личинка покидает оболочку икринки и на-
чинает самостоятельную жизнь, питаясь планк-
тоном. Из личинки образуется малек.
Представители’, хрящевые рыбы (акулы Й
скаты); двоякодышащие; кистеперые (латиме-
рия); лучеперые (окуневые, сельдеобразные, кар-
пообразные и др.).
Класс Земноводные
Общая характеристика. Амфибии — немно-
гочисленная группа наиболее просто устроенных
наземных позвоночных, подавляющее больший-
Животные
484
ство которых обитает, в зависимости от стадии
жизненного цикла, в воде или на суше. В течение
жизни земноводные, как правило, претерпевают
метаморфоз, превращаясь из личинок, живущих
в водной среде, во взрослые формы, занимающие
ареалы вне воды. В связи с этим происходит сме-
на жаберного дыхания на легочное, соответствен-
но изменяется кровеносная система, появляются
конечности, существенно видоизменяется система
органов чувств.
Появление первых земноводных относят к
концу девона, а расцвет к сменившему его камен-
ноугольному периоду, который характеризовался
жарким и влажным климатом.
Возникновение амфибий сопровождалось ря-
дом ароморфозов: 1. Образование пятипалой ко-
нечности как системы рычагов, соединенных су-
ставами. 2. Формирование органов воздушного
дыхания — легких. 3. Прогрессивное развитие
нервной системы и совершенствование органов
чувств, позволившие эффективно приспосабли-
ваться к новым, наземным условиям существова-
ния. 4. Возникновение трехкамерного сердца и
второго круга кровообращения. 5. Дифференци-
ровка мышц на крупные мышечные пучки, обес-
печившая более совершенные формы движения.
Современная фауна представлена тремя отря-
дами амфибий: хвостатыми, бесхвостыми и без-
ногими земноводными. Современные амфибии на-
считывают немногим более 2500 видов.
Строение тела. Лягушка. Тело подразделяет-
ся на голову и туловище. Шея почти не выраже-
на. Туловище уплощено в спинно-брюшном на-
правлении. Каждая передняя конечность состоит
из плеча, предплечья и четырехпалой кисти, зад-
няя — из бедра, голени и пятипалой стопы.
Покров. Кожа голая, со слизистыми железа-
ми, постоянно увлажненная.
Скелет. Позвоночник, состоящий из одного
шейного, семи туловищных, одного крестцового
позвонков и хвостовой кости. РеГер и грудной
клетки нет. Плечевой, пояс представлен парными
костями — лопатками, ключицами, вороньими
костями и непарной костью грудины. Пояс зад-
них конечностей состоит из парных подвздошной,
седалищной и лобковой костей, образующих таз.
Свободные конечности: передние включают пле-
чевую, сросшиеся локтевую и лучевую кости,
кости запястья, кисть и фаланги пальцев; зад-
ние — бедренную, сросшиеся большую и малую
берцовые кости, кости предплюсны, плюсны и
фаланги пальцев. Череп составлен лобно-теменной
и затылочной костями, глазницами и челюстны-
ми костями.
Мышцы. Хорошо развиты в связи со способ-
ностью плавать и прыгать. Это мышцы ягодич-
ные, бедренные (двуглавая и трехглавая), икро-
ножные.
Пищеварительная система. Ротовое отверс-
тие, ротовая полость с языком и протоками
слюнных желез, пищевод, желудок, кишечник,
состоящий из двенадцатиперстной кишки (куда
впадают протоки печени и поджелудочной желе-
зы) и тонкой кишки, прямая кишка, заканчи-
вающаяся расширением — клоакой.
Дыхательная система. Парные легкие,
имеющие тонкие ячеистые стенки, пронизанные
кровеносными капиллярами, где происходит га-
зообмен. Дыхательные пути: ноздри, ротовая по-
лость, гортань, легкие. Важную роль играет кож-
ное дыхание, поэтому кожа всегда увлажнена.
Кровеносная система. Состоит из трехка-
мерного сердца (два предсердия и один желудо-
чек) и сосудов. Два круга кровообращения —
большой и малый (легочный). Оба круга кровооб-
ращения начинаются от желудочка, в результате
сокращения которого кровь разного состава по-
ступает в три разные артерии. Первая порция ве-
нозной крови выталкивается и попадает в легоч-
ные артерии, легкие, где становится артериаль-
ной, легочные вены и возвращается в левое пред-
сердие — это малый круг кровообращения. Вто-
рая порция крови из желудочка смешанная — вы-
талкивается в аорту, по которой движется ко
всем органам тела и возвращается по венам, при-
носящим венозную кровь в правое предсердие.
Часть смешанной крови поступает в кожу, где
происходит газообмен в процессе кожного дыха-
ния. Обогащенная кислородом кровь возвращает-
ся в вены, впадающие также в правое предсердие.
Это большой круг кровообращения. Третья пор-
ция крови из желудочка сердца несет артериаль-
ную кровь в сонную артерию, идущую к головно-
му мозгу. Кроветворным органом является Крас-
ный костный мозг, где образуются клетки кро-
ви — эритроциты, лейкоциты, тромбоциты.
Выделительная система. Парные туловищ-
ные почки, мочеточники, клоака, мочевой пу-
зырь. В почках кровь освобождается от избытка
воды, солей, мочевины, в результате чего образу-
ется моча, стекающая по мочеточникам в клоаку.
Нервная система. Головной и спинной мозг
и нервы. Головной мозг состоит из пяти отделов:
передний мозг (разделенный на два полушария),
промежуточный, средний, продолговатый мозг и
мозжечок (слаборазвитый); десять пар спинно-
мозговых нервов. Спинной мозг заключен в спин-
но-мозговой Канал позвоночника.
485
t БИОЛОГИЯ
Органы чувств. Глаза, защищенные нижни-
ми и верхними веками; органа слуха, представ-
ленные слуховым отверстием, затянутым бара-
банной перепонкой, средним и внутренним ухом,
защищенным костями черепа. Органы обоняния
сообщаются с внешней- средой парными ноздря-
ми.
Размножение. Раздельнополые животные. У
самки парные яичники, у самцов семенники.
Оплодотворение наружное, в воде. Самкой выде-
ляется икра (яйцеклетки), которая похожа на
икру рыб, самцы выпускают на нее жидкость со
сперматозоидами. Оплодотворенные яйца покры-
ваются слизью.
Развитие. С превращением. Из яйца через 2
недели вылупляется личинка лягушки — голо-
вастик. Через 2—3 месяца он превращается в ля-
гушку.
Представители', бесхвостые (лягушки, жа-
бы); хвостатые (тритон, саламандра); безногие
(червяки).
Класс Пресмыкающиеся
Общая характеристика. Рептилии — назем-
ные позвоночные, произошли от древних земно-
водных — стегоцефалов.
Ароморфозы: 1. Прогрессивное развитие нерв-
ной системы — появление зачатка коры больших
полушарий. 2. Возникновение вторичной почки.
3. Появление ячеистых легких. 4. Образование
диафрагмы, разделяющей брюшную и грудную
полости и обеспечивающую вместе с грудной
клеткой всасывающий тип дыхания. 5. Прогрес-
сивные преобразования скелета: подвижное со-
членение черепа и позвоночного столба, грудная
клетка, удлинение конечностей и т. д. 6. Разви-
тие неполной перегородки в желудочке сердца,
позволившее обеспечить снабжение мозга чисто
артериальной кровью. 7. Возникновение зароды-
шевых оболочек, обеспечивающих развитие эм-
бриона в наземных условиях.
В современной фауне насчитывают не более
6 тыс. видов рептилий, представляющих незначи-
тельную часть класса, процветавшего в мезозой-
скую эру. Существующие пресмыкающиеся обра-
зуют отряды чешуйчатых, крокодилов, черепах и
клювоголовых пресмыкающихся.
Строение тела. Прыткая ящерица. Тело
подразделяется на голову, шею, туловище и
хвост. Части конечностей те же, что и у лягушки,
но пятипалые, без перепонок, с когтями на кон-
цах пальцев.
Покров. Кожа сухая, с роговыми чешуйками,
которая сбрасывается по мере роста животного.
Скелет. Состоит из черепа, позвоночника,
верхних и нижних конечностей. Шейный отдел
позвоночника состоит из восьми позвонков. По-
яснично-грудной отдел сочленен ребрами с груди-
ной, в результате чего образуется грудная клетка.
Имеется также крестцовый (2 позвонка) и хвосто-
вой отделы позвоночника. Хвостовые позвонки
способны разламываться и отделять хвост. Кости
конечностей те же, что и у лягушки.
Мышцы. Более развиты, чем у лягушки.
Имеются отличия — межреберные мышцы, обес-
печивающие дыхательные движения.
Пищеварительная система. Включает рот,
глотку, пищевод, желудок, тонкую кишку, толс-
тую кишку, клоаку. В двенадцатиперстную киш-
ку открываются протоки печени и поджелудоч-
ной железы. В ротовую полость впадают протоки
слюнных желез.
Дыхательная система. Носовые отверстия,
гортань, трахея, два бронха, парные легкие, имею-
щие ячеистое строение. Кожного дыхания нет.
Кровеносная система. Два круга кровообра-
щения. Сердце трехкамерное, но в желудочке
имеется зачаток перегородки, что препятствует
полному смешиванию крови. Легочная артерия
отходит от правой стороны желудочка н несет в
легкие венозную кровь. Сонные артерии (раз-
ветвления правой дуги аорты) отходят от левой
стороны желудочка и несут артериальную кровь в
головной мозг. Левая дуга аорты отходит от сред-
ней части желудочка и несет смешанную кровь ко
всем органам тела.
Выделительная система. Почки тазовые, от
них отходят мочеточники. Моча выводится в
клоаку, затем в мочевой пузырь, где накапли-
вается и затем поступает через клоаку наружу.
Нервная система. Центральная, вклю-
чающая головной и спинной мозг, и перифериче-
ская, представленная нервами, отходящими от
головного (двенадцать пар черепно-мозговых нер-
вов) и спинного мозга. Головной мозг состоит из
пяти отделов; полушария переднего мозга более
крупные, на их поверхности формируется кора.
Мозжечок хорошо развит.
Органы чувств. Глаза защищены тремя , ве-
ками. Органы слуха сходны с органами слуха
земноводных, но барабанная перепонка располо-
жена в небольшом углублении. Орган осязания —
язык.
Размножение. У самок парные яичники, у
самцов семенники. Оплодотворение внутреннее.
Оплодотворенное яйцо увеличивается в размере,
покрывается пергаментной оболочкой и выводит-
ся наружу.
Животные
486
Развитие. Прямое. В мае — июне отклады-
ваются яйца (5—15 шт.) с запасом питательных
веществ в желтке, обычно в земле или под кам-
нями. Под воздействием солнечного тепла в них
развиваются и затем вылупляются маленькие
ящерицы.
Представители: чешуйчатые (змеи, ящери-
цы, хамелеоны); крокодилы и черепахи.
Класс Птицы. Сизый голубь
Общая характеристика. Птицы возникли в
юрском периоде и произошли от неспециализиро-
ванных рептилий, ведших лазающий образ жизни.
Возникновение класса сопровождалось сле-
дующими ароморфозами: 1. Прогрессивное разви-
тие нервной системы (развитие коры больших по-
лушарий, мозжечка, появление центра терморе-
гуляции). 2. Появление четырехкамерного сердца
н полное разделение кругов кровообращения.
S. Формирование губчатых легких. 4. Возникно-
вение теплокровности (гомойотермности) как ре-
зультата прогрессивных изменений в строении
сердечно-сосудистой, дыхательной и нервной си-
стем.
Современные птицы представлены более чем
8 тыс. видами, которые объединены в 35—40 от-
рядов, составляющих четыре подкласса.
Строение тела. Тело подразделяется на голо-
ву, шею, туловище и хвост. Передние конечнос-
ти — крылья, задние — ноги. На голове клюв,
состоящий из надклювья и подклювья. Ноги че-
тырехпалые.
Покров. Кожа сухая, без желез, покрытая пу-
хом и перьями (пуховыми и контурными). Кон-
турные перья двух типов: маховые (на крыльях)
и рулевые (хвостовая лопасть). Контурное перо
состоит из очина, стержня и опахала, которое об-
разовано густой сетью бородок 1-го и 2-го (с крю-
чочками) порядков. Пуховые перья, располо-
женные под контурными, не имеют бородок 2-го
порядка, поэтому они рыхлые. Копчиковая желе-
за выделяет маслянистую жидкость, которой
птица смазывает перья.
Скелет. Состоит из черепа, позвоночника,
пояса передних и задних конечностей, свободных
конечностей. Череп включает черепную коробку,
глазницы, верхнюю и нижнюю челюсти (основа
клюва). Позвоночник подразделяется на пять от-
делов: шейный (11 подвижно соединенных по-
звонков), грудной, поясничный, крестцовый и
хвостовой, соединенные неподвижно. Грудная
клетка образована пятью парами ребер, состоя-
щих из двух частей, сочлененных подвижно. Гру-
дина снизу имеет высокий гребень — киль. Пояс
передних конечностей представлен парными
костями — лопатками, ключицами и вороньими
костями. Ключицы образуют вилочку. Скелет
крыла состоит из плечевой кости, локтевой и лу-
чевой костей, костей трехпалой кисти. Кости
пояса задних конечностей — парные тазовые,
сросшиеся с поясничным и крестцовым отделами
позвоночника и первыми хвостовыми позвонка-
ми. Нога состоит из бедренной кости, сросшихся
большой и малой берцовых костей, цевки
(сросшиеся кости стопы) и четырех пальцев;
кости полые.
Мышцы. Парные большие грудные, прикреп-
ленные к грудине и ее килю, служат для опуска-
ния крыла, подключичные мышцы — для подъе-
ма крыла. Хорошо развиты мышцы ног, шеи,
межреберные.
Пищеварительная система. Роговые края
челюстей образуют клюв, который служит для
захвата и размельчения пищи. Ротовая полость
(с языком), глотка, пищевод, зоб, желудок (желе-
зистый и мускульный), кишечник (печень, под-
желудочная железа), задняя кишка, клоака. По-
мет птицы — смесь каловых масс и мочи.
Дыхательная система. Ноздри, носовая по-
лость, гортань, трахея (голосовой аппарат), два
легких (губчатые), воздушные мешки. Дыхание
двойное. Газообмен при вдохе и при выдохе осу-
ществляется в легких.
Кровеносная система. Сердце четырехкамер-
ное, состоящее из левого и правого предсердий и
левого и правого желудочков. Левая половина со-
держит артериальную кровь, правая — венозную.
Два круга кровообращения, полностью изолиро-
ванные друг от друга, в результате чего кровь не
смешивается. Большой круг начинается от левого
желудочка и заканчивается в правом предсердии,
малый круг (легочный) начинается в правом же-
лудочке и заканчивается в левом предсердии.
Кровеносные сосуды большого круга кровообра-
щения: аорта (правая дуга), артерии, капилляры,
вены; малого — легочная артерия, капилляры,
легочная вена.
Выделительная система. Тазовые почки,
мочеточники, клоака. Мочевого пузыря нет. Моча
очень высокой концентрации, так как обмен ве-
ществ усиленный. Моча выводится вместе с ка-
лом (помет).
Нервная система. Представлена головным и
спинным мозгом и отходящими от них нервами.
В головном мозге наиболее развиты большие по-
лушария переднего мозга и мозжечок. Условные
рефлексы.
487
БИОЛОГИЯ
Органы чувств. Глаза с широким полем зре-
ния и высокой остротой. Органы слуха представ-
лены внутренним (слуховая улитка и орган равно-
весия) и средним ухом (одна слуховая косточка).
Слух очень тонкий. Обоняние развито слабо.
Размножение. У самок только один левый
яичник и яйцевод, у самцов парные бобовидные
семенники, семяпроводы и семенной пузырек в
клоаке. Наружных половых органов нет: сперма-
тозоиды переходят из клоаки самца в клоаку
самки при их контакте. Оплодотворение осу-
ществляется в яйцеводе, после чего яйцеклетка
увеличивается в размерах, покрывается оболоч-
ками (желточной, белковой, двумя подскорлуп-
ными и известковой скорлупой) и в виде яйца
выходит в клоаку.
Развитие. Начинается только в результате со-
гревания яйца (насиживания). По мере развития
появляется перьевой покров, клюв, а хвост исче-
зает. Клювом птенец прорывает оболочки яйца и
впервые дышит легкими в воздушной камере.
Писк птенца — начало легочного дыхания. Тип
развития — птенцовый (гнездовой).
Приспособления к полету: 1. Преобразова-
ние передних конечностей в крылья. 2. Перьевой
покров. 3. Изменения скелета: а) сросшийся во
всех отделах, кроме шейного, позвоночник;
б) образование выроста грудины — киля, как
места для прикрепления мышц; в) полые, тонко-
стенные кости. 4. Развитие грудной — летатель-
ной мускулатуры. 5. Двойное дыхание, обеспечи-
вающее насыщение крови кислородом на вдохе и
выдохе. 6. Преобразования, направленные на об-
легчение тела в полете: а) замена челюстей, несу-
щих зубы, на легкий роговой клюв; б) отсутствие
одного из яичников; в) редукция заднего отдела
кишечника.
Представители: бескилевые — бегающие
(страусы); плавающие (пингвины); килегрудые
(куриные, воробьиные, аистообразные, гусеобраз-
ные, голуби и многие другие).
Класс Млекопитающие
Первые представители появились на Земле в
триасовом периоде. Предками древних млекопи-
тающих являются неспециализированные палео-
зойские рептилии. В процессе эволюции первые
млекопитающие дивергировали на две крупные
ветви, одна из которых дала начало, в конце
триаса, однопроходным (утконос, ехидна), а вто-
рая, в меловом периоде уже была представлена
группами высокоорганизованных зверей — сум-
чатыми (кенгуру, коала, сумчатый крот и др.) и
плацентарными.
Эволюция млекопитающих сопровождалась
рядом ароморфозов: 1. Высоким развитием нерв-
ной системы, в особенности коры больших полу-
шарий. 2. Дифференцировкой позвоночного стол-
ба на четко выраженные отделы и перемещением
конечностей с боков тела под туловище. 3. Воз-
никновением органов, обеспечивающих развитие
зародыша в теле матери, и выкармливание дете-
нышей молоком. 4. Появлением шерстного по-
крова. 5. Полным разделением кругов кровооб-
ращения и возникновением теплокровности. 6. Воз-
никновением альвеолярных легких.
Подкласс Плацентарные. Домашняя собака
Строение тела. Тело подразделяется на голо-
ву, шею, туловище и хвост. Две пары пятипалых
конечностей с неубирающимися когтями нахо-
дятся под туловищем. На голове — ушные рако-
вины, чувствительные волосы, вытянутый нос,
рот с губами, глаза с двумя веками и ресницами.
Покров. Волосяной, состоящий из шерсти
(ости) и подшерстка, периодически линяющий.
Потовых желез в коже мало, имеются сальные и
пахучие железы. Молочные железы — видоизме-
ненные потовые, с сосками.
Скелет. Включает череп, позвоночник, грудную
клетку, пояса передних и задних конечностей,
свободные конечности. Череп состоит из мозгово-
го и лицевого отделов, глазниц, верхней и ниж-
ней челюстей, несущих 42 зуба, различных по
форме и функции (резцы, клыки, коренные зубы).
Зубы находятся в лунках, состоят из корня,
шейки и коронки, покрытой эмалью. Молочные
сменяются постоянными. Позвоночник состоит из
7 шейных, 12 грудных, 6 поясничных позвонков,
соединенных подвижно, 3—4 крестцовых, срос-
шихся с костями таза, и хвостовых (соединенных
подвижно) позвонков. Число хвостовых позвонков
различно. Грудная клетка образована грудным
отделом позвоночника, 12 парами ребер и груди-
ной. Пояс передних конечностей: две лопатки с
приросшими вороньими костями; ключицы не
развиты. Пояс задних конечностей: кости таза —
парные седалищные, лобковые, подвздошные.
Свободные конечности: передние лапы — плече-
вая кость, локтевая и лучевая, кости запястья,
кисти, пальцев; задние лапы — бедренная кость,
большая и малая берцовые (на коленном суставе
чашечка), в предплюсне — пяточная кость, кости
стопы, кости пальцев.
Мышцы. Наиболее сильные жевательные,
мышцы спины и конечностей. Диафрагма —
мышца, участвующая в дыхательных движениях,
разделяющая полость тела на грудной и брюшной
отделы. Мимические мышцы.
Животные
488
Пищеварительная система. Рот с зубами,
мышечный язык с вкусовыми сосочками, слюнные
железы. Глотка, пищевод, желудок, кишечник (тон-
кая, толстая и прямая кишки). Печень и поджелу-
дочная железа. Пища животная и растительная.
Дыхательная система. Носовая полость, со-
стоящая из преддверия, дыхательного и обоня-
тельного отделов; гортань (с голосовыми связка-
ми), трахея, два бронха, легкие (состоят из брон-
хиол и альвеол). Дыхательные движения с по-
мощью грудной клетки и диафрагмы. Дыхание
частое, неглубокое, поэтому Теплоотдача осу-
ществляется путем охлаждения поверхности верх-
них дыхательных путей, ротовой полости и языка.
Кровеносная система. Сердце четырехкамер-
ное. Два круга кровообращения. От левого желу-
дочка отходит только левая дуга аорты, от кото-
рой ответвляются артерии. Число сокращений
сердца — 120 ударов в 1 мин.
Выделительная система. Тазовые почки бо-
бовидной формы, мочеточники, мочевой пузырь,
мочеиспускательный канал. Выделение происхо-
дит также через кожу (потовые железы). Выво-
дятся вода, соли, мочевина.
Нервная система. Центральная — головной
и спинной мозг, периферическая — отходящие от
них нервы. Кора больших полушарий мозга —
центр высшей нервной деятельности. Кора об-
разует извилины. Хорошо развит мозжечок.
Сложные условные и безусловные рефлексы.
Органы чувств. Хорошо развиты органы обо-
няния, осязания и слуха. Ухо представлено на-
ружным, средним (с тремя слуховыми косточка-
ми) и внутренним. Цветовое зрение не развито, но
улавливаются позы, мимика, движения, так как
это анализируется в коре головного мозга.
Размножение. У самок парные яичники, яй-
цевод, матка, влагалище, преддверие влагалища
(туда^ке открывается мочевой проток). У самцов
парные семенники (в мошонке), семяпровод, мо-
чеполовой канал полового члена. Оплодотворение
происходит в яйцеводах самки, куда проникает
сперма. Зигота развивается в матке, где зародыш
через плаценту получает от матери питание, кис-
лород и освобождается от продуктов распада.
Развитие. После рождения детеныш питается
молоком матери, которая по завершении молоч-
ного кормления передает жизненный опыт своему
потомству (обучение).
Основные отряды плацентарных.
Насекомоядные (еж, крот, землеройка); руко-
крылые (летучие мыши); грызуны (крыса,
мышь); зайцеобразные (заяц беляк, заяц русак,
кролик); хищные (волк, медведь, тигр, куница);
ластоногие (морж, тюлень); китообразные (кит,
дельфин); парнокопытные (лось, баран, кабан, бе-
гемот); непарнокопытные (лошадь, осел, носорог);
хоботные (слоны); приматы (обезьяны и человек).
АНАТОМИЯ
И ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА
Анатомия — наука, изучающая строение ор-
ганизма, его органов и тканей. Физиология —
наука, изучающая функции целостного организ-
ма, отдельных органов и систем. Тканями назы-
вают совокупность клеток и межклеточного ве-
щества, выполняющую специфические функции.
Ткани формируют органы — структурно-
функциональные объединения нескольких тка-
ней, пространственно изолированных и зани-
мающих определенное место в организме. Органы
специализированы на выполнении определенных
функций. Как правило, на организменном уровне
органы объединены в системы, например, систе-
ма органов дыхания, кровообращения и т. д.
ОБЩИЙ ПЛАН СТРОЕНИЯ ТЕЛА ЧЕЛОВЕКА
Типы телосложения
Независимо от половых различий люди разде-
ляются по конституциональным типам. Вы-
деляют три основных типа телосложения (или
соматотипа): мезоморфный, брахиморфный и до-
лихоморфный. К мезоморфному типу телосло-
жения относятся люди, чьи анатомические про-
порции приближаются к средним параметрам
нормы (их называют также нормостениками). К
брахиморфному типу относятся люди обычно
невысокого роста, у которых преобладают перед-
не-задние размеры (гиперстеники). Они отлича-
ются круглой головой, большим животом, отно-
сительно слабыми руками и ногами. Люди, отно-
сящиеся к третьему — долихоморфному типу,
отличаются стройностью, легкостью, относитель-
но'более длинными конечностями, слабо разви-
тыми мышцами и тонкими костями. Подкожный
жировой слой почти отсутствует.
ПОКРОВЫ ТЕЛА
Снаружи тело человека покрыто кожей.
Строение кожи
Кожа состоит из эпидермиса, который разви-
вается из наружного зародышевого листка — эк-
тодермы, и дермы, имеющей мезодермальное
происхождение.
Строение кожи: А — эпидермис, Б — дерма, В — под-
кожная жировая клетчатка: 1 — роговой слой эпидер-
миса, 2 — глубокий слой эпидермиса с живыми клетка-
ми, 3 — рецепторы, 4 — сальные железы, б — потовые
железы, 6 — корень волоса, 7 — кровеносный сосуд,
8 — нерв
Эпидермис. По типу строения эпидермис —
это многослойный плоский ороговевающий эпи-
телий. Эпидермис содержит клетки, вырабаты-
вающие пигмент меланин, от количества которо-
го зависит цвет кожи. Меланин поглощает уль-
трафиолетовые лучи, тем самым защищая другие
клетки от их повреждающего действия. Наруж-
ный слой эпидермиса, состоящий из мертвых
клеток (чешуек), богатых белком кератинов,
играет защитную функцию. Он отличается плот-
ностью, упругостью, непроницаем для воды и
бактерий. Слущивающиеся роговые чешуйки за-
мещаются новыми в процессе физиологической
регенерации эпидермиса.
Дбрма, или собственно кожа, толщиной 1—
2,5 мм образована соединительной тканью, со-
держащей пучки прочных и эластичных волокон,
обусловливающих механические свойства кожи.
В дерму погружены образованные эпителиальны-
ми клетками эпидермиса кожные железы — по-
товые и сальные, а также корни волос. В дерме
имеются гладкомышечные клетки, связанные с
Анатомия и физиология человека
490
волосяными луковицами. В результате их сокра-
щения меняется положение волоса.
К производным эпидермиса относятся ногти.
Функции кожи
Кожа является самостоятельным сложным ор-
ганом, выполняющим важные и разнообразные
функции. К ним относятся: защитная, дыхатель-
ная, терморегуляционная, выделительная, мета-
болическая.
Кожа представляет собой огромное рецептор-
ное поле осязательной, болевой, температурной
чувствительности, через которое осуществляется
связь организма с внешней средой. В коже нахо-
дится большое количество нервных окончаний,
особенно на пальцах рук, ладонях, подошвах, гу-
бах, наружных половых органах.
Чрезвычайно важна функция желез кожи.
Потовые железы, которых насчитывается 2,0—
2,5 млн, за сутки выделяют около 500 мл жид-
кости, в том числе минеральные соли и продукты
азотистого обмена.
Выделительная функция. Потоотделение слу-
жит фактором терморегуляции, поскольку благо-
даря испарению пота кожа охлаждается. Термо-
регулирующая функция кожи осуществляется
также путем изменения просвета сосудов.
Измененной потовой железой является молоч-
ная железа. Эта железа недоразвита у мужчин, а
у женщин в среднем достигает массы 150—200 г.
У кормящих женщин масса железы возрастает до
300—400 г.
ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА
Скелет
Опорой тела служит скелет. Кости скелета за-
щищают внутренние органы от механических по-
вреждений, к ним прикрепляются мышцы. В со-
став скелета входит более 200 костей, которые со-
ставляют осевой скелет и добавочный. К осевому
скелету относятся: позвоночный столб (26 костей),
череп (29 костей), грудная клетка (25 костей); к
добавочному: кости поясов и конечностей (126 кос-
тей). Кости скелета представляют собой рычаги,
приводимые в движение мышцами.
Строение кости. Кости образованы костной
тканью, состоящей из клеток и плотного меж-
клеточного вещества. Межклеточное вещество
на 67% состоит из неорганических веществ, в
основном из соединений кальция и фосфора, а
также на 33% из органических веществ, главным
образом белка. Кость выдерживает большие на-
грузки на сжатие и на излом. Это обусловлено
особенностями ее строения. Различают компакт-
ное (плотное) и губчатое костное вещество.
Компактное вещество образовано плотно
прилегающими костными пластинками, форми-
рующими сложно организованные цилиндриче-
ские структуры — остеоны.
Губчатое вещество состоит из перекладин,
расположенных дугообразно, соответственно на-
правлениям, по которым кость испытывает меха-
ническую нагрузку.
Схема строения трубчатой кости: 1 — губчатое веще-
ство, 2 — компактное вещество, 3 — костно-мозговая
полость, 4 — костный мозг, б — надкостница, 6 — кро-
веносный сосуд, 7 — питательное отверстие
Кость как орган. В трубчатых костях повы-
шению их прочности служат и различия в струк-
туре по направлению от центра к концам. Труб-
чатая кость в центре отличается большей твер-
достью и меньшей эластичностью, чем на концах.
Снаружи кость покрыта надкостницей, кото-
рую пронизывают кровеносные сосуды, питающие
кость. В надкостнице имеется много чувствитель-
ных нервных окончаний. Полость трубчатых
костей заполнена красным костным мозгом, ко-
торый в течение жизни заменяется Желтым
(жировой тканью).
Классификация костей. Кости отличаются
друг от друга по форме и строению. Выделяют
кости трубчатые, плоские, смешанные и возду-
хоносные. Среди трубчатых различают длинные
(плечевая, бедренная, кости предплечья, голени)
и короткие (кости пястья, плюсны, фаланги
пальцев). Губчатые кости состоят из губчатого
вещества, покрытого тонким слоем компактного
вещества. Плоские кости участвуют в образова-
нии полостей, поясов конечностей и выполняют
функцию защиты (кости крыши черепа, грудина).
491
БИОЛОГИЯ
Смешанные кости имеют сложную форму и со-
стоят из нескольких частей, имеющих разное
происхождение. К смешанным костям относятся
позвонки, кости основания черепа.
Воздухоносные кости имеют в своем теле по-
лость, выстланную слизистой оболочкой и запол-
ненную воздухом. Таковы, например, некоторые
части черепа: лобная, клиновидная, верхняя че-
люсть и некоторые другие.
Соединение костей. Существуют три группы
соединения костей: неподвижные, полуподвиж-
ные и подвижные соединения — суставы.
Непрерывными называются соединения костей
с помощью различных видов соединительной
ткани. Таковы швы — соединения краев костей
крыши черепа между собой тонкими прослойка-
ми соединительной ткани. Кости могут соеди-
няться и с помощью хряща, например рукоятка
грудины с ее телом. .
Полусуставы также представляют собой хря-
щевые соединения, но в толще хряща имеется не-
большая полость. К ним относятся соединения
позвонков, лобковых костей.
Схема строения сустава: 1 — суставные поверхности,
2 — суставной хрящ, 3 — суставная сумка, 4 — сустав- .
ная полость
Суставы — это подвижные соединения
костей, обязательно включающие следующие
элементы: суставные поверхности костей,
покрытые хрящом; суставную сумку, суставную
полость; полостную жидкость. Сустав обычно
укреплен связками. Жидкость облегчает сколь-
жение суставных поверхностей костей и служит
питательной средой для суставного хряща. Коли-
чество полостной жидкости, заполняющей узкую
щель между суставными поверхностями, очень
невелико.
Суставы различают по числу и форме суставных
поверхностей костей и по возможному объему дви-
жений, т. е. по числу осей, вокруг которых может
совершаться движение. Так, по числу поверхностей
суставы подразделяются на простые (две суставные
поверхности) и сложные (более двух), по форме —
на плоские (межзапястные, запястно-пястные и др.),
шаровидные (плечевой, тазобедренный), эллипсо-
видные (между затылочной костью и первым шей-
ным позвонком) и т. д.
Скелет головы, или череп
Череп условно подразделяют на мозговой и
лицевой отделы. Мозговой отдел (черепная ко-
робка) служит вместилищем для мозга и защи-
щает его от повреждений. Лицевой отдел являет-
ся костной основой лица, включает начальные
отделы пищеварительного тракта и дыхательных
путей и образует вместилище для органов чувств.
Черепная коробка образована неподвижно сое-
диненными плоскими костями. Спереди распола-
гается большая непарная лобная кость, сверху —
две теменные, с боковых сторон — височные, а
сзади — непарная затылочная кость, в которой
имеется так называемое большое затылочное от-
верстие.
Лицевой отдел черепа состоит из верхней и
нижней челюстей, носовых, скуловых и других
костей.
Скелет туловища
Состоит из позвоночника и грудной клетки.
Позвоночник включает 7 шейных, 12 грудных, 5
поясничных, б крестцовых и 4—б копчиковых
позвонков. Крестцовые позвонки срастаются в
крестец. Позвоночник образует изгибы, два из
которых обращены выпуклостями вперед, а
два — назад. Наличие изгибов отличает человека
от других позвоночных и связано с вертикальным
положением тела и прямохождением.
Каждый позвонок имеет тело и ряд отрост-
ков. Отростки, соединяясь, образуют спинно-
мозговой канал, в который заключен спинной
мозг. Между позвонками расположены упругие
межпозвонковые диски. Позвоночник обладает
большой подвижностью, его движения осу-
ществляются вокруг трех осей.
Грудные позвонки, ребра и грудина образуют
грудную клетку. У человека обычно имеются 12
пар ребер. Сзади они подвижно сочленяются с
грудными позвонками, а спереди (кроме двух
нижних) соединяются с грудиной.
Анатомия и физиология человека
492
Пояс верхних конечностей
Пояс передних конечностей состоит из пары ло-
паток и пары ключиц. Лопатки — плоские кости
треугольной формы, лежащие на задней поверх-
ности грудной клетки. Вместе с плечевой костью
лопатка образует плечевой сустав. Ключица одним
концом соединена с верхним концом грудины, дру-
гим — с лопатками. Скелет верхних конечностей
включает плечевую кость, кости предплечья: локте-
вую и лучевую, а также кости кисти.
Пояс нижних конечностей
Пояс нижних конечностей состоит из таза. Та-
зовый пояс образован двумя массивными тазовы-
ми костями, каждая из которых, в свою очередь,
состоит из трех сросшихся костей — подвздош-
ной, седалищной, лобковой. Тазовый пояс вместе
с крестцом образует таз, защищающий внутрен-
ние органы. У женщин размеры таза больше, чем
у мужчин, больше и величина нижнего от-
верстия, что связано с деторождением. На боко-
вых поверхностях тазовых костей находится впа-
дина, в которую входит головка бедренной кости,
образуя тазобедренный сустав.
Скелет нижней конечности включает бедрен-
ную кость, две кости голени (большую и малую
берцовые) и стопу, состоящую из 26 мелких
костей. В связи с прямохождением стопа челове-
ка приобрела сводчатую форму, обеспечивающую
пружинистую походку.
Мышечная система
Различают два типа мышц — гладкие и попе-
речно-полосатые (скелетные). К поперечно-
полосатым относится и сердечная мышца.
Гладкие мышцы входят в состав стенок по-
лых внутренних органов — пищевода, желудка,
кишечника, кровеносных и лимфатических сосу-
дов, трахеи и бронхов, мочевого пузыря, матки и
некоторых других. Гладкие мышцы состоят из
отдельных веретеновидных клеток.
Поперечно-полосатые мышцы, за неболь-
шим исключением, прикрепляются к костям ске-
лета, обеспечивают положение тела в про-
странстве и его движение.
Насчитывают более 400 скелетных мышц. По-
перечно-полосатые мышцы состоят из мышечных
волокон длиной от 1 мм до нескольких сантимет-
ров. Мышечные волокна представляют собой ци-
линдрические структуры с большим количеством
ядер, расположенных по периферии. Характер-
ный признак скелетных мышечных волокон —
их поперечная исчерченность.
Схема строения гладкой мышечной ткани: 1 — гладко-
мышечная клетка, 2 — ядро, 3 — миофибриллы,
4 — сарколемма, 5 — нерв, 6 — кровеносный капилляр
Схема строения поперечно-полосатой мышечной ткани:
1 — мышечные волокна, 2 — ядра, 3 — миофнбриллы,
4 — сарколемма, 5 — кровеносные капилляры, 6 — су-
хожильная ннть, 7 — вегетативное нервное волокно,
8 — соматическое (двигательное) нервное волокно,
9 — моторная нервная бляшка
493
БИОЛОГИЯ
Для сокращения и расслабления мышц тре-
буется затрата энергии. В качестве источника
энергии служат молекулы АТФ.
Классификация мыши. Скелетные мышцы
делят на группы по месту расположения (мышцы
головы, туловища, мышцы верхней и нижней ко-
нечностей). В свою очередь, каждая из этих групп
делится на более мелкие, например среди мышц
головы различают мимические и жевательные;
среди мышц туловища — мышцы спины, мышцы
живота, мышцы тазового дна. По форме мышцы
бывают веретенообразные (на конечностях), лен-
товидные (передняя стенка живота), круговые
(круговая мышца рта) и др.
Регуляция движения осуществляется цент-
ральной нервной системой на основе безусловных
и условных рефлексов. В каждом мышечном во-
локне имеется чувствительное нервное окончание,
импульсы от которого поступают в задние рога
спинного мозга или в чувствительные ядра голов-
ного мозга. Каждое мышечное волокно несет на
себе двигательные нервно-мышечные концевые
пластинки, или моторные (двигательные) бляш-
ки, берущие начало в мотонейронах передних ро-
гов спинного мозга. Чувствительные нервные
окончания воспринимают информацию о тонусе
(напряжении) мышечных волокон, степени их со-
кращения и передают ее в спинной и головной
мозг. Через ядра спинного мозга и черепно-
мозговых нервов она поступает в кору головного
мозга. Здесь в области передней центральной из-
вилины находится зона двигательного анализато-
ра (моторная зона). Кора осуществляет условно-
рефлекторную регуляцию произвольных движе-
ний, т. е. движений, которые выработались у че-
ловека в процессе индивидуального опыта. В ре-
гуляции безусловно-рефлекторных движений
принимает участие мозжечок. Кора осуществляет
связь с подкорковыми ядрами и мозжечком, т. е.
выполняет интегрирующую функцию в регуляции
движений.
СИСТЕМА ОРГАНОВ ПИЩЕВАРЕНИЯ
Строение органов пищеварения
При поступлении в организм пища подверга-
ется механической и химической обработке. Эти
процессы происходят в органах пищеварения, ко-
торые состоят из пищевода, желудка, кишечника,
желез. Расщепление пищи невозможно без фер-
ментов, вырабатываемых пищеварительными же-
лезами.
Схема строения пящеварительиой системы: 1 — рот,
2 — глотка, 3 — пищевод, 4 — желудок, б — поджелу-
дочная железа, 6 — печень, 7 — желчные протоки,
8 — желчный пузырь, 9 — двенадцатиперстная кишка,
10 — толстая кишка, 11 — тонкая кишка, 12 — прямая
кишка, 1'3, 14, 16 — слюнные железы, 10 — аппендикс
Каждый фермент действует При определенных
условиях, наиболее эффективно при температуре
38—40 °C. Ее повышение подавляет активность, а
иногда и разрушает фермент. На ферменты ока-
зывает влияние и химическая среда: одни из них
активны только в кислой среде (например, пеп-
син), другие — в щелочной (ферменты сока под-
желудочной железы).
Пищеварительный канал
Пищеварительный канал имеет длину около
8—10 м, и на всем протяжении он образует рас-
ширения — полости и сужения. Стенка пищева-
рительного канала состоит из трех слоев: внут-
реннего, среднего и наружного. Внутренний пред-
ставлен слизистым и подслизистым слоями.
Клетки слизистого слоя — самые поверхностные,
обращены в просвет канала и вырабатывают
слизь, а в расположенном под ним подслизистом
слое залегают пищеварительные железы. Внут-
ренний слой богат кровеносными и лимфатиче-
скими сосудами. Средний слой включает гладкую
мускулатуру, которая, сокращаясь, передвигает
пищу по пищеварительному каналу. Наружный
слой состоит из соединительной ткани, образую-
щей серозную оболочку, к которой прикрепляется
брыжейка.
Анатомия и физиология человека
494
Пищеварительный канал подразделяют на
следующие отделы: ротовую полость, глотку, пи-
щевод, желудок, тонкий и толстый кишечник.
Ротовая полость снизу ограничена мышца-
ми, спереди и снаружи — зубами и деснами,
сверху — твердым и мягким нёбом. Задний отдел
мягкого нёба выпячивается в виде язычка. Сзади
и по бокам ротовой полости мягкое нёбо форми-
руют складки — нёбные дужки, между которыми
лежат нёбные миндалины. Миндалины есть у
корня языка и в носоглотке, в совокупности они
образуют лимфоидное глоточное кольцо, где час-
тично задерживаются проникающие с пищей
микробы. В полости рта находится язык, состоя-
щий из поперечно-полосатой мышечной ткани,
покрытой слизистой оболочкой. На его поверх-
ности расположены нитевидные, грибовидные и
листовидные сосочки, в которых оканчиваются
вкусовые рецепторы. Рецепторы корня языка
воспринимают горький вкус, рецепторы кончи-
ка — сладкий, а рецепторы боковых поверхно-
стей — кислый и соленый.
В ячейках челюстей находятся зубы, механи-
чески перерабатывающие пищу. У человека 32
зуба, они дифференцированы: в каждой половине
челюсти имеются два резца, один клык, два ма-
лых коренных и три больших коренных.
В зубе выделяют коронку, шейку и корень.
Часть зуба, выступающая на поверхность челюс-
ти, называется коронкой. Она сострит из денти-
на — вещества, близкого к кости, и покрыта
эмалью, обладающей значительно большей плот-
ностью, чем дентин. Суженная часть зуба, лежа-
щая на границе между коронкой и корнем, назы-
вается шейкой. Часть зуба, находящаяся в лунке,
именуется корнем. Корень, как и шейка, состоит
из дентина и с поверхности покрыт веществом,
напоминающим кость, — цементом. Внутри зуба
имеется полость, заполненная рыхлой соедини-
тельной тканью с нервами и кровеносными сосу-
дами, образующими пульпу.
Слизистая оболочка рта богата железами, вы-
деляющими слизь. В ротовую полость откры-
ваются протоки трех пар крупных слюнных же-
лез'. околоушной, подъязычных, подчелюстных и
множества мелких. Слюна на 98—99% состоит из
воды; из органических веществ в ней содержится
белок муцин и ферменты птиалин и мальтаза.
Глотка, Ротовая полость сзади переходит в
воронкообразную глотку, соединяющую рот с
пищеводом. В глотке перекрещиваются пищева-
рительные и дыхательные пути. Акт глотания
происходит в результате сокращения поперечно-
полосатых мышц, и пища попадает в пищевод —
мышечную трубку длиной около 25 см.
Пищевод проходит через диафрагму и на
уровне 11-го грудного позвонка открывается в
желудок.
Желудок — это расширенный отдел пищева-
рительного канала, расположенный в верхней
части брюшной полости под диафрагмой. В нем
выделяют входную и выходную части, дно, тело,
а также большую и малую кривизну. Слизистая
оболочка складчатая, что при заполнении пищей
позволяет желудку растягиваться. В средней час-
ти желудка находятся железы. Они образованы
тремя видами клеток, которые выделяют либо
ферменты, либо соляную кислоту, либо слизь.
Пища из желудка поступает в тонкий кишечник
длиной 5—7 м.
Начальный отдел кишечника — двенадцати-
перстная кишка, далее идут тощая и подвздош-
ная. Двенадцатиперстная кишка (около 25 см)
имеет форму подковы, в нее открываются прото-
ки печени и поджелудочной железы.
Печень — самая крупная железа пищевари-
тельного тракта. Состоит из двух неравных долей,
располагается в брюшной полости, справа под
диафрагмой. Вся венозная кровь от кишечника,
желудка, селезенки и от поджелудочной железы
поступает в печень через воротную вену. Здесь
кровь освобождается от вредных продуктов. На
нижней поверхности печени расположен желч-
ный пузырь — резервуар, в котором скапливается
желчь, вырабатываемая печенью.
Основную массу печени составляют эпители-
альные (железистые) клетки, продуцирующие
желчь. Желчь поступает в печеночный проток,
соединяясь с протоком желчного пузыря, образу-
ет общий желчный проток, открывающийся в
двенадцатиперстную кишку. Желчь горькая на
вкус, содержит 90% воды и 10% органических и
минеральных веществ.
Кроме эпителиальных клеток в печени имеют-
ся клетки звездчатой формы, обладающие фаго-
цитарными свойствами. Печень участвует в про-
цессе обмена углеводов, накапливая в своих
клетках гликоген (животный крахмал), который
здесь же может расщепляться до глюкозы. Пе-
чень регулирует поступление глюкозы в крсвь,
тем самым поддерживая концентрацию сахара на
постоянном уровне. В ней синтезируются белки
фибриноген и протромбин, участвующие в свер-
тывании крови. Одновременно она обезвреживает
некоторые ядовитые вещества, образующиеся в
результате гниения белков и поступающие е то-
495
БИОЛОГИЯ
ком крови из толстого кишечника. В ней же
расщепляются аминокислоты, в результате чего
образуется аммиак, который превращается здесь
в мочевину. Работа печени по обезвреживанию
ядовитых продуктов всасывания и обмена ве-
ществ составляет ее барьерную функцию.
Поджелудочном железа вырабатывает подже-
лудочный (панкреатический) сок, который посту-
пает в двенадцатиперстную кищку. Сок имеет
щелочную реакцию и содержит несколько фер-
ментов, участвующих в расщеплении белков, жи-
ров и углеводов.
Тонкий отдел кишечника. Слизистая стенка
тонкой кишки содержит много трубчатых желез,
выделяющих кишечный сок, и покрыта тончай-
шими выростами — ворсинками, Их общее коли-
чество достигает 4 млн, высота ворсинок около
1 мм, совместная всасывающая поверхность при-
мерно 200 м2. Поверхность ворсинки покрыта од-
нослойным эпителием; в центре ее проходят лим-
фатический сосуд и артерия, распадающиеся на
капилляры. Благодаря мышечным волокнам и
нервным разветвлениям ворсинка способна со-
кращаться. Это осуществляется рефлекторно в
ответ на соприкосновение с пищевой кашицей и
усиливает циркуляцию лимфы и крови в период
пищеварения и всасывания. Тощая и подвздош-
ная кишка с их ворсинками — основное место
всасывания питательных веществ.
Толстый отдел кишечника имеет длину —
около 1,5—2 м и объединяет слепую (с червеоб-
разным отростком), ободочную, сигмовидную и
прямую кишку. Слизистая оболочка толстого
кишечника имеет полулунные складки, но ворси-
нок в ней нет. Брюшина, покрывающая толстую
кишку, имеет жировые кольцеобразные складки.
Конечный отдел пищеварительной трубки —
прямая кишка, заканчивающаяся анальным от-
верстием.
Переваривание пищи
В ротовой полости пища размельчается зу-
бами и смачивается слюной. Слюна, обволакивая
пищу, облегчает ее проглатывание. Фермент
птиалин расщепляет крахмал до промежуточного
продукта — дисахарида мальтозы, а фермент
мальтаза превращает ее в простой сахар — глю-
козу. Действуют они лишь в щелочной среде, но
их работа продолжается также в нейтральной и
слабокислой среде в желудке до тех пор, пока
пищевой комок не пропитается кислым желудоч-
ным соком.
В желудке происходит дальнейшее перевари-
вание пищи. Желудочный сок содержит фермен-
ты пепсин, липазу и соляную кислоту. Пепсин
действует лишь в кислой среде, расщепляя белки
до пептидов. Липаза желудочного сока разлагает
только эмульгированный жир (жир молока).
Желудочный сок выделяется в две фазы.
Первая Фаза начинается в результате раздра-
жения пищей рецепторов ротовой полости и
глотки, а также зрительных и обонятельных рет
цепторов (вид, запах пищи). Возникшее в рецеп-
торах возбуждение по центростремительным нер-
вам поступает в пищеварительный центр, распо-
ложенный в продолговатом мозгу, а оттуда — по
центробежным нервам — к слюнным железам и
железам желудка.
Сокоотделение в ответ на раздражение рецеп-
торов глотки и рта является безусловным рефлек-
сом, а сокоотделение в ответ на раздражение обо-
нятельных и вкусовых рецепторов — условный
рефлексом.
Вторая Фаза секреции вызывается механиче?
скими и химическими раздражениями. При этом
раздражителями служат мясные, рыбные и
овощные отвары, соль, фруктовый сок.
Тонкая кишка. Пища из желудка неболь-
шими порциями продвигается в двенадцати-
перстную кишку, куда поступает желчь, подже-
лудочный и кишечный сок. Скорость поступле-
ния пищи из желудка в нижележащие отделы не-
одинакова: жирная пища задерживается в же-
лудке долго, молочная и содержащая углеводы
переходит в кишечник быстро.
Поджелудочный сок — бесцветная жидкость
щелочной реакции. Он содержит ферменты —
трипсин и некоторые другие, которые расщепля-
ют пептиды до аминокислот. Амилаза, мальтаза и
лактаза действуют на углеводы, превращая их в
глюкозу, лактозу и фруктозу. Липаза расщепляет
жиры на глицерин и жирные кислоты. Продол-
жительность отделения поджелудочной железой
сока, его количество и переваривающая сила за-
висят от характера пищи.
Всасывание. После механической и хими-
ческой (ферментативной) переработки пищи про-
дукты расщепления — аминокислоты, глюкоза,
глицерин и жирные кислоты — всасываются в
кровь и лимфу. Всасывание — сложный физиоло-
гический процесс, осуществляемый ворсинками
тонкого отдела кишечника и идущий только в
одном направлении — из кишечника в ворсинки.
Незначительное всасывание некоторых ве-
ществ начинается еще в желудке (сахара, раство-
ренные соли, алкоголь, некоторые фармацевтиче-
ские препараты). Пищеварение в основном закан-
Анатомия и физиология человека
496
чивается в тонком кишечнике; железы толстого
кишечника выделяют преимущественно слизь.
В толстом отделе кишечника главным об-
разом всасывается вода (около 4 л за сутки). В
этом отделе кишечника обитает огромное количе-
ство бактерий, при их участии расщепляется
целлюлоза растительных клеток (клетчатка), ко-
торая проходит весь пищеварительный тракт без
изменения. Бактерии синтезируют некоторые ви-
тамины из группы В и витамин К, необходимые
организму человека.
ВНУТРЕННЯЯ СРЕДА ОРГАНИЗМА
Кровь, лимфа и тканевая жидкость образуют
внутреннюю среду организма, которая окружает
все клетки. Благодаря относительному посто-
янству химического состава и физико-хими-
ческим свойствам внутренней среды клетки орга-
низма существуют в относительно неизменных
условиях и менее подвержены влияниям внешней
среды.
Тканевая жидкость
Тканевая жидкость бесцветна, прозрачна и об-
разуется из жидкой части крови — плазмы, про-
никающей через стенки кровеносных сосудов в
межклеточные пространства, и из продуктов об-
мена веществ, поступающих из клеток. Тканевая
жидкость омывает клетки тканей организма, ко-
торые поглощают из нее питательные вещества и
кислород и выделяют диоксид углерода, воду и
другие продукты жизнедеятельности. Между тка-
невой жидкостью и кровью (ее плазмой) происхо-
дит обмен веществ путем диффузии через стенки
капилляров.
Лимфа
. Лимфа — полупрозрачная жидкость желтова-
то-соломенного цвета, образующаяся из тканевой
жидкости, которая поступает в капилляры лим-
фатических сосудов, берущих начало в межкле-
точных пространствах. По составу лимфа напо-
минает плазму крови, но белков в ней меньше.
Лимфатические сосуды, сливаясь друг с другом,
образуют два больших лимфатических протока,
которые впадают в крупные вены.
Кровь
Кровь — ярко-красная жидкость, циркули-
рующая в замкнутой системе кровеносных сосу-
дов человека и представляющая собой разновид-
ность соединительной ткани. В организме содер-
жится около 5 л крови.
Состав крови
Кровь состоит из плазмы (55% объема кро-
ви) — жидкого межклеточного вещества — и
взвешенных в ней форменных элементов (45%
объема крови) — эритроцитов, лейкоцитов и
кровяных пластинок (тромбоцитов).
Плазма крови
Представляет собой жидкую часть крови, кол-
лоидный раствор белков. В ее состав входит вода
(90—92%) и органические и неорганические ве-
щества (8—10%). Из органических веществ в
плазме больше всего белков (в среднем 7—8%) —
альбуминов, глобулинов и фибриногена. (Плазма,
не содержащая фибриноген, называется сыворот-
кой крови.) Кроме того, в ней содержатся глюко-
за, жир и жироподобные вещества, аминокисло-
ты, мочевина, мочевая и молочная кислота,
ферменты, гормоны и т. д. Неорганические ве-
щества составляют 0,9—1,0% плазмы крови. Это
в основном соли натрия, калия, кальция, магния
и др. Водный раствор солей, который по кон-
центрации соответствует содержанию солей в
плазме крови, называется физиологическим рас-
твором. Он используется в медицине для воспол-
нения недостающей в организме жидкости.
Растворенные в плазме крови белки, мине-
ральные соли и другие вещества создают опреде-
ленное осмотическое давление, играющее важную
роль в обмене воды между тканями и кровью.
Белки придают плазме вязкость, играют важную
роль в свертывании крови.*
Форменные элементы крови
Красные кровяные клетки, или эритроци-
ты. — это безъядерные клетки двояковогнутой
формы, диаметр которых составляет 7,5 мкм. В
1 мм3 крови их насчитывается примерно 5 млн.
Суммарная поверхность эритроцитов одного чело-
века составляет 3800 м2. Основная их функция —
перенос кислорода от легких к тканям. Окраска
эритроцитов определяется содержащимся в них
белком — гемоглобином. В среде, богатой кисло-
родом, гемоглобин присоединяет его и превра-
щается в оксигемоглобин. И наоборот, в среде, где
мало кислорода, оксигемоглобин легко отдает его
и опять становится гемоглобином. Эритроциты
образуются в красном костном мозге. Жизнеспо-
собны они в течение 3—4 месяцев. Старые эри-
троциты разрушаются в селезенке. ,
Белые кровяные клетки, или лейкоциты. —
бесцветные клетки, имеющие ядро и способные к
активному амебоидному движению. В 1 мм3 кро-
497
БИОЛОГИЯ
ви содержится 6—8 тыс. лейкоцитов разных ти-
пов (лимфоциты, моноциты, базофилы, эозино-
филы и нейтрофилы). Они образуются в красном
костном мозге, лимфатических узлах и селезенке.
Продолжительность их жизни — несколько дней.
Со способностью лейкоцитов поглощать бактерии
и отмершие клетки, а также вырабатывать анти-
тела тесно связано их участие в защитных и вос-
становительных процессах в организме. Проходя
сквозь стенки кровеносных сосудов, лейкоциты
могут выходить из кровеносного русла, переме-
щаться в промежутках между клетками тканей
организма и скапливаться в пораженных участ-
ках тела. Здесь они при помощи ложноножек за-
хватывают, а затем втягивают внутрь цитоплаз-
мы и уничтожают различные микроорганизмы
или отмершие клетки организма. Переваривая
или разрушая их, лейкоциты гибнут.
Кровяные пластинки, или тромбоциты. —
мелкие (2—5 мкм в диаметре) безъядерные тель-
ца. В 1 мм3 крови насчитывается 250—400 тыс.
тромбоцитов, участвующих в процессах сверты-
вания крови.
Функции крови
Кровь выполняет следующие функции: 1) пи-
тательную — доставляет тканям и органам пи-
тательные вещества, воду, минеральные соли и
витамины; 2) выделительную — удаляет через
органы выделения продукты распада; 3) дыха-
тельную — обеспечивает газообмен в легких и
тканях; 4) регуляторную — осуществляет гумо-
ральную регуляцию деятельности различных ор-
ганов, разнося по организму гормоны и другие
вещества, усиливающие или тормозящие работу
органов; 5) защитную, так как в ней имеются
клетки, способные к фагоцитозу, и особые белки
крови — антитела, препятствующие размноже-
нию организмов или нейтрализующие их ядови-
тые выделения; 6) терморегуляторную — кровь
принимает участие в поддержании постоянной
температуры тела.
Свертывание крови
Свертывание крови — сложный процесс, за-
ключающийся в переводе растворимого белка
фибриногена в нерастворимый фибрин. Образую-
щийся при этом сгусток — тромб, состоящий из
волокон фибрина и-клеток крови, — закупори-
вает кровеносный сосуд, что препятствует крово-
потере. Необходимые условия осуществления
процесса свертывания крови — присутствие в
плазме солей кальция и разрушение оболочек
кровяных пластинок. Соли кальция активируют
фермент протромбин, а из тромбоцитов (при разру-
шении оболочек) в плазму переходит фермент тром-
бопластин, который и переводит протромбин в ак-
тивный фермент тромбин, что и способствует свер-
тыванию крови, переводя фибриноген в фибрин.
Свертывание крови — важное защитное приспособ-
ление организма, предохраняющее его от потери
крови. У людей, страдающих гемофилией, кровь не
способна свертываться.
Иммунитет
Явление фагоцитоза, открытое И. Й. Мечни-
ковым, положило начало изучению защитных
свойств крови и явилось основополагающим мо-
ментом при разработке учения об иммунитете.
Под иммунитетом принято понимать врожден-
ную или приобретенную невосприимчивость ор-
ганизма к инфекционным агентам и чужерод-
ным веществам. Защита организма от инфекции
обеспечивается не только клетками — фагоци-
тами, но и особыми белковыми веществами —
антителами, вырабатываемыми в ответ на появ-
ление в организме чужеродных, белков. В плазме
крови антитела способны склеивать или разру-
шать микроорганизмы. Выработка антител про-
исходит с участием лимфоцитов — особого вида
лейкоцитов. Антитела обладают строгой специ-
фичностью: они действуют только на тот микроб
или выработанный ими яд, который послужил
причиной их образования.
С нарушением иммунитета связана болезнь
СПИД, или синдром приобретенного иммуноде-
фицита. Возбудитель этой болезни — вирус им-
мунодефицита человека (ВИЧ) — поражает белые
кровяные клетки (лимфоциты и моноциты), что
приводит к снижению уровня иммунной защиты
организма и заканчивается смертью.
Врожденный иммунитет наследуется орга-
низмом от родителей. Он обусловлен наследствен-
но закрепленными особенностями организма.
Так, благодаря естественному иммунитету чело-
век невосприимчив к чуме собак.
Приобретенный иммунитет вырабатывает-
ся у человека после перенесенного инфекционного
заболевания. Он держится долго (иногда всю
жизнь), предохраняя организм от повторного за-
болевания. Например, у людей, переболевших в
детстве корью, эта болезнь больше не повторяет-
ся, что обусловлено присутствием в крови соот-
ветствующих антител.
Искусственный иммунитет. Учение об им-
мунитете легло в основу широко применяемого в
медицинской практике предупреждения наиб лее
Анатомия н физиология человека
498
распространенных заболеваний путем вакцина-
ции, т. е. введения, как правило в детском воз-
расте, ослабленных или убитых возбудителей
этих болезней или выделяемых ими ядовитых
веществ — токсинов. Болезнь в этом случае про-
текает в легкой форме. В ответ на прививку орга-
низм вырабатывает антитела, и у него возникает
искусственный активный иммунитет.
Различают также искусственный пассивный
иммунитет, который создается путем введения
человеку сыворотки крови специально зара-
женных для этой цели животных (обычно лоша-
дей). Такая сыворотка содержит готовые анти-
тела против возбудителей этой болезни. Пассив-
но приобретенный иммунитет сохраняется очень
недолго — обычно около месяца, но действует
очень быстро, обеспечивая успешную борьбу с
тяжелыми инфекционными заболеваниями
(например, с дифтерией).
Научное объяснение явления иммунитета
впервые было дано французским ученым Луи Па-
стером (1822—1895). 4
Переливание крови
Значительные потери крови опасны для жиз-
ни, так как вызывают нарушение постоянства
внутренней среды организма, падение давления и
уменьшение количества гемоглобина. Перелива-
ние крови известно с давних времен. Однако ра-
нее попытки переливания крови часто заканчи-
вались смертью. Лишь в 1901 г. было установле-
но, что кровь одного человека не всегда совмес-
тима с кровью другого.
Склеивание эритроцитов (агглютинация) об-
условлено присутствием на эритроцитах донора
вещества — агглютиногена (А или/и В), а в плаз-
ме крови реципиента — склеивающего вещест-
ва — агглютинина (а или/и Р). При этом склеи-
вание происходит в том случае, если встречаются
агглютиноген А с агглютинином а и агглютино-
ген В с агглютинином р. Кровь всех людей была
разделена на четыре группы в зависимости от
присутствия в них агглютиногенов и агглютини-
нов:
Группа Агглютиноген в еритроцитах Агглютинин в плазме крови
1(0) Нет аир
11(A) А ₽
Ш(В) В а
IV(AB) АВ Нет
Изучение групп крови позволило установить,
что люди с I группой (универсальные доноры) мо-
гут отдавать ее лицам всех четырех групп, а им
самим можно переливать кровь только I группы.
Кровь людей II группы можно переливать лицам,
имеющим II и IV группы; кровь III группы —
лицам с III и IV группами, а людям IV группы
(универсальные реципиенты) можно переливать
кровь всех четырех групп, сами же они могут быть
донорами только для лиц с IV группой крови.
СИСТЕМА ОРГАНОВ КРОВООБРАЩЕНИЯ
Постоянное движение крови по сосудам обес-
печивается деятельностью сердца. Кровообраще-
ние обеспечивает ткани помимо кислорода пита-
тельными веществами, регуляторами физиологи-
ческих функций — гормонами, а также выводит
из организма продукты обмена веществ. Система
кровообращения состоит из сердца, артерий, вен
и капилляров.
Строение и деятельность сердца
Сердце представляет собой полый четырехка-
мерный мышечный орган и делится на правую и
левую половины сплошной перегородкой. Каждая
из половин состоит из двух отделов: предсердия и
желудочка, соединяющихся между собой отверс-
тием, которое закрывается створчатым предсерд-
но-желудочковым клапаном. В левой половине
клапан состоит из двух створок, в правой — из
трех. Клапаны открываются в сторону желудоч-
ков. Этому способствуют сухожильные нити, кото-
рые одним концом прикрепляются к створкам кла-
панов, а другим — к мышцам, расположенным на
стенках желудочков.
В правое предсердие кровь поступает из верх-
ней и нижней полых вен и венечных вен самого
сердца, в левое предсердие впадают четыре легоч-
ные вены. Из желудочков отходят сосуды: из
правого — легочный ствол, который делится на
две ветви и несет венозную кровь в правое и левое
легкое, т. е. в малый круг кровообращения; ле-
вый желудочек дает начало аорте, по которой ар-
териальная кровь поступает в большой круг кро-
вообращения. На границе левого желудочка и
аорты, правого желудочка и легочного ствсла
имеются полулунные клапаны (по три створки в
каждом). Они закрывают просветы аорты и ле-
гочного ствола и пропускают кровь из желудоч-
ков в сосуды, но препятствуют обратному току
крови из сосудов в желудочки.
Стенка сердца включает три слоя: внутрен-
ний — андокард, образованный клетками эпите-
499
БИОЛОГИЯ
лия, средний — миокард — мышечный и наруж-
ный — эпикард, состоящий из соединительной
ткани и покрытый эпителием. Снаружи сердце
покрыто соединительно-тканной оболочкой
околосердечной сумкой, или перикардом, также
выстланным с внутренней стороны эпителием.
Между эпикардом и сердечной сумкой находится
полость, заполненная жидкостью. Миокард обра-
зован особой поперечно-полосатой мышечной
тканью, сокращающейся непроизвольно. Для сер-
дечной мышцы характерна автоматия — способ-
ность сокращаться под действием импульсов, возни-
кающих в самом сердце,
Строение сердца: 1 — левое предсердие, 2 — правое
предсердие, 3 — левый желудочек, 4 — правый желудо-
чек, S — аорта, в — легочная артерия, 7 — легочные
вены, 8 — полые вены
Работа сердца. В работе сердца различают
три фазы. Первая — сокращение предсердий,
вторая — сокращение желудочков — систола.
третья — одновременное расслабление предсер-
дий и желудочков —. диастола.
Сердечный цикл. Период от одного сокраще-
ния предсердий до другого называется сердечным
циклом. Каждый цикл длится 0,8 с. Из этого
времени на сокращение предсердий приходится
0,1 с, на сокращение желудочков — 0,3 с, а об-
щая пауза сердца длится 0,4 с.
Региляиия работы сердца. Работа сердца ре-
гулируется нервной системой в зависимости от
воздействия внутренней и внешней среды: кон-
центрация ионов калия и кальция, гормона щи-
товидной железы, состояния покоя или физи-
ческой работы, эмоционального напряжения. К
сеРДЦУ как к рабочему органу подходят два вида
центробежных нервных волокон, относящихся к
вегетативной нервной системе. Одна пара нервов
(симпатические волокна) при раздражении уси-
ливает и учащает сердечные сокращения. При
раздражении другой пары нервов (ветви блу-
ждающего нерва) импульсы, поступающие К
сердцу, ослабляют его деятельность.
Кровообращение
Движение крови по сосудам называется крово-
обращением. Кровь движется по кровеносным со-
судам, образуя замкнутую кровеносную систему.
Различают три вида сосудов: артерии, вены и
капилляры.
Артерии
Артерии —это сосуды, пр которым кровь течет
от сердца к органам. Самый крупный из них —
аорта; она разветвляется на артерии. Распреде-
ляются артерии в соответствии с двусторонней
симметрией тела: в каждой половине есть сонная
артерия, подключичная, подвздошная, бедренная
и т. д. От них отходят ветви к костям, мышцам,
суставам, внутренним органам.
В органах артерии ветвятся на сосуды более
мелкого диаметра. Самые мелкие из артерий на-
зываются артериолами, которые, в свою очередь,
распадаются на капилляры. Стенки артерий до-
вольно толстые и состоят из трех слоев: наружно-
го соединителъно-тканного, среднего гладкомы-
шечного с наибольшей толщиной и внутреннего,
образованного одним слоем плоских клеток.
Капилляры
Капилляры — самые тонкие кровеносные со-
суды, Их диаметр составляет 4—20 мкм. Кровь
по ним движется гораздо медленнее, чем в аорте.
Стенки капилляров состоят только из одного слоя
плоских клеток — эндотелия. Через такой тон-
кий слой и происходит обмен веществ между
кровью и тканями.
Перемещаясь по капиллярам, артериальная
кровь постепенно превращается в венозную, по-
ступающую в вены, по которым кровь оттекает от
органов и тканей к сердцу.
Вены
Стенка вен, как и артерий, трехслойная, но
средний слой содержит гораздо меньше мышеч-
ных и эластических волокон, чем в артериях, а
внутренняя стенка образует карманоподобные
клапаны, расположенные по направлению тока
крови и препятствующие обратному току крови.
Распределение вен также соответствует дву-
сторонней симметрии тела. От нижних конечно-
стей венозная кровь собирается в бедренные ве-
ны, которые объединяются в более крупные под-
вздошные, дающие начало нижней полой вене. От
головы и шеи венозная кровь оттекает по двум
Анатомия и физиология человека
500
яремным венам, по одной с каждой стороны, а от
верхних конечностей — по подключичным венам;
последние, сливаясь с яремными венами, образу-
ют безымянную вену на каждой стороне, которые
соединяются в верхнюю полую вену.
Кровь от кишечника и желудка оттекает к пе-
чени, образуя систему воротной вены, и в составе
печеночной вены поступает в нижнюю полую вену.
Большой криг кровообращения начинается в
левом желудочке и заканчивается в правом пред-
сердии.
Малый круг кровообращения начинается в
правом желудочке и заканчивается в левом пред-
сердии.
Давление крови. Пульс
Кровь движется по сосудам благодаря рит-
мичной работе сердца. Во время сокращения же-
лудочков кровь под давлением нагнетается в аор-
ту и легочный ствол. Здесь развивается самое вы-
сокое давление — 150 мм рт. ст. По мере про-
движения крови по артериям давление снижа-
ется до 120 мм рт. ст., а в капиллярах — до
22 мм рт. ст. Самое низкое давление в венах; в
крупных венах оно ниже атмосферного.
Кровь из желудочков выбрасывается порция-
ми, а непрерывность ее течения обеспечивается
эластичностью стенок артерий. Ритмические ко-
лебания диаметра артериальных сосудов, вызы-
ваемые работой сердца, называются пульсом. Он
легко прощупывается в местах, где артерии ле-
жат на кости (лучевая, тыльная сторона стопы).
У взрослого человека в состоянии покоя частота
пульса равна 60—70 ударам в минуту.
Скорость кровотока
С наибольшей скоростью кровь течет в аор-
те — около 0,5 м/с. В дальнейшем скорость дви-
жения падает и в артериях достигает 0,25 м/с, а
в капиллярах — приблизительно 0,5 мм/с.
Регуляция кровообращения
Движение крови по сосудам регулируется
нервно-гуморальными факторами. Импульсы, по-
сылаемые по нервным окончаниям, могут вызы-
вать или сужение, или расширение просвета со-
судов. К гладкой мускулатуре стенок сосудов
подходят два вида сосудодвигательных нервов:
сосудорасширяющие и сосудосуживающие. Им-
пульсы, 'идущие по этим нервным волокнам, воз-
никают в сосудодвигательном центре продолгова-
того мозга.
Сходный эффект может возникнуть и под
влиянием гуморальных факторов — химических
веществ, которые находятся в крови и поступают
сюда с пищей и из различных внутренних органов.
Расширение и сужение сосудов в различных
органах существенно влияет на перераспределе-
ние крови в организме. В работающий орган, где
сосуды расширены, направляется крови больше, в
неработающий орган — меньше. Депонирующими
органами служат селезенка, печень, подкожная
жировая клетчатка.
Лимфообращение
Движение лимфы по сосудам называется лим-
фообращением. Лимфатическая система способ-
ствует дополнительному оттоку жидкости из ор-
ганов. Стенки лимфатических сосудов тонки и,
подобно венам, имеют клапаны. Движение лимфы
очень медленное (0,3 мм/мин) и происходит бла-
годаря сокращению мышц тела и стенок лимфа-
тических сосудов. Она движется лишь в одном
направлении — от органов к сердцу. Лимфатиче-
ские капилляры переходят в более крупные сосу-
ды, которые собираются в правый и левый груд-
ные протоки, впадающие в крупные вены. По хо-
ду лимфатических сосудов располагаются лимфа-
тические узлы: в паху, в подколенной и подмы-
шечной впадинах, под нижней челюстью. В со-
став лимфатических узлов входят клетки, обла-
дающие фагоцитарной активностью. Клетки
лимфатических узлов участвуют в образовании
антител и лимфоцитов.
СИСТЕМА ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ
Дыханием называется процесс газообмена
между организмом и окружающей средой.
Строение органов дыхания
Обмен газов между кровью и воздухом осу-
ществляется дыхательной системой, включающей
воздухоносные пути и легкие.
Воздухоносные пути
Воздухоносные пути начинаются носовой по-
лостью, далее следуют гортань, трахея, бронхи.
Носовая полость. Воздух через наружные от-
верстия (ноздри) поступает в полость носа, кото-
рая разделена костно-хрящевой перегородкой на
две половины. Через внутренние отверстия по-
лость носа сообщается с носоглоткой. Внутренняя
поверхность полости носа покрыта слизистой обо-
лочкой, верхний слой которой образован реснич-
ным эпителием. Слизь вместе с осевшими на ней
пылевыми частицами удаляется движением рес-
ничек. В верхней части носовой полости находят-
ся окончания обонятельного нерва, восприни-
мающие различные запахи.
501
БИОЛОГИЯ
Гортань. Из носоглотки и глотки воздух по-
ступает в гортань, которая состоит из нескольких
хрящей, укрепленных связками (щитовидный,
перстневидный, два черпаловидных и надгортан-
ник), и подъязычной кости. От отростков черпа-
ловидных хрящей и внутренней поверхности щи-
товидного хряща протягиваются голосовые связ-
ки, между которыми находится голосовая щель.
Колебания голосовых связок, вызванные движе-
ниями голосовых мышц во время выдоха, созда-
ют звук. В воспроизведении членораздельной речи
кроме голосовых связок принимают участие также
язык, губы, щеки, мягкое нёбо, надгортанник.
Трахея. На уровне 6—7-го шейного позвонков
гортань переходит в дыхательное горло — тра-
хею. Она состоит из хрящевых полуколец, кото-
рые препятствуют спадению ее стенок.
Бронхи. Нижний конец трахеи делится на два
бронха, которые затем многократно ветвятся, об-
разуя в легких бронхиальное дерево. Самые тон-
кие веточки называются бронхиолами. Бронхио-
лы переходят в альвеолярные ходы, на стенках
которых находятся многочисленные тонкостен-
ные выпячивания — альвеолы, оплетенные гус-
той сетью капилляров. Между стенками альвеол
и капилляров происходит газообмен.
Легкие
Легкие занимают почти весь объем грудной
полости и представляют собой упругие губчатые
органы. В центральной части легкого располага-
ются ворота, куда входят бронхи, легочная арте-
рия, нервы, а выходят легочные вены. Правое
легкое делится бороздами на три доли, левое —
на две. Снаружи легкие покрыты плеврой, кото-
рая состоит из двух листков: внутреннего, покры-
вающего легкое, и наружного, выстилающего
внутреннюю полость грудной клетки. Между эти-
ми листками находится замкнутая плевральная
полость с небольшим количеством жидкости.
Жидкость уменьшает трение листков при дыха-
тельных движениях легких.
Вентиляция легких
Количество воздуха, поступающего в легкие
при каждом спокойном вдохе и выходящего при
спокойном выдохе, называется дыхательным
объемом. У взрослого человека он равен 500 см3.
Легочная вентиляция — это количество воздуха,
проходящего за одну минуту через легкие, или
произведение дыхательного объема на число ды-
хательных движений (14—15 в 1 мин). В покое у
взрослого человека она составляет около 7 л воз-
духа в минуту. При глубоком вдохе человек мо-
жет вдохнуть еще 1500 см3 воздуха {допол-
нительный воздух), а после обычного выдоха он
способен выдохнуть 1500 см3 резервного воздуха.
Сумма объемов дыхательного, резервного и до-
полнительного воздуха составляет жизненную
емкость. В среднем у взрослого человека она
равна 3000—4500 см3. Легкие не спадают даже
при максимальном выдохе, так как в них остает-
ся еще около 1500 см3 воздуха, который назы-
вается остаточным.
Газообмен в легких и тканях
Перенос кислорода из окружающей среды к
клеткам, где он вступает в химические реакции,
включает ряд стадий: 1) вентиляцию легких
(доставка кислорода в альвеолы); 2) диффузию
кислорода из альвеол в кровь легочных капилля-
ров; 3) перенос его кровью к капиллярам тканей;
4) диффузию из капилляров в окружающие тка-
ни. Первая и вторая стадии называются легоч-
ным (внешним) дыханием, а четвертая — ткане-
вым дыханием.
Схема газообмена в организме: 1 — межклеточная
жидкость, 2 — венозный капилляр, 3 — капилляр, не-,
сущий венозную кровь к альвеолам, 4, 5 — капилляры,
несущие обогащенную кислородом кровь
Вдыхаемый атмосферный воздух содержит
около 79% азота, 21% кислорода и 0,03%
диоксида углерода. В основе газообмена в легких
лежит разность концентрации газов: концентра-
ция кислорода в поступившем в альвеолы воздухе
выше, чем в легочных капиллярах (его парциальное
давление в альвеолах составляет 100 мм рт. ст., а в
капиллярах — 40 мм рт. ст.). Поэтому кислород
из альвеол диффундирует через стенки кровенос-
ных капилляров в кровь, насыщает ее и проника-
ет в эритроциты, где вступает в непрочное соеди-
нение с гемоглобином, образуя оксигемоглобин.
При взаимодействии гемоглобина с кислородом
концентрация свободного кислорода в плазме по-
нижается, что способствует диффузии новых пор-
ций кислорода из альвеол и полному насыщению
гемоглобина кислородом.
Анатомия н физиология человека
502
Насыщенная кислородом кровь по капиллярам
поступает в органы и ткани. Газообмен в тка-
нях происходит по тому же принципу, что и в
легких: кислород из тканевых капилляров, где
его концентрация высока, переходит в тканевую
жидкость с более низкой концентрацией кисло-
рода. Из тканевой жидкости он проникает в
клетки и сразу же вступает в реакции окисления,
поэтому в клетках свободного кислорода практи-
чески нет. По тем же законам диоксид углерода
из клеток через тканевую жидкость поступает в
капилляры. Выделяющийся СО2 способствует
диссоциации оксигемоглобина и сам вступает в
соединение с гемоглобином, образуя карбоксиге-
моглобин. В оттекающей от органов венозной
крови СО2 находится как в связанном, так и в
растворенном состоянии в виде угольной кисло-
ты, которая в капиллярах легких легко распа-
дается на Н2О и СО2. Угольная кислота может
также вступать в соединения с солями плазмы,
образуя бикарбонаты. В легких, куда поступает
венозная кровь, кислород снова насыщает кровь,
а СО2 из зоны высокой концентрации (легочных
капилляров) переходит в зону низкой концентра-
ции (альвеолы).
Нервная и гуморальная регуляция
дыхания
После вдоха всегда следует выдох, после выдо-
ха — вдох. Такая последовательность обусловлена
регулирующей функцией центральной нервной
системы. В продолговатом мозге расположены
дыхательные центры — центр вдоха и центр вы-
доха. Ирл .выдохе во время спадения легких раз-
дражаются рецепторы, находящиеся в альвеолах;
„вдох — рефлекс на раздражение, вызванное вы-
дохом. Теперь центр вдоха не получает раздраже-
ний и не посылает возбуждение в дыхательные
мышцы. Происходит их расслабление, грудная
клетка спадает и наступает выдох — рефлекс на
раздражение, вызванное вдохом.
Деятельность дыхательных центров регулиру-
ется и гуморальными факторами. В частности,
повышение концентрации СО2 в крови, прите-
кающей к головному мозгу, возбуждает дыха-
тельные центры, что вызывает увеличение глуби-
ны и частоты дыхания. Этот механизм действует
и при первом вдохе новорожденного.
СИСТЕМА ОРГАНОВ ВЫДЕЛЕНИЯ
В процессе диссимиляции, или катаболизма, в
организме образуются продукты распада, которые
выделяются почками.
Строение почек
Почки — парные органы, расположенные в
забрюшинной клетчатке в поясничной области с
обеих сторон позвоночника. Они имеют бобовид-
ную форму. Почка покрыта капсулой из соедини-
тельной ткани. На разрезе почки выделяют два
слоя: наружный темно-красный — корковый, где
расположены почечные тельца — нефроны, и
внутренний, более светлый — мозговой, в котором
проходят почечные канальцы, впадающие в нахо-
дящуюся в центре почки почечную лоханку. Из
нее берет начало мочеточник, впадающий в моче-
вой пузырь.
Схема строения почки: 1 — капеула, 2 — чашечка,
3 — корковое вещество, 4 — мозговое вещество,
б — мочеточник, 6 — лоханка, 7 — нервное скопление,
8 — артерия, 9 — вена
Нефрон — структурная и функциональная
единица почки. В его состав входит капсула Боу-
мена—Шумлянского, состоящая из однослойного
эпителия и образующая двухслойную чашу. В эту
чашу погружен мальпигиев клубочек, состоящий
из капиллярных петель. Между стенками капсу-
лы находится полость, от которой в корковом
слое начинается извитой мочевой каналец первого
порядка. Выпрямляясь, он переходит в мозговой
слой. Здесь каналец образует петлю Генле и вновь
возвращается в корковое вещество, продолжаясь
в извитой каналец второго порядка. В дальней-
шем он выпрямляется и впадает в собирательную
трубочку. Трубочки сливаются друг с другом и
открываются общими протоками в почечную ло-
ханку. Длина одного нефрона около 30—35 мм.
В каждой почке их насчитывается примерно
503
БИОЛОГИЯ
1—1,2 млн. Общая длина всех канальцев —
70—100 км, а их поверхность составляет 6 м2. .
Приносящая артериола в. полости капсулы
распадается на капилляры, образуя мальпигиев
клубочек. Затем капилляры клубочка вновь сли-
ваются в артериолу, которая выходит йз капсу-
лы. Эта артериола называется выносящим сосу-
дом, по нему кровь оттекает от клубочка. После
выхода из капсулы артериола вторично раз-
ветвляется на капиллярную сеть, густо опле-
тающую извитые канальцы первого и второго по-
рядка. Далее капилляры сливаются в вены, кото-
рые, соединяясь, образуют почечную вену, впа-
дающую в нижнюю полую вену.
Функция почек
Почки очищают плазму крови от продуктов
обмена веществ. Кроме того, через почки выво-
дятся вещества, необходимые для жизнедеятель-
ности организма, — вода, ионы калия, кальция,
фосфаты — в том случае, когда их концентрация
в крови превышает нормальную. Таким образом,
функция почек заключается в избирательном
удалении различных веществ с целью поддержа-
ния относительного постоянства химического со-
става плазмы крови и внеклеточной жидкости.
Проиесс образования мочи включает две
фазы. Фильтраиия происходит в результате раз-
ности давлений крови в капиллярах и капсуле.
Высокое кровяное давление в капиллярах соз-
дается тем, что диаметр приносящего сосуда
больше, чем выносящего. Это обеспечивает филь-
трацию растворенных в плазме веществ в капсу-
лу: неорганических солей, мочевины, мочевой
кислоты, глюкозы, аминокислот. Жидкость, по-
ступающая в просвет капсулы, называется пер-
вичной мочой. По составу она близка плазме кро-
ви, но отличается от нее отсутствием белков. В
сутки через почки проходит до 1500—1700 л кро-
ви и образуется 150—170 л первичной мочи. Из
организма же выводится всего лишь около 1—1,5 л
так называемой вторичной, или конечной мочи.
образующейся во второй фазе мочеобразования.
Во время второй фазы в почечных канальцах
идет процесс обратного всасывания воды и неко-
торых составных частей — сахара, аминокислот,
в ней меньше концентрация хлористого натрия,
чем в крови, а концентрация мочевины увеличена
почти в 60—70 раз, т. е. до 2% (в плазме ее
0,03%). Из почек моча выводится через мочеточ-
ники — трубки длиной до 30 см и шириной 3—
6 мм, соединяющие почечную лоханку с мочевым
пузырем. Мочевой пузырь лежит в полости таза и
представляет собой резервуар емкостью до 750 мл.
Регуляция деятельности почек
Функции почек регулируются импульсами па-
расимпатического (блуждающего) и симпатиче-
ского нервов. Первый расширяет кровеносные со-
суды, второй — сужает. Это отражается на ско-
рости образования первичной мочи, обратного
всасывания воды и натрия из вторичной мочи.
Всасывание воды из первичной мочи усиливается
антидиуретическим гормоном гипофиза, а гормон
надпочечников адреналин вызывает уменьшение
образования мочи, так как суживает почечные
сосуды. Обратное всасывание солей натрия и ка-
лия в канальцах нефронов регулируется гормо-
ном коры надпочечников альдостероном.
ПОЛОВАЯ СИСТЕМА
Половая система человека осуществляет ре-
продуктивную функцию. Главная ее часть — по-
ловые железы: у мужчин — яички, или семенни-
ки, у женщин — яичники.
Мужская половая система
Мужская половая система подразделяется на
внутренние и наружные половые органы.
К внутренним мужским половым органам
относятся: половые железы — яички, в которых
образуются сперматозоиды; придатки яичка, где
накапливаются зрелые сперматозоиды; семенные
пузырьки, предстательная и куперова железы,
вырабатывающие секреты, создающие определен-
ную химическую среду для сперматозоидов.
Сперматозоиды вместе с секретом придаточных
желез представляют собой сперму.
Внутренние половые органы выполняют эн-
докринные функции. В канальцах семенников
помимо сперматогенного эпителия находятся так
называемые поддерживающие и интерстициаль-
ные клетки, одна из функций которых — образо-
вание мужского полового гормона — тестостеро-
на. Предстательная железа секретирует гормоны,
регулирующие обмен веществ в клетках, — про-
стагландины.
Наружные половые органы включают мо-
шонку, в которой находятся яички и их придат-
ки, и половой член, или пенис, служащий для
введения спермы в половые пути женщины.
Женская половая система
Женская половая система также подразделяется
на внутренние и наружные половые органы.
Внутренние половые органы включают по-
ловые,железы — яичники; маточные трубы, мат-
ку и влагалище, расположенные в малом тазу.
Анатомия и физиология человека
504
Наружные половые органы состоят из боль-
ших и малых половых губ и клитора.
Яичники выполняют две функции: образова-
ние половых клеток (яйцеклеток) и выработка
женских половых гормонов, поступающих в
кровь. Они содержат овоциты 1-го порядка,
окруженные слоем эпителиальных клеток. Такие
образования называются фолликулами. По мере
созревания овоцит претерпевает два мейотиче-
ских деления, стенка фолликула лопается, и зре-
лая яйцеклетка выходит в брюшную полость. От-
туда она с током жидкости попадает в маточную
трубу. Благодаря движению ресничек эпителия и
перистальтическим движениям стенок трубы, яй-
цеклетка попадает в трубу и продвигается в сто-
рону матки.
Эмбриональное развитие человека
Яйцеклетка оплодотворяется в маточной тру-
бе. Здесь же начинает развиваться зародыш и
осуществляются первые деления дробления зиго-
ты. Спустя несколько дней зародыш спускается в
полость матки, где и прикрепляется к ее стенке.
Матка представляет собой полый мышечный
орган с эластичными стенками. Ее функция —
обеспечить развитие зародыша и вытолкнуть его
наружу во время родов. Полость матки выстлана
эпителием, который, разрастаясь, вместе с внеза-
родышевой частью эмбриона образует детское
место, или плаценту. Через плаценту зародыш
снабжается необходимыми питательными вещест-
вами и кислородом.
К концу третьей недели развития зародыш
вступает в стадию органогенеза, во время которой
формируются основные системы органов: нерв-
ная, пищеварительная, кровеносная. В после-
дующие сроки беременности происходят рост и
дальнейшая дифференцировка органов и тканей.
Зародыш окружен оболочками и соединен с
телом матери пуповиной, в которой проходят
кровеносные сосуды. Роды происходят примерно
через 270 дней после оплодотворения яйцеклетки.
Этот сложный процесс регулируется рядом гор-
монов. Главную роль играет усиление секреции
гормонов корой надпочечников плода, что повы-
шает чувствительность матки к другим гормонам,
вызывающим ее сокращение.
ЭНДОКРИННАЯ СИСТЕМА
Эндокринная система представлена железами
внутренней секреции. Свое название железы
внутренней секреции получили из-за неимения
выводных протоков, поэтому образуемые ими
гормоны выделяются непосредственно в кровь. К
железам внутренней секреции относятся гипофиз,
надпочечники, щитовидная, поджелудочная же-
лезы, паращитовидные, половые железы и неко-
торые другие. Они объединяются в эндокринную
систему организма. По химическому строению
гормоны делятся на три большие группы: белки и
пептиды; производные аминокислот; жироподоб-
ные вещества — стероиды. К белковым гормонам
относятся инсулин, гормоны передней доли гипо-
физа. Производные аминокислот — гормон щито-
видной железы — тироксин и гормон мозгового
вещества надпочечников — адреналин. Гормоны
половых желез и коры надпочечников — произ-
водные стероидов.
Механизм действия гормонов
Гормоны действуют в чрезвычайно малых
концентрациях. Их особенность — специфическое
влияние на строго определенный тип обменных
процессов или на определенную группу клеток.
Гормоны могут изменять интенсивность обмена
веществ, влияют на рост и дифференцировку тка-
ней, определяют наступление полового созрева-
ния. Влияние гормонов на клетки осуществляется
разными путями. Некоторые из них действуют на
клетки, связываясь с белками-рецепторами на их
поверхности и изменяя активность находящихся
в мембране ферментов. Другие проникают в ядро
и активируют определенные гены. Синтез инфор-
мационной РНК и следующий за ним синтез фер-
ментов изменяют интенсивность или направлен-
ность обменных процессов.
Гипофиз
Значение гипофиза в жизнедеятельности орга-
низма очень велико, так как он контролирует
функции многих желез внутренней секреции.
Гипофиз состоит из трех долей: передней,
средней и задней.
Передняя доля гипофиза продуцирует гонадо-
тропные (гонады — половые железы, «tropos* —
место) гормоны, стимулирующие деятельность
мужских и женских половых желез, адренокор-
тикотропный гормон, регулирующий деятель-
ность коры надпочечников и выработку ею гор-
монов. Эта доля гипофиза выделяет также тирео-
тропный гормон, необходимый для функциониро-
вания щитовидной железы. В развитии организ-
ма большую роль играет соматотропный гормон,
или гормон роста. При недостаточном его образо-
вании в детском возрасте процессы роста замед-
ляются и человек остается карликом. В случае
избыточного поступления в кровь гормона роста в
505
БИОЛОГИЯ
период полового созревания развивается гиган-
тизм.
Задняя доля гипофиза вырабатывает гормон,
контролирующий обратное всасывание воды из
почечных канальцев.
Средняя доля гипофиза регулирует кожную
пигментацию.
Щитовидная железа
Располагается на передней стороне шеи, по-
верх щитовидного хряща. В ней образуется гор-
мон тироксин. В состав этого гормона входит
иод, который щитовидная железа извлекает из
крови.
Тироксин участвует в регуляции энергетиче-
ского обмена, роста и развития. При увеличении
выделения этого гормона повышается температу-
ра тела, человек худеет, несмотря на то что по-
требляет большое количество пищи. У него по-
вышается артериальное давление, появляются
мышечная дрожь, слабость, усиливается нервная
возбудимость. При недостаточной деятельности
щитовидной железы возникает микседема — за-
болевание, которое характеризуется понижением
обмена веществ, падением температуры тела, за-
медлением пульса, вялостью движений. Масса те-
ла увеличивается, кожа становится сухой, отеч-
ной. Причиной этого заболевания может быть так
же и недостаток в пище иода. В щитовидной же-
лезе есть клетки, образующие еще один гормон —
кальцитонин, регулирующий обмен кальция и
фосфора.
Паращитовидные железы
Паращитовидные железы располагаются на
задней поверхности щитовидной железы. Они
вырабатывают гормон, регулирующий концент-
рацию кальция в крови и тканях. Падение со-
держания кальция в крови приводит к усилению
секреции паращитовидных желез, что способству-
ет выделению в кровь кальция из костей. Этот
гормон обусловливает всасывание кальция в ки-
шечнике, высвобождение его из костей и обрат-
ное всасывание из первичной мочи в почечных
канальцах. Удаление или поражение паращито-
видных желез ведет к спазмам мышц, судорогам.
Объясняется это снижением концентрации каль-
ция в крови.
Поджелудочная железа
Железа содержит островки эндокринной тка-
ни, которые секретируют гормон инсулин. регу-
лирующий уровень глюкозы в крови. Повышение
секреции инсулина ведет к увеличению потребле-
ния глюкозы клетками тканей и отложению в пе-
чени и мышцах гликогена, снижению концентра-
ции глюкозы в крови. Недостаточность эндок-
ринной функции поджелудочной железы нару-
шает использование глюкозы тканями, повышает
ее уровень в крови и ведет к развитию диабета.
Углеводный обмен восстанавливается при введе-
нии в организм инсулина. Поджелудочная железа
вырабатывает также гормон глюкагон, который
действует прямо противоположно инсулину. Он
необходим для расщепления гликогена до глюко-
зы. Секреция этого гормона приводит к повыше-
нию уровня глюкозы в крови.
Надпочечники
Эти железы находятся вблизи верхнего полюса
почек и состоят из двух слоев — мозгового и кор-
кового.
Мозговое вещество
Мозговое вещество надпочечников образует
гормоны адреналин и норадреналин. Они повы-
шают артериальное давление, учащают ритм сер-
дечных сокращений, увеличивают содержание
глюкозы в крови, уменьшают количество глико-
гена в печени и ускоряют свертывание крови.
Секреция адреналина усиливается при напря-
женной мышечной или умственной работе, эмо-
циональном напряжении.
Кора надпочечников
Кора железы вырабатывает несколько гормо-
нов. В их числе есть альдостерон, регулирую-
щий обмен Na+, К+, а также секрецию канальца-
ми почки Н+. Другие гормоны коры надпочечни-
ков — кортикостерон и кортизон — оказы-
вают влияние на углеводный и белковый обмен.
Они имеют также противовоспалительное дей-
ствие, в связи с чем широко применяются в ме-
дицине. Развитие и функцию коры надпочечни-
ков регулирует адренокортикотропный гормон
гипофиза.
Вилочковая железа
Вилочковая железа, или тимус, располагается
загрудинно, в верхнем отделе средостения. В ти-
мусе образуются лимфоциты, осуществляющие
реакции клеточного иммунитета и регулирующие
функцию других лимфоцитов, вырабатывающих
антитела. В нем вырабатываются также гормоны
(тимозины}. модулирующие иммунные и росто-
вые процессы.
Анатомия и физиология человека
506
Регуляция деятельности желез
внутренней секреции
В сложной инстинктивной деятельности живот-
ных большую роль играет нервно-гуморальная регу-
ляция. От нее зависят добыча пищи, размножение,
запасание корма, спасение от врагов и т. д.
Выделение гормонов железами внутренней
секреции регулируется нервно-рефлекторными и
гуморальными механизмами. Центральная желе-
за внутренней секреции — гипофиз, которая кон-
тролирует деятельность желез внутренней секре-
ции, в свою очередь, находится под контролем
промежуточного мозга. В промежуточном мозге
находятся ядра, управляющие обменом веществ и
состоянием внутренней среды организма. Взаимо-
действие гипофиза с железами внутренней секре-
ции осуществляется по принципу обратной связи.
Так, усиленное выделение щитовидной железой
тироксина тормозит выработку тиреотропного
гормона гипофиза, который регулирует секрецию
тироксина. Вследствие этого количество тироксина
в крови падает. Уменьшение количества тироксина
в крови ведет к прямо противоположному эффекту.
Значение эндокринной регуляции
В ряде случаев два или несколько гормонов
оказывают на функцию клетки или органа сово-
купное действие. С другой стороны, гормоны мо-
гут влиять на какой-либо физиологический про-
цесс прямо противоположно друг другу. Так, если
инсулин снижает уровень сахара в кровн, то ад-
реналин повышает этот уровень. Биологические
эффекты некоторых гормонов, в частности кор-
тикостероидных, заключаются в том, что они
создают условия для проявления действия друго-
го гормона.
Одна и та же клетка подвергается действию
многих гормонов. Поэтому конечный биологиче-
ский результат будет зависеть не от одного, а от
многих гормональных влияний. Таким образом,
эндокринная регуляция жизнедеятельности орга-
низма является комплексной и строго сбаланси-
рованной. Изменения физиологических и биохи-
мических реакций под действием гормонов спо-
собствуют приспособлению животных к постоян-
но меняющимся условиям внешней среды.
НЕРВНАЯ СИСТЕМА
Высшей интегрирующей и координирующей
системой в организме человека является нервная
система. Помимо обеспечения согласованной дея-
тельности внутренних органов, она осуществляет
связь организма с внешней средой.
Нервная система состоит из нервных клеток,
или нейронов. Их насчитывается 25 млрд в го-
ловном мозге и 25 млн на периферии.
Структура нервной системы
Различают центральною нервную система
(головной и спинной мозг) и периферическую.
представленную отходящими от головного и
спинного мозга нервами и нервными клетками,
лежащими вне головного и спинного мозга. По
функции вся нервная система подразделяется на
соматически ю и вегетативна ю (yiiwi авто-
номную). Соматическая нервная система осу-
ществляет преимущественно связь организма с
внешней средой: восприятие раздражений, регу-
ляцию движений поперечно-полосатой мускула-
туры и др., вегетативная — регулирует обмен ве-
ществ и работу внутренних органов: биение серд-
ца, тонус сосудов, перистальтические сокращения
кишечника, секрецию различных желез и т. п.
Обе они функционируют в тесном взаимо-
действии, однако вегетативная нервная система
обладает некоторой самостоятельностью (автоном-
ностью), управляя непроизвольными функциями.
Рефлекс
Деятельность нервной системы носит рефлек-
торный характер. Ответная реакция на раздра-
жение, осуществляемая нервной системой, назы-
вается рейлексом. Путь, по которому нервное
возбуждение воспринимается и передается к ра-
бочему органу, называется рефлекторной дугой.
Она состоит из пяти отделов: 1) рецепторов, вос-
принимающих раздражение; 2) чувствительного
(центростремительного) нерва, передающего воз-
буждение к центру; 3) нервного центра, где воз-
буждение переключается с чувствительных ней-
ронов на двигательные; 4) двигательного (центро-
бежного) нерва, несущего возбуждение от цент-
ральной нервной системы к рабочему органу;
5) рабочего органа, реагирующего на полученное
раздражение.
Возбуждение и торможение
В ответ на раздражение нервная ткань прихо-
дит в состояние возбуждения — процесс, вызы-
вающий или усиливающий деятельность органа.
Свойство нервной ткани передавать возбуждение
называется проводимостью. Скорость проведе-
ния возбуждения колеблется от 0,5 до 100 м/с и
зависит от типа нервного волокна. В основе воз-
507
БИОЛОГИЯ
Суждения лежит изменение концентрации анио-
нов н катионов по обе стороны мембраны нервной
клетки (и ее отростков).
Процесс торможения противоположен воз-
буждению: он прекращает деятельность, ослабля-
ет или препятствует ее возникновению. Возбуж-
дение в одних центрах нервной системы сопро-
вождается торможением в других: нервные им-
пульсы, поступающие в центральную нервную си-
стему, могут задерживать те или иные рефлексы.
Оба процесса — возбуждение н торможение —
взаимосвязаны, что обеспечивает согласованную
деятельность органов и всего организма в целом.
Например, во время ходьбы чередуется сокраще-
ние мышц сгибателей и разгибателей: при воз-
буждении центра сгибания импульсы следуют к
мышцам-сгибателям, одновременно с этим центр
разгибания тормозится и не посылает импульсы
мышцам-разгибателям, вследствие чего последние
расслабляются, и наоборот.
Синапсы нервной системы
Для выполнения своих функций — восприя-
тия информации, переработки ее и передачи дви-
гательного импульса на исполнительный орган —
отростки нервных клеток образуют с нейронами н
другими клетками особые соединения — синапсы.
При поступлении сигнала к окончанию аксона там
освобождается химическое вещество, которое вы-
зывает возбуждение или торможение в соседней
клетке. Такие вещества называются медиатора-
ми. к ним относятся, например, ацетилхолин,
норадреналин и др.
Схема строения синапса: 1 — аксон, 2 — микротрубоч-
ки, 3 — митохондрия, 4 — синаптический пузырек,
5 — обратное поглощение, б — рецепторы постсинапти-
ческой мембраны, 7 — выброс медиатора через преси-
наптическую мембрану, 8 — синаптическая щель
Спинной мозг
Строение спинного мозга
Спинной мозг находится в позвоночном канале
и имеет вид белого тяжа. В центре его проходит
спинномозговой канал, вокруг которого сосредо-
точено серое вещество — скопление нервных кле-
ток, образующих контур бабочки. Серое вещество
окружено белым веществом — скоплением пучков
отростков нервных клеток.
Схема строения спинного мозга: 1 — передняя и задняя
борозды мозга, 2 — серое вещество мозга, 3 — задние
корешки мозга, 4 — спинномозговые узлы, б — спинно-
мозговой нерв, 6 — передние корешки мозга, 7 — спин-
номозговой канал, 8 — белое вещество мозга
В сером веществе различают передние, зад-
ние и боковые рога. В передних рогах залегают
двигательные нейроны, в средних — вставочные,
которые осуществляют связь между чувствитель-
ными и двигательными нейронами.
Чувствительные нейроны лежат вне тяжа, в
спинномозговых узлах по ходу чувствительных
нервов. От двигательных нейронов передних ро-
гов отходят длинные отростки — аксоны, обра-
зующие передние корешки и продолжающиеся
далее в двигательные нервные волокна. К задним
рогам подходят аксоны чувствительных нейро-
нов, формирующие задние корешки, которые по-
ступают в спинной мозг и передают туда возбуж-
дение с периферии. Здесь возбуждение переклю-
чается на вставочный нейрон, а от него — на ко-
роткие отростки двигательного нейрона, с которо-
го затем по аксону оно сообщается рабочему ор-
гану.
В межпозвонковых отверстиях двигательные и
чувствительные корешки соединяются, образуя
смешанные нервы, которые затем распадаются на
передние и задние ветви. Каждая из них состоит
Анатомия и физиологи человека
508
из чувствительных и двигательных волокон. Та-
ким образом, на уровне каждого позвонка от спин-
ного мозга в обе стороны отходит всего 31 пара
спинно-мозговых нервов смешанного типа.
Белое вещество спинного мозга образует
проводящие пути, которые тянутся вдоль спинно-
го мозга, соединяя как отдельные его сегменты
друг с другом, так и спинной мозг с головным.
Одни проводящие пути называются восходящими
или чувствительными, передающими возбужде-
ние в головной мозг, другие — нисходящими или
двигательными, проводящими импульсы от го-
ловного мозга к определенным сегментам спинно-
го мозга.
Функции спинного мозга
Спинной мозг выполняет две функции — ре-
флекторную и проводниковую.
Каждый рефлекс осуществляется через по-
средство строго определенного участка централь-
ной нервной системы — нервного центра. Нерв-
ным центром называют совокупность нервных
клеток, расположенных в одном из отделов моз-
га и регулирующих деятельность какого-либо ор-
гана или системы. Например, центр коленного
рефлекса находится в поясничном отделе спинно-
го мозга, центр мочеиспускания — в крестцовом,
а центр расширения зрачка — в верхнем грудном
сегменте спинного мозга.
Еще одна функция спинного мозга — провод-
никовая. Пучки нервных волокон, образующих
белое вещество, соединяют различные отделы
спинного мозга между собой и головной мозг со
спинным.
Головной мозг
Головной мозг расположен в мозговом отделе
черепа. Средняя его масса 1300—1500 г (иногда
до 2000 г).
Строение головного мозга
Состоит из пяти отделов: переднего fбольшие
полишария). промежуточного, среднего, зад-
него и продолговатого мозга, из которых по-
следние четыре отдела составляют ствол голов-
ного мозга. Внутри головного мозга находятся че-
тыре сообщающиеся между собой полости —
мозговые желудочки. Они заполнены спинномоз-
говой жидкостью. I и II желудочки расположены
в больших полушариях, III — в промежуточном
мозге, а IV — в продолговатом. У человека полу-
шария достигают высокого развития, составляя
80% массы мозга.
Схема строения головного мозга человека (вид сбоку —
слева, разрез мозга — справа): I — ствол мозга, II —
мозжечок, III — большие полушария; 1 — продолгова-
тый мозг, 2 — варолиев мост, 3 — средний мозг,
4 — мозолистое тело
Продолговатый мозг — продолжение спин-
ного и повторяет его строение: на передней и зад-
ней поверхности здесь также залегают борозды.
Он состоит из белого вещества — проводящих
пучков, где рассеяны скопления серого вещест-
ва — ядра, от которых берут начало черепные
нервы — с IX по XII пары, в их числе языко-
глоточный (IX пара), блуждающий (X пара), ин-
нервирующий органы дыхания, кровообращения,
пищеварения и другие системы, подъязычный
(XII пара). Вверху продолговатый мозг продол-
жается в утолщение — варолиев мост, а с боков
от него отходят нижние ножки мозжечка. Сверху
и с боков почти весь продолговатый мозг при-
крыт большими полушариями и мозжечком.
В сером веществе продолговатого мозга зале-
гают жизненно важные центры, регулирующие
сердечную деятельность, дыхание, глотание, осу-
ществляющие защитные рефлексы (чихание, ка-
шель, рвота, слезотечение), секрецию слюны, же-
лудочного и поджелудочного сока и др. Повреж-
дение продолговатого мозга может быть причиной
смерти вследствие прекращения сердечной дея-
тельности и дыхания.
Задний мозг включает варолиев мост и моз-
жечок. Варолиев мост снизу ограничен продолго-
ватым мозгом, сверху переходит в ножки мозга,
боковые его отделы образуют средние ножки
мозжечка. В веществе варолиевого моста находят-
ся ядра с V по VIII пары черепно-мозговых нервов
(тройничный, отводящий, лицевой, слуховой).
Мозжечок представлен двумя полушариями,
средней частью — червем и тремя парами ножек,
образованных нервными волокнами, с помощью
которых он связан с другими отделами головного
мозга. Основная функция мозжечка — безуслов-
но-рефлекторная координация движений, опреде-
ляющая их четкость, плавность и сохранение
равновесия тела, а также поддержание тонуса
мышц.
Контролирует деятельность мозжечка кора
больших полушарий.
609
БИОЛОГИЯ
Средний мозг расположен впереди варолиево-
го моста, он представлен четверохолмием и нож-
ками моста. В центре его проходит узкий канал
(водопровод мозга), соединяющий III и IV желу-
дочки. Мозговой водопровод окружен серым ве-
ществом, в котором лежат ядра III и IV пар че-
репно-мозговых нервов. В ножках мозга продол-
жаются проводящие пути от продолговатого мозга
и варолиевого моста к большим полушариям.
Средний мозг играет важную роль в регуляции
тонуса и осуществлении рефлексов, благодаря ко-
торым возможны стояние и ходьба. Чувствитель-
ные ядра среднего мозга находятся в буграх чет-
верохолмия: в верхних заключены ядра, связан-
ные с органами зрения, в нижних — ядра, свя-
занные с органами слуха. При их участии осу-
ществляются ориентировочные рефлексы на свет
и звук.
Промежуточный мозг занимает в стволе самое
высокое положение и лежит впереди от ножек моз-
га. Состоит из двух зрительных бугров, надбугор-
ной, подбугорной области и коленчатых тел.
По периферии промежуточного мозга находит-
ся белое вещество, а в его толще — ядра серого
вещества. Зрительные бугры — главные подкор-
ковые центры чувствительности: сюда по восхо-
дящим путям поступают импульсы со всех рецеп-
торов тела, а отсюда — к коре больших полуша-
рий. В подбугорной области (гипоталамус) нахо-
дятся центры, совокупность которых представля-
ет собой высший подкорковый центр вегета-
тивной нервной системы, регулирующей обмен
веществ в организме, теплоотдачу, постоянство
внутренней среды. В передних отделах гипотала-
муса располагаются парасимпатические центры,
в задних — симпатические. В ядрах коленчатых
тел сосредоточены подкорковые зрительные и
слуховые центры.
К коленчатым телам направляется II пара че-
репно-мозговых нервов — зрительные.
Передний мозг состоит из сильно развитых
полушарий и соединяющей их срединной части.
Правое и левое полушария отделены друг от дру-
га глубокой щелью, на дне которой лежит мозо-
листое тело. Мозолистое тело соединяет, оба по-
лушария посредством длинных отростков нейро-
нов, образующих проводящие пути. Полости по-
лушарий представлены боковыми желудочками (I
и II). Поверхность полушарий образована серым
веществом, или корой, головного мозга, состоя-
щим из нейронов и их отростков. Под корой зале-
гает белое вещество — проводящие пути. Прово-
дящие пути соединяют отдельные центры в пре-
делах одного полушария либо правую и левую по-
ловины головного и спинного мозга. В белом ве-
ществе находятся также скопления нервных кле-
ток, образующих подкорковые ядра серого ве-
щества. Частью больших полушарий является
обонятельный мозг с отходящей от него парой
обонятельных нервов (I пара).
Копа включает нервные клетки, располо-
женные шестью слоями. Кора образует склад-
ки — извилины, ограниченные бороздами; в них
заключено около 70% поверхности коры. Бороз-
ды делят поверхность полушарий на доли. В
каждом полушарии различают четыре доли: лоб-
ную, теменную, височную и затылочную. Впере-
ди от центральной борозды в лобной доле нахо-
дится передняя центральная извилина, позади
нее — задняя центральная извилина. Нижняя
поверхность полушарий и стволовая часть мозга
называется основанием мозга.
Функции головного мозга
В кору больших полушарий головного мозга
поступает информация от большого количества
разнообразных высокоспециализированных ре-
цепторов, способных улавливать самые незначи-
тельные изменения во внешней и внутренней
среде.
Рецепторы, расположенные в коже, реагиру-
ют на изменения во внешней среде. В мышцах и
сухожилиях находятся рецепторы, сигнализи-
рующие в мозг о степени натяжения мышц, дви-
жениях суставов. Имеются рецепторы, реаги-
рующие на изменения химического и газового со-
става крови, осмотического давления, температу-
ры и др. В рецепторе раздражение преобразуется
в нервные импульсы. По чувствительным нерв-
ным путям импульсы проводятся к соответ-
ствующим чувствительным зонам коры головного
мозга, где и формируется специфическое ощуще-
ние — зрительное, обонятельное и др.
Функциональную систему, состоящую из ре-
цептора, чувствительного проводящего пути и зо-
ны, куда проецируется данный вид чувствитель-
ности, И. П. Павлов назвал анализатором.
Анализ и синтез полученной информации
осуществляются в строго определенном участке —
зоне коры больших полушарий. Важнейшие зоны
коры — двигательная, чувствительная, зри-
тельная, слуховая, обонятельная. Двигатель-
ная зона расположена в передней центральной
извилине впереди центральной борозды лобной
доли, зона кожно-мышечной чувствительности —
позади центральной борозды, в задней централь-
Анатомия и физиология человека
510
ной извилине теменной доли. Зрительная зона
сосредоточена в затылочной доле, слуховая — в
верхней височной извилине височной доли, а
обонятельная и вкусовая зоны — в переднем
отделе височной доли.
В нашем сознании деятельность анализаторов
отражает внешний материальный мир. Это дает
возможность приспосабливаться к условиям сре-
ды путем изменения поведения.
Высшая нервная деятельность
Кора выполняет две основные функции: вза-
имодействие организма с внешней средой
(поведенческие реакции) и объединение функций
организма, т. е. нервная регуляция всех органов.
Деятельность коры головного мозга человека и
высших животных определена И. П. Павловым
как высшая нервная деятельность, представ-
ляющая собой условно-рефлекторную функцию
коры головного мозга.
Условные рефлексы вырабатываются в тече-
ние индивидуальной жизни животных и челове-
ка. Поэтому условные рефлексы строго индивиду-
альны: у одних особей они могут быть, у других
отсутствуют. Для возникновения таких рефлексов
необходимо совпадение во времени действия
условного раздражителя с действием безусловно-
го. Лишь многократное совпадение этих двух
раздражителей приводит к образованию времен-
ной связи между двумя центрами.
У человека и млекопитающих новые условные
рефлексы формируются в течение всей жизни,
они замыкаются в коре головного мозга и носят
временный характер, так как представляют вре-
менные связи организма с условиями среды, в
которых они находятся.
Различные раздражители внешней среды, дей-
ствующие на органы, могут вызвать в коре не
только образование условных рефлексов, но и их
торможение. Если торможение возникает сразу
при первом же действии раздражителя, его назы-
вают безусловным.
Поведение человека
Поведение связано с условно-безусловной ре-
флекторной деятельностью. На основе безуслов-
ных рефлексов начиная со второго месяца после
рождения у ребенка вырабатываются условные
рефлексы: по мере его развития, общения с
людьми и влияния внешней среды в больших по-
лушариях головного мозга постоянно возникают
временные связи между различными их центра-
ми. Главное отличие высшей нервной деятель-
ности человека — мышление и речь, которые
появились в результате трудовой деятельности.
Благодаря слову возникают обобщенные понятия
и представления, способность к логическому
мышлению.
Основываясь на развитии речевой функции у
людей, И. П. Павлов создал учение о первой и
второй сигнальных системах.
Пепвая сигнальная система существует и у
человека, и у животных. Эта система, центр ко-
торой находится в коре головного мозга, воспри-
нимает через рецепторы непосредственные, кон-
кретные раздражители (сигналы) внешнего ми-
ра — предметы или явления. У человека они соз-
дают материальную основу для ощущений, пред-
ставлений, восприятий, впечатлений об окру-
жающей природе и общественной среде, и это со-
ставляет базу конкретного мышления.
Но человеку свойственна вторая сигнальная
система, связанная с функцией речи, со словом
слышимым (речь) и видимым (письмо). Посред-
ством слова передаются сигналы о конкретных
раздражителях, и в этом случае слово служит
принципиально новым раздражителем — сигна-
лом сигналов.
На этой основе возникло и развивалось дальше
словесное человеческое мышление. Головной мозг
человека представляет собой центр мышления и
связанный с мышлением центр речи.
Вегетативная нервная система
Вегетативная нервная система контролирует
функционирование внутренних органов.
Вегетативная нервная система функционально
делится на два отдела — симпатический и пара-
симпатический.
Симпатическая нервная система
Симпатическая нервная система начинается
нейронами, лежащими в боковых рогах грудных
и поясничных сегментов спинного мозга. Отрост-
ки этих клеток покидают спинной мозг в составе
6Го Передних корешков и оканчиваются в нерв-
ных узлах, находящихся по обе стороны позво-
ночника. Эти нервные узлы соединены нервными
волокнами и образуют симпатические стволы
или симпатические нервные цепочки. Отростки
расположенных здесь нервных клеток направля-
ются к внутренним органам.
Парасимпатическая нервная система
Парасимпатическая нервная система начи-
нается нейронами, лежащими в стволе мозга
(черепно-мозговые нервы) и в поясничном отделе
спинного мозга. Их отростки идут к внутренним
511
БИОЛОГИЯ
органам в составе черепно-мозговых и тазовых
нервов и оканчиваются в нервных узлах, нахо-
дящихся вблизи внутренних органов или в самих
органах.
Функции вегетативной нервной системы
По своему влйянию на физиологические
функции симпатический и парасимпатический
отделы вегетативной нервной системы антаго-
нисты. Так, преобладающее влияние симпатиче-
ских нервов приводит к увеличению частоты сер-
дечных сокращений и ударного объема сердца,
снижению двигательной активности кишечника,
расслаблению желчного пузыря и бронхов, со-
кращению сфинктеров желудочно-кишечного
тракта. Стимуляция парасимпатических волокон
оказывает противоположный эффект.
ОРГАНЫ ЧУВСТВ
Вкус
Ощущение вкуса возникает в результате раз-
дражения рецепторов языка специфическими ве-
ществами. В слизистой оболочке мягкого нёба и
языка находятся вкусовые почки, или луковицы.
Каждая вкусовая луковица состоит из 30—80
чувствительных клеток. Вкусовые луковицы на
языке входят в состав грибовидных сосочков. По-
верхность языка проявляет неодинаковую чувст-
вительность к различным вкусовым раздражите-
лям. Сладкое лучше воспринимается кончиком
языка и слабее у его основания, горькое — у
основания, к соленоми более чувствителен кон-
чик языка, кислое лучше ощущается боковой по-
верхностью языка.
Органы обоняния
Органы обоняния находятся в эпителии верх*-
ней части полости носа. Обонятельные клетки
располагаются поодиночке, от них отходят воло-
ски, выступающие в слой слизи.
У животных различают пишевию. половую,
охранительную, ориентировочную функции
обоняния.
Зрение
Функция зрения и строение глаза
Основная функция зрения состоит в различе-
нии яркости, цвета, формы, размеров наблю-
даемых объектов. Наряду с другими анализато-
рами зрение играет большую роль в регуляции
положения тела и в определении расстояния до
объекта.
Глаз
Глаза располагаются в глазничных впадинах
лицевой части черепа. Мышцы, прикрепляю-
щиеся к наружной поверхности глазного яблока,
обеспечивают его движение. К вспомогательным
защитным образованиям глаза гносятся веки С
ресницами и слезная железа.
Форму глазного яблока определяет наружная
белочная оболочка глаза — склера, спереди пере-
ходящая в прозрачную роговицу. Под ней нахо-
дится сосудистая оболочка. Спереди сосудистая
оболочка переходит в радужную оболочку, регу-
лирующую размер зрачка. Самый внутренний
слой — сетчатка, состоящая из фоторецеп-
тивных клеток — колбочек и палочек.
Схема строения глаза: А — Б — оптическая ось,
1 — роговица, 2 — сосудистая оболочка, 3 — радужная
оболочка, 4 — хрусталик, б — пигментная оболочка,
в — сетчатка, 7 — белочная оболочка, 8 — зрительный
нерв, 9 — стекловидное тело
В месте проекции на сетчатке оптической оси
глаза располагается область наилучшего виде-
ния — желтое пятно, сформированное колбоч-
ками. Участок сетчатки, где сходятся отростки
чувствительных нейронов, образующих зритель-
ный нерв, лишен палочек и колбочек. Это место
называется слепым пятном. Пространство между
роговицей и хрусталиком заполнено жидкостью.
Хрусталик расположен позади зрачка и прилега-
ет к радужке. К нему подходит ресничная мыш-
ца, которая изменяет его кривизну.
Глазное яблоко наполнено стекловидным те-
лом. Это бесцветная прозрачная масса, по конси-_
стенции напоминающая студень.
Анатомия и физиология человека
612
Глаз человека пропускает и преломляет лишь
лучи с длиной волны от 400 до 760 мкм. Все пре-
ломляющие среды глаза, начиная с роговицы, по-
глощают ультрафиолетовые лучи. В глазу имеют-
ся две преломляющие среды — роговица и хрус-
талик. Благодаря изменению кривизны хруста-
лика получается четкое представление о наблю-
даемых объектах.
Приспособление глаза к видению различно
удаленных предметов называется аккомодацией.
При аккомодации сокращаются мышцы, которые
Изменяют кривизну хрусталика. При постоянной
Избыточной кривизне хрусталика световые лучи
преломляются перед сетчаткой и в результате
возникает близорукость. Если же кривизна хрус-
талика недостаточна, то световые лучи фокуси-
руются за сетчаткой и возникает дальнозоркость.
Светочувствительный аппарат глаза. Вос-
приятие света начинается с возбуждения фоторе-
цепторов — колбочек и палочек, которому пред-
шествуют специфические фотохимические реак-
ции. В колбочках и палочках находятся свето-
чувствительные пигменты. Функция колбочек
заключается в восприятии цвета. Более чувстви-
тельны к свету палочки: они могут обеспечивать
зрение при слабом освещении.
От избыточной освещенности глаз предохра-
няется путем изменения диаметра зрачка. Поми-
мо этого сетчатка сама способна компенсировать
увеличение яркости: существуют колбочки и па-
лочки,' функционирующие в разных диапазонах
яркостей, происходят перестройка рецепторных
областей, фотохимические сдвиги и т. д.
Слух
Человеческое ухо способно воспринимать зву-
ки частотой от 20 до 20000 Гц. Слуховой анали-
затор человека наиболее чувствителен к звукам с
частотой 2000 — 4000 Гц. Физически звуки ха-
рактеризуются частотой (числом периодических
колебаний в секунду) и силой (амплитудой коле-
баний). Физиологически этому соответствуют вы-
сота звука и его громкость. Третья характеристи-
ка — звуковой спектр, т. е. состав дополнитель-
ных периодических колебаний (обертонов), воз-
никающих наряду с основной частотой и превы-
шающих его. Звуковой спектр выражается тем-
бром звука.
Строение органа слуха
Орган слуха состоит из наружного, среднего н
внутреннего уха.
Детали строения уха человека: А — слуховые косточки
среднего уха, Б — внутреннее ухо; 1 — молоточек,
2 — наковаленка, 3 — стремечко, 4 — барабанная пере-
понка, б — улитка, 6 — круглый мешочек, 7 — оваль-
ный мешочек, 8—10 — полукружные каналы
К нарижноми уху относятся слуховая рако-
вина и наружный слуховой проход. У человека
ушные раковины имеют небольшое значение, у
животных их подвижность обеспечивает лучшую
ориентировку по отношению к источнику звука.
К среднему уху относятся евстахиева труба
и три мелкие косточки — молоточек, наковальня
и стремечко. Молоточек соединен с барабанной
перепонкой, а стремечко — с мембраной овально-
го окна, разграничивающего среднее и внутреннее
ухо. Эти косточки образуют систему рычагов, ко-
торые преобразуют колебания воздуха в колеба-
ния жидкости, заполняющей внутреннее ухо.
Внутреннее ухо состоит из сложной системы
сообщающихся между собой каналов и полостей,
называемой лабиринтом. Часть лабиринта пред-
ставлена улиткой — спирально закрученной
трубкой. Улитка состоит из трех каналов, разде-
ленных двумя эластичными тонковолокнисты-
ми мембранами. Внутри каналов находится жид-
кость. Овальное окно располагается у основания
одного из этих каналов. У основания другого ка-
нала находится закрытое перепонкой отверстие —
круглое окно, которое ведет в среднее ухо. На
основной мембране расположены рецепторы слу-
ха — кортиев орган, состоящий из рецепторных
клеток с выступающими над ними волосками.
Над рецепторными клетками нависает другая
мембрана — покровная. Колебания мембраны
овального окна передаются жидкости, находя-
щейся в каналах. Колебания жидкости воспри-
нимаются эластичными волокнами основной мем-
браны и, следовательно, рецепторными клетками.
При соприкосновении этих клеток с покровной мем-
браной в них возникают импульсы, которые по слу-
ховому нерву достигают подкорковых образований и
далее поступают в височную область коры.
ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ
ПРЕДМЕТ БИОЛОГИИ
Биология — наука о жизни. «Жизнь есть
способ существования белковых тел, существен-
ным моментом которого является постоянный об-
мен веществ с окружающей их природой, причем
с прекращением этого обмена веществ прекра-
щается и жизнь, что приводит к разложению
белка».
Уровни организации живой материи
1. Молекулярный. Любая живая система
проявляется на уровне взаимодействия биологи-
ческих макромолекул.
2. Субклеточный. Внутриклеточные процессы
протекают в специализированных органоидах.
3. Клеточный. Клетка — структурная и
функциональная единица, а также единица раз-
множения и развития всех живых организмов,
обитающих на Земле.
4. Организменный. Организм представляет
собой целостную одноклеточную или многокле-
точную живую систему, способную к самостоя-
тельному существованию.
5. Популяционно-видовой. Вид — совокуп-
ность особей, сходных по структурно-функци-
ональной организации, имеющих одинаковый
кариотип И единое происхождение, занимающих
определенный ареал обитания, свободно скрещи-
вающихся между собой И дающих плодовитое по-
томство.
6. Биогеоценотический. Биогеоценоз — сово-
купность организмов разных видов И различной
сложности организации со всеми факторами
конкретной среды их обитания — компонентами
атмосферы, гидросферы и литосферы.
7. Биосферный. Биосфера — самый высокий
уровень организации жизни на нашей планете. В
ней выделяют живое вещество — совокупность
всех живых организмов, неживое, или косное,
вещество и биокосное вещество.
17 —782
Критерии живых систем
1. Метаболизм. Все живые организмы спо-
собны к обмену веществ с окружающей средой;
смысл биотических круговоротов — преобразова-
ние веществ.
2. Репродукция, или самовоспроизведение.
Размножение — это свойство организмов воспро-
изводить себе подобных.
3. Наследственность. Наследственность —
способность организмов передавать свои призна-
ки, свойства и особенности развития из поколе-
ния в поколение.
4. Изменчивость. Изменчивость — это спо-
собность организмов приобретать новые признаки
и свойства.
5. Рост и развитие. Развитие живой формы
существования материи представлено индивиду-
альным развитием, или онтогенезом, и историче-
ским развитием, или филогенезом*
6. Раздражимость. Способность живых орга-
низмов избирательно реагировать на внешние
воздействия.
7. Дискретность. Жизнь на Земле прояв-
ляется в виде дискретных форм. Отдельный ор-
ганизм или иная биологическая система (вид
и др.) состоит из отдельных, но тесно связанных
И взаимодействующих между собой частей,
образующих структурно-функциональное един-
ство.
8. Авторегуляция. Способность живых орга-
низмов, обитающих в непрерывно меняющихся
условиях окружающей среды, поддерживать по-
стоянство своего химического состава и интен-
сивность течения физиологических процессов —
гомеостаз.
9. Ритмичность. Периодические изменения
интенсивности физиологических функций и фор-
мообразовательных процессов с различными пе-
риодами колебаний (от нескольких секунд до года
и столетия).
Общая биология
514
ХИМИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТКИ.
МЕТАБОЛИЗМ
Элементный состав
Первую группу — около 98% массы клетки —
образуют четыре элемента: Н, О, С и N. Их назы-
вают макроэлементами. Это главные компонен-
ты всех органических соединений. Вместе с двумя
элементами второй группы — S и Р, являю-
щимися необходимыми составными частями мо-
лекул биологических полимеров — белков и нук-
леиновых кислот, их часто называют биоэле-
ментами. В меньших количествах в состав
клетки входят 6 элементов: калий и натрий,
кальций и магний, железо и хлор. Na, К и Cl
обеспечивают проницаемость клеточных мембран
Для различных веществ и проведение импульса по
нервному волокну. Са и Р участвуют в формиро-
вании межклеточного вещества костной ткани,
определяя прочность кости. Кроме того, Са —
один из факторов, от которых зависит нормаль-
ная свертываемость крови. Fe входит в состав ге-
моглобина — белка эритроцитов, участвующего в
Переносе кислорода от легких к тканям. Mg в
клетках растений включен в хлорофилл — пиг-
мент, обусловливающий фотосинтез, а у живот-
ных входит в состав биологических катализато-
ров — ферментов, участвующих в биохимических
превращениях.
Микроэлементы. Zn, Си, J, F и др. Содер-
жатся в клетке в очень малых количествах. Об-
щий их вклад в массу клетки всего 0,02%. Zn
входит в молекулу гормона поджелудочной желе-
зы — инсулина, который участвует в регуляции
обмена углеводов, a J — необходимый компонент
Тироксина — гормона щитовидной железы, регу-
лирующего интенсивность обмена веществ всего
организма в целом и его рост в процессе разви-
тия. Несмотря на малое количество этих элемен-
тов, входящих в вещества клеток и тканей значе-
ние их велико.
Неорганические компоненты клетки
Вода содержится в живых организмах в пре-
делах от 10% до 90%.
Роль воды. Основа внутренней среды. В ре-
зультате дипольного характера структуры воды
ионы быстро вступают в химические реакции.
Вода — растворитель. Полярность молекул и спо-
собность образовывать водородные связи делают
воду хорошим растворителем для огромного ко-
личества неорганических и органических ве-
ществ. В качестве растворителя вода обеспечивает
как поступление веществ в клетку, так и удале-
ние из нее продуктов жизнедеятельности. Вода —
продукт реакций и реагент. Под действием неко-
торых ферментов вода вступает в реакции гидро-
лиза, т. е. реакции, при которых к свободным ва-
лентностям различных молекул присоединяются
группы ОН- или Н+ воды. Теплорегуляция. За
счет хорошей теплопроводности и большой теп-
лоемкости воды, при изменении температуры
окружающей среды, внутри клетки температура
остается неизменной.
Минеральные соли. Большая часть неоргани-
ческих веществ клетки находится в виде солей —
либо диссоциированных на ионы, либо в твердом
состоянии. Среди первых большое значение
имеют катионы К+, Na+, Са2+, которые обеспечи-
вают раздражимость. От концентрации солей
внутри клетки зависят буферные свойства клет-
ки. Буферностью называется способность клетки
поддерживать слабощелочную реакцию своего со-
держимого на постоянном уровне. Буерные рас-
творы характеризуются тем, что образование в
процессе обмена веществ небольших количеств
кислоты или щелочи не оказывает влияния на
значения pH вследствие образования соединений
с карбонатами, фосфатами или органическими
молекулами. Нерастворимые минеральные соли
входят в состав межклеточного вещества костной
ткани, в раковины моллюсков.
Органические соединения
Белки — линейные нерегулярные биологиче-
ские полимеры, мономерами которых являются
аминокислоты. Аминокислоты — амфотерные
органические соединения, в состав которых вхо-
дит кислотная — карбоксильная группа, основ-
ная — аминогруппа и радикал.
R
H2N —сн—соон
Структура белков. Первичная стриктура
представляет собой определенную последователь-
ность аминокислот в полипептидной цепи; ами-
нокислоты связаны друг с другом пептидными
связями, возникающими между углеродом кар-
боксильной группы одной и азотом аминогруппы
последующей аминокислоты.
R1 О Н R2
h2n — сн — с — n — сн — соон + H2O
515
БИОЛОГИЯ
Вторичная структура — спираль, образован-
ная полипептидной цепью, которая удерживается
водородными связями. Третичная стриктура —
глобула, в которую сворачивается спираль; удер-
живается: дисульфидными, ионными, гидрофоб-
ными и водородными связями. Четвертичная
стриктура — структурно-функциональный ком-
плекс белковых молекул, обладающих третичной
структурной организацией. Свойства белков: во-
дорастворимость, наличие большого поверхност-
ного заряда, буферные свойства, де- и ренатура-
ция.
Функции: каталитическая — все ферменты,
ускоряющие процессы метаболизма в организме
белковой природы; пластическая, регуляторная,
сигнальная (рецепторы), транспортная, двига-
тельная, защитная (антитела) и энергетическая
(17,6 кДж).
Углеводы, или сахариды. — органические
вещества с общей формулой Сп(Н2О)га. Прос-
тые углеводы называются моносахаридами
[Cn(H2O)nJ. В зависимости от (числа атомбв угле-
рода в молекуле моносахариды называются трио-
зами — 3 атома, тетрозами — 4, пентозами — Б
или гексозами — 6. Если в одной молекуле объ-
единяются два моносахарида, такое соединение
называют дисахаридом. Сложные углеводы, обра-
зованные многими моносахаридами, называются
полисахаридами. Мономером таких полисахари-
дов, как крахмал, гликоген, целлюлоза, является
глюкоза. Полисахариды представляют собой раз-
ветвленные (как правило) регулярные полимеры,
мономерами которых являются моносахариды.
Функции: пластическая, сигнальная (глико-
протеид), резервная, энергетическая (17,6 кДж).
Жиры (липиды} представляют собой эфиры
высокомолекулярных жирных кислот и трех-
атомного спирта глицерина. Жиры не растворя-
ются в воде, они гидрофобны. В клетках всегда
есть и другие сложные гидрофобные жироподоб-
ные вещества, называемые липоидами.
Н2С — О — Остаток жирной кислоты
I
НС — О — Остаток жирной кислоты
I
Н2С — О — Остаток жирной кислоты
Функции: пластическая (мембраны клеток) —
особое значение в этом отношении имеют фосфо-
липиды, у которых к глицерину вместо одного из
остатков жирных кислот, присоединена группи-
ровка, содержащая фосфор, фосфолипиды обра-
зуют двуслойную биологическую мембрану; рас-
творитель (витамины А, Е, D), резервная, энерге-
тическая (38,9 кДж).
Нуклеиновые кислоты
Нуклеиновые кислоты — линейные нерегу-
лярные биологические полимеры, мономерами
которых являются нуклеотиды. Нуклеотиды —
органические соединения, включающие азотистое
основание (аденин, тимин, гуанин, цитозин или
урацил), пентозу (рибозу или Дезоксирибозу) и
остаток фосфорной кислоты. Полинуклеотидная
цепь образуется благодаря соединению нуклеоти-
дов за счет фосфодиэфирных связей, образую-
щихся между пентозой одного и остатком фос-
форной кислоты последующего нуклеотида.
ДНК
ДНК представляет собой двухцепочечный био-
логический полимер, мономерами которого явля-
ются нуклеотиды, содержащие одно из азотистых
оснований (А, Т, Г или Ц), дезоксирибозу и оста-
ток фосфорной кислоты. Полинуклеотидные цепи
молекулы ДНК антипараллельны и соединены
друг с другом водородными связями по принципу
комплементарности. При этом против нуклеоти-
да, содержащего азотистое основание А из одной
цепи, всегда расположен нуклеотид, несущий азо-
тистое основание Т из другой цепи, а против азо-
тистого основания Г одной цепи — Ц из другой
полинуклеотидной цепи (рис. 1).
Рис. 1
17*
Общая биология
516
Двойная спираль, открытая в 1953 г. Уотсо-
ном и Криком, содержит шаг размером 3,4 нм,
включающем 10 пар комплементарно связанных
оснований (рис. 2).
Функции ДНК', хранение наследственной ин-
формации (генетический код — такая организа-
ция структуры молекул ДНК и РНК, при которой
последовательность нуклеотидов в них определяет
порядок аминокислот в полипептидной цепи), пе-
редача генетической информации из поколения в
поколение (редупликация — молекул ДНК перед
делением клеток, происходящая с абсолютной
точностью), передача информации о структуре
белков из ядра в цитоплазму (транскрипция,
происходящая по принципу матричного синтеза
молекулы и-РНК на одной из цепей ДНК).
РНК
РНК — одноцепочечный линейный нерегуляр-
ный биологический полимер, мономерами кото-
рого являются нуклеотиды, содержащие (аденин,
урацил, гуанин или цитозин), рибозу и остаток
фосфорной кислоты. и-РНК (информационная
РНК) — комплементарная копия участка молеку-
лы ДНК, несущая информацию о последователь-
ности аминокислот в конкретной белковой моле-
куле. р-РНК — рибосомальная РНК, входящая в
состав рибосом, участвующих в биосинтезе белка.
Т-РНК (транспортная РНК) — переносит опреде-
ленные аминокислоты к месту синтеза белка в
рибосомах. Генетические РНК — выполняют
роль носителя наследственной информации у не-
которых вирусов. Все виды РНК синтезируются в
ядре на матрице — на одной из цепей ДНК.
Генетический код.
Реализация наследственной информации
Генетический код — исторически сложив-
шаяся организация молекул ДНК и РНК, при ко-
торой последовательность нуклеотидов в них не-
сет информацию о последовательности аминокис-
лот в белковых молекулах. Свойства кода', три-
плетность (кодон), неперекрываемость (кодоны
следуют друг за другом), специфичность (один
кодон может определять в полипептидной цепи
только одну аминокислоту), универсальность (у
всех живых организмов один и тот же кодон об-
условливает включение в полипептид одну и ту
же аминокислоту), избыточность (для боль-
шинства аминокислот существует несколько ко-
донов). Триплеты, не несущие информации об
аминокислотах, являются — стоп триплетами,
обозначающими место начала синтеза и-РНК.
Биосинтез белков. Реализация наследствен-
ной информации. Транскрипция — перевод ин-
формации из последовательности кодонов ДНК в
последовательность кодонов и-РНК', происходит
путем матричного синтеза по принципу компле-
ментарности и-РНК на одной из цепей ДНК.
Трансляция — перевод информации из последова-
тельности кодонов и-РНК в последовательность
аминокислот полипептидной цепи; осуществляет-
ся путем подбора антикодонов Т-РНК к кодонам
и-РНК. При этом, если антикодон комплемента-
рен кодону, то аминокислота, принесенная такой
Т-РНК, включается в полипептидную цепь. Тран-
сляция осуществляется при участии рибосом, ко-
торые последовательно делают кодоны и-РНК до-
ступными для контакта с антикодонами Т-РНК.
днк
(кодоны)
И-РНК
(кодоны)
т-РНК
(антикодоны)
Полипептид
Рис. 3. Этапы реализации наследственной инфор-
мации при синтезе белка: I — транскрипция, II —
трансляция
517
БИОЛОГИЯ
Обмен веществ
и превращения энергии в клетке
Обменные процессы обеспечивают постоянство
внутренней среды организма — гомеостаз — не-
пременное условие жизнедеятельности в непре-
рывно меняющихся условиях существования. Со-
вокупность реакций биологического синтеза на-
зывается пластическим обменом: из веществ,
поступающих в клетку извне, образуются моле-
кулы, подобные соединениям клетки, т. е. проис-
ходит ассимиляция. Процессом, противополож-
ным синтезу, является диссимиляция — сово-
купность реакций расщепления. При расщепле-
нии высокомолекулярных соединений выделяется
энергия, необходимая для реакций биосинтеза —
энергетический обмен. При расщеплении глюко-
зы энергия выделяется поэтапно при участии ря-
да ферментов согласно итоговому уравнению:
CgHjoOe + 6O2 —► 6Н2О + 6СО2 + 2800 кДж.
Энергетический обмен подразделяют на три
этапа. Первый этап — подготовительный. На
этом этапе молекулы ди- и полисахаридов, жи-
ров, белков распадаются на мелкие молекулы —
глюкозу, глицерин и жирные кислоты, амино-
кислоты; крупные молекулы нуклеиновых кис-
лот — на нуклеотиды. На этом этапе выделяется
небольшое количество энергии, которая рассеи-
вается в виде теплоты.
Второй этап — бескислородный, или непол-
ный. Он называется также анаэробным
(гликолизом) или брожением. Образующиеся на
этом этапе вещества при участии ферментов под-
вергаются дальнейшему расщеплению. Например,
в мышцах в результате анаэробного дыхания
молекула глюкозы распадается на две молеку-
лы пировиноградной кислоты (С3Н4О3), которые
затем восстанавливаются в молочную кислоту
(СзНвОз). В реакциях расщепления глюкозы уча-
ствуют фосфорная кислота и АДФ. В суммарном
виде это выглядит так:
С6Н12О6 + 2Н3РО4 + 2АДФ ->
-> 2С3Н6О3 + 2АТФ + 2НоО.
У дрожжевых грибов молекула глюкозы без
участия кислорода превращается в этиловый спирт
и диоксид углерода (спиртовое брожение):
С6Н12О6 + 2Н3РО4 + 2АДФ -►
-> 2С2Н5ОН + 2СО3 + 2АТФ + 2Н2О.
У других микроорганизмов гликолиз может
завершаться образованием ацетона, уксусной
кислоты и т. д. Во всех случаях распад одной мо-
лекулы глюкозы сопровождается образованием
двух молекул АТФ. В ходе бескислородного рас-
щепления глюкозы в виде химической связи в
молекуле АТФ сохраняется 40% энергии, а
остальная рассеивается в виде теплоты.
Третий этап — стадия аэробного дыхания,
или кислородного расщепления. При доступе
кислорода к клетке образовавшиеся во время
предыдущего этапа вещества окисляются до ко-
нечных продуктов — НоО и СОч. Суммарное
уравнение аэробного дыхания выглядит так:
2С3Н6О3 + 6О2 + З6Н3РО4 + 36АДФ ->
-> 6СО2 + 6Н2О + 36Н2О + 36АТФ.
Однако значительное количество энергии об-
разуется и при фотосинтезе.
Хемосинтез. Некоторые бактерии, лишенные
хлорофилла, тоже способны к синтезу органиче-
ских соединений, при этом они используют
энергию химических реакций неорганических
веществ. Преобразование энергии химических ре-
акций в химическую энергию синтезируемых ор-
ганических соединений называется хемосинтезом.
Фотосинтез — образование органических
молекул из неорганических за счет использова-
ния энергии солнечного света. Состоит из двух
фаз — световой и темновой. В световой фазе
кванты света — фотоны — взаимодействуют с
молекулами хлорофилла, в результате чего эти
молекулы на очень короткое время переходят в
более богатое энергией «возбужденное» состояние.
Избыточная энергия части возбужденных моле-
кул преобразуется в теплоту или испускается в
виде света. Другая ее часть передается ионам во-
дорода Н+, всегда имеющимся в водном растворе.
Н2О -» Н* + ОН".
Образовавшиеся атомы водорода (Н*) непрочно
соединяются с органическими молекулами — пе-
реносчиками водорода. Ионы гидроксила ОН- от-
дают свои электроны другим молекулам и пре-
вращаются в свободные радикалы ОН*. Радикалы
ОН* взаимодействуют друг с другом, в результате
чего образуются вода и кислород:
4ОН -> О2 + 2Н3О.
Энергия света используется в световой фазе и
для синтеза АТФ из АДФ и фосфата без участия
кислорода: в хлоропластах образуется в 30 раз
больше АТФ, чем в митохондриях тех же расте-
ний с участием кислорода.
Общая биология
518
В комплексе химических реакций темновой
фазы ключевое место занимает связывание СО2. В
этих реакциях участвуют молекулы АТФ, синте-
зированные во время световой фазы, и атомы во-
дорода, Образовавшиеся в процессе фотолиза воды
и связанные с молекулами-переносчиками:
6СО2 + 24Н* -+ С6Н12О6 + 6Н2О.
Так энергия солнечного света преобразуется в
энергию химических связей сложных органиче-
ских соединений.
СТРОЕНИЕ КЛЕТКИ
Клетка представляет собой структурно-функ-
циональную единицу, а также единицу развития
всех живых организмов. Выделяют два уровня
клеточной организации: прокариотический и эу-
кариотический. Прокариотические организмы
очень просто устроены и не имеют ограниченного
оболочкой ядра. На этом основании их выделяют
в самостоятельное царство — Прокариот. Эука-
риотические организмы содержат ограниченное
оболочкой ядро.
Прокариотическая клетка
К прокариотам относят бактерии и сине-
зеленые водоросли (цианеи). Наследственный ап-
парат прокариот представлен одной кольцевой
молекулой ДНК, не образующей связей с белками
и содержащей по одной копии каждого гена —
гаплоидные организмы. В цитоплазме имеется
большое количество мелких рибосом; отсутствуют
или слабо выражены внутренние мембраны. Фер-
менты пластического обмена расположены диф-
фузно. Аппарат Гольджи представлен отдельными
пузырьками. Ферментные системы энергетиче-
ского обмена упорядочено расположены на внут-
ренней поверхности наружной цитоплазмати-
ческой мембраны. Снаружи клетка окружена
толстой клеточной стенкой. Многие прокариоты
способны к спорообразованию в неблагоприятных
условиях существования; при этом выделяется
небольшой участок цитоплазмы, содержащий
ДНК, и окружается толстой многослойной капсу-
лой. Процессы метаболизма внутри споры прак-
тически прекращаются. Попадая в благоприят-
ные условия, спора преобразуется в активную
клеточную форму. Размножение прокариот про-
исходит простым делением надвое.
Эукариотическая клетка
В эукариотической клетке выделяют две
основные части: ядро и цитоплазму.
Цитоплазма. В цитоплазме различают: цито-
лимфу, органоиды и включения. Цитолимфа —
жидкая фаза цитоплазмы, содержащая в раство-
ренном состоянии продукты жизнедеятельности
клеточных структур. Включения — структуры,
являющиеся нерастворимыми продуктами жиз-
недеятельности структур клетки (гранулы пиг-
мента); могут выполнять роль резерва питатель-
ных веществ (капли жира, глыбки гликогена,
зерна крахмала). Органоиды (органеллы) подраз-
деляют на мембранные и немембранные.
Мембранные органоиды: наружная цитоплаз-
матическая мембрана (НЦМ), эндоплазматиче-
ская сеть (ЭПС), аппарат Гольджи (АГ), лизосомы
(Л), митохондрии (М) и пластиды (П).
В основе строения всех мембранных органои-
дов лежит биологическая мембрана. Все мембра-
ны' имеют принципиально единый план строения
и состоят из двойного слоя фосфолипидов, в ко-
торый с различных сторон и на разную глубину
погружены белковые молекулы. Мембраны орга-
ноидов отличаются друг от друга лишь наборами
входящих в них белков.
НЦМ — отделяет содержимое клетки от окру-
жающей среды. С наружной стороны в НЦМ погру-
жены многочисленные белки и гликопротеиды, яв-
ляющиеся рецепторами клеточной поверхности и
выполняющие роль объединения отдельных клеток
в ткани у многоклеточных организмов; они образу-
ют гликокаликс. Функции ЦНМ: избирательный
активный транспорт веществ путем пино- и фагоци-
тоза, диффузии через поры, при помощи ферментов
переносчиков (полупроницаемость).
ЭПС — система каналов и полостей, образо-
ванных мембранами, занимающая центральное
положение в клетке вокруг ядра и составляющая
30—50% объема цитоплазмы. Различают гладкие и
гранулярные мембраны ЭПС. На гладких мембранах
идет биосинтез жиров и углеводов; на гранулярных
мембранах происходит синтез белков. ЭПС является
также внутриклеточной циркуляционной системой,
связывающей отделы клетки.
АГ — система крупных полостей (цистерн),
канальцев и пузырьков, образованная гладкими
мембранами. АГ тесно связан с каналами ЭПС; на
его мембранах происходит образование более
сложных органических соединений из веществ,
синтезированных в ЭПС, а также концентрация и
упаковка в мембранные пузырьки секрета. В АГ
образуются лизосомы.
519
БИОЛОГИЯ
Л — небольшие овальные тельца диаметром
около 0,4 мкм, окруженные мембраной. В лизо-
сомах находится около 30 различных ферментов,
способных расщеплять белки, нуклеиновые кис-
лоты, полисахариды, липиды и другие вещества.
М — энергетические станции клетки. М образо-
ваны двумя мембранами: наружной гладкой и внут-
ренней, образующей выросты — кристы (рис. 4).
Рис. 4. Схема строения митохондрии: 1 — наружная
мембрана; 2 — внутренняя мембрана; 3 — рибосомы;
4 — ДНК; б — кристы; б — включения; 7 — ферменты,
обеспечивающие синтез АТФ
На внутренней поверхности внутренней мем-
браны упорядоченно располагаются ферменты,
обеспечивающие синтез АТФ. Митохондрии со-
держат кольцевую молекулу ДНК и осуществля-
ют полуавтономный синтез белков.
Рис. б. Схема строения пластиды: 1 — наружная мем-
брана; 2 — внутренняя мембрана; 3 — тилакоид стромы;
4 — грана; б — тилакоид граны; б — ДНК; 7 — рибо-
сомы; 8 — зерно крахмала; 9 — зерна хлорофилла в ти-
лакоиде граны (б)
Увеличение числа М происходит за счет их деле-
ния, которому предшествует редупликация ДНК.
П — характерны для растительных клеток.
Различают три вида П: амилопласты (лейко-
пласты) — бесцветные, хлоропласты — зеленые
и хромопласты — окрашенные в красный и
оранжевый цвета. Все они имеют единый план
отроения и могут переходить друг в друга.
П образованы двумя мембранами: наружной
гладкой и внутренней, образующей выросты, или
перегородки, — тилакоиды стромы. На них
«монетными столбиками* расположены граны.
Граны состоят из отдельных мембранных образо-
ваний — тилакоидов граны. Тилакоиды граны
представляют собой уплощенные мембранные пу-
зырьки, внутри которых находятся молекулы
хлорофилла. П содержат кольцевую молекулу
ДНК, сходную с бактериальной хромосомой, и
осуществляют полуавтономный синтез белков на
находящихся в матриксе рибосомах. Увеличение
числа П происходит за счет их деления, которому
предшествует редупликация ДНК.
Немембранные органоиды', рибосомы (Р),
клеточный центр (КЦ), жгутики и реснички
(ЖиР) и цитоскелет.
Р представляют собой сферические частицы
диаметром 15,0—35,0 нм, состоящие из двух
субъединиц. Они содержат примерно равное ко-
личество белков и РНК. Рибосомы образуются в
ядре в зоне ядрышка. В цитоплазме они могут
располагаться свободно или быть прикрепленны-
ми к мембранам эндоплазматической сети. В за-
висимости от типа синтезируемого белка рибосо-
мы могут «работать» поодиночке или объеди-
няться в комплексы — полирибосомы. В таких
комплексах рибосомы связаны одной молекулой
и-РНК.
КЦ состоит из двух телец цилиндрической
формы, расположенных под прямым углом друг к
другу — центриолей. Стенка центриоли состоит
из 9 пучков, включающих по три микротрубочки
диаметром - 24 нм. Центриоли относятся к само-
воспроизводящимся органоидам цитоплазмы. От
центриолей начинается рост веретена деления
(ахроматинового веретена). Кроме этого, фермен-
ты клеточного центра принимают активное уча-
стие в процессе перемещения дочерних хромосом
к разным полюсам клетки в анафазе митоза.
ЖиР. Это органоиды движения, характерные
как для одноклеточных организмов (жгутиковые
и инфузории), так и для клеток многоклеточных
организмов (клетки некоторых эпителиев, спер-
Общая биология
520
матозоиды). Жгутики и реснички имеют общий
план строения (рис. 6). Большая часть органоида,
обращенная в сторону окружающей среды, пред-
ставляет собой цилиндр, стенку которого образу-
ют 9 пар микротрубочек; в центре расположены
две осевые микротрубочки. Эта часть полностью
или на большем протяжении покрыта участком
наружной цитоплазматической мембраны. В
основании органоидов, в наружном слое цито-
плазмы, расположено базальное (основное) тель-
це, в котором к каждой паре микротрубочек, обра-
зующих наружную часть жгутика или реснички,
прибавляется еще одна короткая микротрубочка.
Таким образом, базальное тельце оказывается обра-
зованным из девяти триад микротрубочек и имеет
сходство с центриолью. Движение жгутиков и рес-
ничек обусловлено скольжением микротрубочек
каждой пары друг относительно друга, при котором
затрачивается большое количество энергии в виде
АТФ.
Рис. 6. Схема строения жгутика: 1 — наружная часть
жгутика; 2 — поперечный разрез жгутика на уровне «б»;
3 — наружная цитоплазматическая мембрана; 4 — ба-
зальное тельце
Цитоскелет. Одной из отличительных осо-
бенностей эукариотической клетки является раз-
витие в ее цитоплазме скелетных образований в
виде микротрубочек и пучков белковых волокон.
Элементы цитоскелета тесно связаны с наружной
цитоплазматической мембраной и ядерной обо-
лочкой, образуют сложные переплетения в цито-
плазме. Опорные элементы цитоплазмы опреде-
ляют форму клетки, обеспечивают движение
внутриклеточных структур и перемещение всей
клетки.
Ядро — главная составная часть клетки. В
нем различают: кариоплазму, хроматин и яд-
рышки. Клеточное ядро содержит ДНК, т. е. ге-
ны, и благодаря этому выполняет две главные
функции: 1) хранения и воспроизведения генети-
ческой информации и 2) регуляции процессов об-
мена веществ, протекающих в клетке (рис. 7).
Рис. 7. Схема строения ядра: 1 — наружная мембрана;
2 — внутренняя мембрана ядерной оболочки; 3 — меж-
мембраииое пространство; 4 — ядрышко; б — хроматин;
6 — каналы ЭПС; 7 — рибосомы; 8 — пора ядериой
оболочки; область А представлена на рисунке 8
Кариоплазма — жидкая фаза ядра, в которой
в растворенном виде находятся продукты жизне-
деятельности ядерных структур.
Хроматин — наследственный материал клет-
ки; представляет собой глыбки, гранулы или сет-
чатые структуры.
Во время деления клетки молекулы ДНК спи-
рализуются и становятся видимыми как тонкие
длинные нити, а затем и как палочковидные
тельца.
Ядрышко — скопление р-РНК, рибосомаль-
ных белков и субъединиц рибосом, в основе кото-
рого лежит участок хромосомы, несущий ген,
определяющий структуру р-РНК (рис. 8).
Субъединицы
рибосом
Рис. 8
Хромосомы, кариотип. Хромосомы — само-
стоятельные ядерные структуры, имеющие плечи
621
БИОЛОГИЯ
и центромеру. Расположение центромеры опреде-
ляет три основных типа хромосом (рис. 9):
1) равноплечие — с плечами равной или почти
равной длины (А); 2) неравноплечие — с плечами
неравной длины (Б); 3) палочковидные — с одним
длинным и вторым очень коротким (В).
Рис. 9
Жизненный и митотический циклы.
Деление клеток
Жизненный цикл клетки представляет собой
Промежуток времени от момента возникновения
клетки в результате деления до ее гибели или до
последующего деления (рис. 10). Совокупность
последовательных и взаимосвязанных процессов в
период подготовки клетки к делению, а также на
протяжении самого митоза называется митоти-
ческим циклом. Митотический цикл подразде-
ляют на интерфазу и митоз.
Рис. 10
Интерйаза — период подготовки клеток к
делению включает: 1) пресинтетический — G1-
период (2п2с; 6—8 часов; синтез РНК и белков,
необходимых для редупликации ДНК), 2) син-
тетический — S-период (8—12 часов; редупли-
кация ДНК; в конце — 2п4с) и 3) постсинтети-
ческий период — 02-период (2п2с; 4—6 часов;
синтез РНК и белков, необходимых для обеспече-
ния процесса митоза; удвоение клеточного цен-
тра).
Митоз — это способ деления клеток, заклю-
чающийся в точном распределении генетического
материала между дочерними клетками. В резуль-
тате митоза обе дочерние клетки получают ди-
плоидный набор хромосом (рис. 11).
В профазе (А) увеличивается объем ядра,
хромосомы становятся видимыми вследствие спи-
рализации, по две центриоли расходятся к по-
люсам клетки. Между полюсами протягиваются
нити ахроматинового веретена — формируется
аппарат, обеспечивающий расхождение хромосом
к полюсам клетки. В конце профазы ядерная
оболочка распадается. После распада ядерной
оболочки хромосомы свободно и беспорядочно
лежат в цитоплазме.
В метафазе (В) спирализация хромосом до-
стигает максимума и укороченные хромосомы
устремляются к экватору клетки, располагаясь на
равном расстоянии от полюсов.
Центромерные участки хромосом при этом
лежат строго в одной плоскости — в плоскости
экватора, а плечи сестринских хроматид свободно
расположены в цитоплазме. Митотическое вере-
тено уже полностью сформировано и состоит из
нитей, соединяющих полюса с центромерами
хромосом. Отчетливо видно, что хромосомы со-
стоят из двух хроматид, соединенных только в
области центромеры.
В анафазе (С) центромера каждой из хромо-
сом разделяется, и с этого момента сестринские
хроматиды становятся самостоятельными дочер-
ними хромосомами. Нити веретена, прикреплен-
ные к центромерам, тянут хромосомы к полюсам
клетки, а плечи хромосом при этом пассивно сле-
дуют за центромерой. Таким образом, в анафазе
хроматиды удвоенных еще в интерфазе хромосом
становятся самостоятельными дочерними хромо-
сомами и расходятся к разным полюсам клетки.
Общая биология
522
Телофаза. (D) Хромосомы, собравшиеся у по-
люсов, деспирализуются и становятся плохо ви-
димыми. Из мембранных структур цитоплазмы
образуется ядерная оболочка. В клетках живот-
ных цитоплазма делится путем перетяжки тела
клетки на две меньших размеров, каждая из кото-
рых содержит один диплоидный набор хромосом.
Биологическое значение митоза огромно.
Постоянство строения и правильность функцио-
нирования органов и тканей многоклеточного ор-
ганизма было бы невозможным без сохранения
одинакового набора генетического материала в
бесчисленных клеточных поколениях. Митоз
обеспечивает такие важные моменты жизнедея-
тельности, как эмбриональное развитие, рост,
восстановление органов и тканей после поврежде-
ния (репаративная регенерация), поддержание
структурной целостности тканей при постоянной
утрате клеток в процессе их функционирования
(замещение погибших эритроцитов, слущи-
вающихся клеток кожи, эпителия кишечника и
пр. — физиологическая регенерация).
Клеточная теория
Основные положения клеточной теории: 1) клет-
ка является структурно-функциональной едини-
цей, а также единицей развития всех живых ор-
ганизмов; 2) клеткам присуще мембранное строе-
ние; 3) ядро — главная составная часть клетки;
4) клетки размножаются только делением; 5) кле-
точное строение организма — свидетельство того,
что растения и животные имеют единое проис-
хождение.
РАЗМНОЖЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ОРГАНИЗМОВ
Размножение организмов
Известны различные формы размножения, но
все они могут быть объединены в два типа — по-
ловое и бесполое.
Половым размножением называют смену по-
колений и развитие организмов на основе специа-
лизированных — половых — клеток, образую-
щихся в половых железах. Бесполое размножение
характеризуется тем, что новая особь развивается
из неполовых, соматических (телесных) клеток.
Бесполое размножение
Многие простейшие размножаются путем обыч-
ного митотического деления клетки. Другим
одноклеточным животным, например малярий-
ному плазмодию (возбудителю малярии), свой-
ственно спорообразование. Оно заключается в
том, что клетка распадается на большое число
особей, равное количеству ядер, заранее образо-
ванных в родительской клетке в результате много-
кратного деления ее ядра. Многоклеточные орга-
низмы также способны к спорообразованию.
Как у одноклеточных, так и у многокле-
точных организмов способом бесполого размно-
жения служит также почкование. Например, у
дрожжевых грибов и некоторых инфузорий. У
многоклеточных (пресноводная гидра) почка со-
стоит из группы клеток обоих слоев стенки тела.
У многоклеточных животных бесполое размноже-
ние осуществляется также путем деления тела на
две части (медузы, кольчатые черви) или же пу-
тем фрагментации тела на несколько частей
(плоские черви, иглокожие). У растений широко
распространено вегетативное размножение, т. е.
размножение частями тела: черенками, усами,
клубнями.
Половое размножение
Половым называется размножение, при кото-
ром преемственность поколений и увеличение
численности особей осуществляется с помощью
специализированных половых клеток — гамет.
Половое размножение имеет очень большие эво-
люционные преимущества по сравнению с беспо-
лым. Это обусловлено тем, что генотип потомков
возникает путем комбинации генов, принадле-
жащих обоим родителям. В результате повы-
шаются возможности организмов в приспособле-
нии к условиям окружающей среды. Сущность
полового размножения заключается в объедине-
нии в наследственном материале потомка генети-
ческой информации из двух разных источни-
ков — родителей. При партеногенезе, когда раз-
витие нового организма происходит только из
яйцеклетки, в ней возникает новая комбинация
генов в результате кроссинговера и независимого
комбинирования хромосом.
Развитие половых клеток (гаметогенез)
В половых железах развиваются половые
клетки — гаметы. В процессе образования поло-
вых клеток — как сперматозоидов, так и яйце-
клеток — выделяют ряд стадий.
Период размножения
Первичные половые клетки делятся путем ми-
тоза, в результате чего увеличивается их количе-
ство.
528
БИОЛОГИЯ
Период роста
У незрелых мужских гамет он выражен нерез-
ко. Их размеры увеличиваются незначительно.
Овоциты увеличиваются в размерах иногда в сот-
ни, а чаще в тысячи и даже миллионы раз. В
конце периода роста — в интерфазе-1 — проис-
ходит редупликация ДНК (2п4с).
Период созревания, или мейоз
Мейоз включает два следующих друг за дру-
гом деления.
Первое мейотическое деление — редукционное
(рис. 12), т. к. во время этого деления происходит
уменьшение (редукция) числа хромосом в два ра-
за и образуются гаплоидные клетки (1п2с).
Профаза - Н Метафаза - II Анафаза - II Телофаза - II
Рис. 12
Профаза-1. Идет спирализация ДНК; хромо-
сомы становятся видимыми как тонкие длинные
нити. Происходит конъюгация гомологичных
хромосом. Конъюгацией называют процесс точно-
го и тесного сближения гомологичных хромосом,
при котором каждая точка одной хромосомы со-
вмещается с соответствующим локусом другой
гомологичной хромосомы. В результате этого об-
разуются биваленты (тетрады). В дальнейшем
между гомологичными хромосомами может про-
изойти кроссинговер — обмен гомологичными
участками. Обмениваются участками две рядом ле-
жащие несестринские хроматиды; в результате та-
кого обмена все четыре хроматиды, составляющие
бивалент, оказываются генетически различными.
Метафаза-I. Спирализация хромосом дости-
гает максимума и биваленты выстраиваются по
экватору клетки; к центромерам гомологичных
хромосом присоединяются нити веретена деления.
Анафаза-I. Гомологичные хромосомы из би-
валентов начинают движение к различным по-
люсам клетки; из каждого бивалента одна гомо-
логичная хромосома устремляется к одному, а
вторая к противоположному полюсу.
Телофаза-I. Из каждой пары гомологичных
хромосом в дочернюю клетку попадает только
одна. Число хромосом уменьшается в два раза,
хромосомный набор становится гаплоидным.
Однако каждая хромосома состоит из двух хро-
матид, т. е. по-прежнему содержит удвоенное ко-
личество ДНК и, следовательно, хромосомный на-
бор клетки после завершения первого мейотиче-
ского деления будет 1п2с. В телофазе-I на непро-
должительное время образуется ядерная оболочка.
Поскольку отдельные хромосомы гаплоидных
дочерних клеток продолжают оставаться удвоен-
ными, во время интерфазы между первым и вто-
рым делениями мейоза редупликации ДНК не
происходит. Клетки, образовавшиеся в результате
1-го деления созревания, отличаются по составу
отцовских и материнских хромосом и, следова-
тельно, по набору генов.
Второе мейотическое деление — уравнитель-
ное. Биологический смысл второго мейотического
деления заключается в том, что количество ДНК
приводится в соответствие хромосомному набору.
Второе деление мейоза в общем протекает так
же, как обычное митотическое деление, с той
лишь разницей, что делящаяся клетка гаплоидна
(1п2с).
В анафазе-П центромеры, соединяющие сест-
ринские хроматиды в каждой хромосоме, делят-
ся, и как в митозе, с этого момента они становят-
ся самостоятельными дочерними хромосомами и
начинают движение к разным полюсам клетки.
С завершением тело фазы-1 I заканчивается и
весь процесс мейоза: из исходной первичной по-
ловой клетки образовались четыре гаплоидные
клетки с хромосомным набором Inlc. При спер-
матогенезе все эти клетки в дальнейшем преобра-
зуются в сперматозоиды, а при овогенезе образу-
ется лишь одна яйцеклетка и три маленьких ре-
дукционных тельца, которые вскоре погибают.
Общая биология
524
Рис. 13
Период формирования
Формирование характерно только для сперма-
тогенеза и состоит в образовании
(рис. 13). Сущность образования
сперматозоида заключается в
приобретении клетками опреде-
ленной формы и размеров, соот-
ветствующих их специфической
функции.
Функция сперматозоидов со-
стоит в доставке в яйцеклетку ге-
нетической информации и стиму-
ляции ее развития. В связи с этим
после завершения мейоза половая
клетка подвергается и глубокой
перестройке. Аппарат Гольджи
располагается на переднем конце
головки, преобразуясь в концевое
тельце — акросому, выделяющую
ферменты, растворяющие мембра-
ну яйца.
Митохондрии компактно упа-
ковываются вокруг появившегося
жгутика, образуя шейку. Сфор-
мированный сперматозоид содер-
жит также центриоль.
Осеменение и оплодотворение
Осеменением называют выделение самцом се-
менной жидкости на кладку яиц или введение ее
в половые пути самки. Большинству водных жи-
вотных и организмам, размножение которых не-
разрывно связано с водой, свойственно внешнее
осеменение. Эти животные в период размножения
выделяют половые продукты — яйцеклетки и
сперматозоиды — в воду, где происходит оплодо-
творение. У животных, обитающих на суше, раз-
виваются наружные половые органы, обеспечи-
вающие перенос семенной жидкости из половых
путей самца в половые пути самки, где и насту-
пает оплодотворение. Это внутреннее осеменение.
При осеменении всегда выделяется большое количе-
ство сперматозоидов.
Оплодотворение представляет собой процесс
слияния сперматозоида с яйцеклеткой, в резуль-
тате чего возникает зигота.
сперматозоида
Индивидуальное развитие организмов
(онтогенез)
Онтогенезом называют совокупность процес-
сов, протекающих в организме с момента образо-
вания зиготы до смерти. Его подразделяют на два
этапа: эмбриональный и постэмбриональный.
Эмбриональный период
Эмбриональным считают период зародышевого
развития с момента образования зиготы до выхода
из яйцевых оболочек или рождения. В процессе за-
родышевого развития эмбрион проходит стадии
дробления, гаструляции, первичного органогенеза и
дальнейшей дифференцировки органов и тканей.
Дробление. Дроблением называют процесс обра-
зования многоклеточного однослойного зародыша —
бластулы. Для дробления характерно: 1) деление
клеток путем митоза; 2) очень короткий митотиче-
ский цикл; 3) бластомеры не дифференцированы и в
них не используется наследственная информация;
4) бластомеры не растут; 5) цитоплазма зиготы не
перемешивается и не перемещается.
. „ Меридиальные
Анимальныи полюс плоскости
Вегетативный полюс
Экваториальная
плоскость Анимальная
Вегетативная
половина
32 бластомера
(морула)
Анимальный полюс
Вегетативный полное
Бластула
Рис. 14. Полное и равномерное дробление
Ланиетник (рис. 14). Первая борозда дробле-
ния проходит в меридиональной плоскости, сое-
диняющей оба полюса — вегетативный и ани-
мальный, и делит зиготу на две одинаковые
клетки. Это стадия двух бластомеров. Вторая бо-
525
БИОЛОГИЯ
розда также меридиональна, но перпендикулярна
первой. Она разделяет оба бластомера, возникших
в результате первого деления, надвое — образу-
ются четыре сходных бластомера. Следующая,
третья, борозда дробления — широтная. Она про-
легает несколько выше экватора и делит все че-
тыре бластомера сразу на восемь клеток. В даль-
нейшем борозды дробления чередуются. По мере
увеличения числа клеток деление их становится
неодновременным. Бластомеры все дальше и
дальше отходят от центра зародыша, образуя по-
лость. В конце дробления зародыш принимает фор-
му пузырька со стенкой, образованной одним слоем
клеток, тесно прилегающих друг к другу. Внутрен-
няя полость зародыша, первоначально сообщав-
шаяся с внешней средой через щели между бласто-
мерами, в результате их плотного смыкания стано-
вится совершенно изолированной. Эта полость носит
название первичной полости тела — бластоцеля. За-
вершается дробление образованием однослойного
многоклеточного зародыша — бластулы.
Растру ляция. Гаструляцией называют процесс
образования двуслойного зародыша гаструлы. За-
родыш на этой стадии состоит из явно разделен-
ных пластов клеток, так называемых зародыше-
вых листков', наружного, или эктодермы и внут-
реннего, или энтодермы. Для гаструляции харак-
терно: 1) перемещение клеточных масс; 2) начало
использования наследственного материала клеток
зародыша и появление первых признаков диффе-
ренцировки клеток; 3) клеточное деление выра-
жено слабо; 4) появление первых тканей.
Рис. 16, а. Продольный разрез гаструлы ланцетника:
1 — бластопор, 2 — гастральная полость, 3 — спинная
губа, 4 — брюшная губа, б — боковая губа бластопора
У ланцетника гаструляция осуществляется пу-
тем впячивания части стенки бластулы в первич-
ную полость тела (рис. 15 а, 15, б). При этом
клетки вегетативного полюса бластулы дают на-
чало энтодерме, а клетки анимального полюса —
эктодерме. Вход в гаструлу является первичным
ртом — бластопором.
Рис. 16, б. Поперечный разрез бластулы ланцетника:
1 — зачаток нервной системы, 2 — зачаток кожной эк-
тодермы, 3 — зачаток хорды, 4 — зачаток кишки, 5 —
зачаток мезодермы
Первичный органогенез. После завершения
гаструляции у зародыша образуется комплекс
осевых органов: нервная трубка, хорда, кишечная
трубка. У ланцетника эктодерма спинной стороной
прогибается по средней линии, превращаясь в жело-
бок, а эктодерма, расположенная справа и слева от не-
го, начинает нарастать на его края. Желобок — за-
чаток нервной системы — погружается под экто-
дерму, и края его смыкаются. Образуется нерв-
ная трубка. Вся остальная эктодерма — зачаток
кожного эпителия. На этой стадии зародыш но-
сит название нейрулы (рис. 16). Спинная часть
энтодермы, располагающаяся непосредственно
под нервным зачатком, обособляется от остальной
энтодермы и сворачивается в плотный тяж —
хорду. Из оставшейся части энтодермы разви-
вается мезодерма и эпителий кишечника.
Рис. 16. Поперечный разрез нейрулы: 1 — нервная труб-
ка, 2 — хорда, 3 — мезодерма, 4 — кишечная трубка,
б — просвет кишки
Общая биология
626
Дальнейшая дифференцировка клеток заро-
дыша приводит к возникновению многочислен-
ных производных зародышевых листков — орга-
нов и тканей.
Дифференцировка, или дифференцирова-
ние, — это процесс возникновения и нарастания
структурных и функциональных различий между
отдельными клетками и частями зародыша. С
морфологической точки зрения, дифференциро-
вание выражается в том, что образуются
несколько сотен типов клеток специфического
строения, отличающихся друг от друга. С биохи-
мической точки зрения, специализация клеток
заключается в синтезе определенных белков,
свойственных только данному типу клеток. Био-
химическая специализация клеток обеспечивает-
ся дифференциальной активностью генов, т. е. в
клетках разных зародышевых листков — зачат-
ков определенных органов и систем — начинают
функционировать разные группы генов. При
дальнейшей дифференцировке клеток, входящих
в состав зародышевых листков, из эктодермы об-
разуются: нервная система, органы чувств, эпите-
лий кожи, эмаль зубов; из энтодермы — эпите-
лий средней кишки, пищеварительные железы —
печень и поджелудочная железа, епителий жабр
и легких; из мезодермы — мышечная ткань, сое-
динительная ткань, кровеносная система, почки,
половые железы и др. У разных видов животных
одни и те же зародышевые листки дают начало
одним и тем же органам и тканям. Это значит,
что они гомологичны.
Гомология зародышевых листков подавляю-
щего большинства животных — одно из доказа-
тельств единства животного мира.
Эмбриональная индукция. Эмбриональную
индукцию можно определить как явление, при
котором в процессе эмбриогенеза один зачаток
влияет на другой, определяя путь его развития,
и, кроме того, сам подвергается индуцирующему
воздействию со стороны первого зачатка.
Постэмбриональный период развития
В момент рождения или выхода организма из
яйцевых оболочек заканчивается эмбриональный
и начинается постэмбриональный период раз-
вития. Постэмбриональное развитие может быть
прямым или непрямым и сопровождаться пре-
вращением (метаморфозом). При прямом разви-
тии из яйцевых оболочек или из тела матери вы-
ходит организм небольших размеров, но в нем
заложены все основные органы, свойственные
взрослому животному (пресмыкающиеся, птицы,
млекопитающие). Пост-эмбриональное развитие у
этих животных сводится в основном к росту и
половому созреванию — дорепродуктивный пери-
од; размножению — репродуктивный период и
старению — пострепродуктивный период.
При развитии с метаморфозом из яйца выхо-
дит личинка, обычно устроенная проще взрослого
животного, со специальными личиночными орга-
нами, отсутствующими во взрослом состоянии.
Личинка питается, растет и со временем личи-
ночные органы заменяются органами, свойствен-
ными взрослым животным. При неполном мета-
морфозе замена личиночных органов происходит
постепенно, без прекращения активного питания
и перемещения организма (саранча, амфибии).
Полный метаморфоз включает стадию куколки,
в которой личинка преобразовывается во взрослое
животное — имаго (бабочки).
Значение метаморфоза'. 1) личинки могут
самостоятельно питаться и растут, накапливая
клеточный материал для формирования постоян-
ных органов, свойственных взрослым животным,
2) свободноживущие личинки прикрепленных
или паразитических животных играют важную
роль в расселении вида, в расширении ареала их
обитания, 3) смена образа жизни или среды оби-
тания в процессе индивидуального развития в ре-
зультате того, что личиночные формы некоторых
животных живут в иных условиях и имеют дру-
гие источники питания, чем взрослые особи,
снижает интенсивность борьбы за существование
внутри вида.
Сходство зародышей и эмбриональная
дивергенция признаков
Закон зародышевого сходства К. Бэра:
«Эмбрионы обнаруживают, уже начиная с самых
ранних стадий, известное общее сходство в пре-
делах типа». Сходство зародышей разных систе-
матических групп свидетельствует об общности
их происхождения. В дальнейшем в строении за-
родышей проявляются признаки класса, рода,
вида и, наконец, признаки, характерные для
данной особи. Расхождение признаков зародышей
в процессе развития называется эмбриональной
дивергенцией и объясняется историей развития
данного вида, отражая эволюцию той или иной
систематической группы животных. Это нашло
отражение в сформулированном Ф. Мюллером и
Э. Геккелем в XIX в. биогенетическом законе:
«онтогенез (индивидуальное развитие) каждой особи
есть краткое и быстрое повторение филогенеза
527
БИОЛОГИЯ
(исторического развития) вида, к которому эта
особь относится». Большой вклад в развитие
биогенетического закона внес российский ученый
акад. А. Н. Северцов. Им было установлено, что в
индивидуальном развитии животных повторяют-
ся признаки не взрослых предков, а их зароды-
шей. Филогенез рассматривается теперь как ис-
торический ряд отобранных естественным отбо-
ром онтогенезов.
ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ
Генетика изучает два фундаментальных
свойства живых организмов — наследственность
и изменчивость. Наследственность определяется
как способность родителей передавать свои
признаки, свойства и особенности развития сле-
дующему поколению.
Основные понятия генетики
Ген — участок молекулы ДНК (или участок
хромосомы), определяющий возможность разви-
тия отдельного элементарного признака, или син-
тез одной белковой молекулы.
Хромосома — самостоятельная ядерная
структура, имеющая плечи и центромеру и вклю-
чающая две хроматиды.
Гомологичные хромосомы — сходные по
строению и несущие в одних и тех же локусах
аллельные гены, отвечающие за развитие одного
и того же признака.
Аутосомы — хромосомы одинаковые у обоих
полов.
Половые хромосомы (гетерохромосомы) —
хромосомы, по которым оба пола различаются
между собой.
Аллельные гены — гены, расположенные в
одних и тех же локусах (местах) гомологичных
хромосом и отвечающие за развитие одного приз-
нака.
Доминантный ген — ген, подавляющий про-
явление другого аллельного гена — рецессивного.
Доминантный ген проявляется в виде признака
как в гомозиготном, так и в гетерозиготном орга-
низме. Рецессивный проявляется только в го-
мозиготном организме.
Гомозиготный организм — организм, у ко-
торого в одних и тех же локусах гомологичных
хромосом расположены одинаковые по последова-
тельности нуклеотидов гены. Гомозиготные орга-
низмы при гаметогенезе образуют один сорт гамет
по данной паре аллелей; вследствие этого при
скрещивании друг с другом или самоопылении в
их потомстве не наблюдается расщепления по ис-
следуемому признаку.
Гетерозиготный организм — организм, у
которого в одних и тех же локусах гомологичных
хромосом расположены неодинаковые по последо-
вательности нуклеотидов аллельные гены
(например, доминантный и рецессивный). Гетеро-
зиготные организмы при гаметогенезе образуют
два сорта гамет по данной паре аллелей; вследст-
вие этого при скрещивании друг с другом или са-
моопылении в их потомстве всегда наблюдается
расщепление по исследуемым признакам.
Расщепление — появление в потомстве
нескольких групп фенотипов и/или генотипов.
Чистая линия (сорт, порода, штамм) — со-
вокупность гомозиготных по одной или несколь-
ким аллелям организмов, при скрещивании кото-
рых между собой или при самоопылении расщеп-
ления по избранным признакам не наблюдается.
Доминирование — явление, при котором до-
минантный ген полностью подавляет проявление
другого аллельного гена — рецессивного.
Неполное доминирование — явление, при
котором доминантный ген неполностью подавляет
проявление другого аллельного гена, и наследова-
ние признака носит промежуточный характер.
Кодоминирование — явление, при котором в
гетерозиготном организме оба аллельных гена
проявляются в полной мере и не оказывают
влияния друг на друга.
Сверхдоминирование — явление, при кото-
ром в гетерозиготном организме степень выра-
женности признака большая, чем в гомозиготном
по доминантному признаку.
Наследование — способ передачи признака из
поколения в поколение и характер его проявле-
ния у потомства.
Генотип — совокупность взаимодействующих
генов организма.
Фенотип — совокупность всех признаков ор-
ганизма.
Геном — совокупность генов организма.
Множественный аллелизм — явление, ха-
рактеризующее наличие более чем двух вариантов
одного и того же аллельного гена, причем каж-
дый вариант аллеля определяет вариант одного и
того же признака.
Генофонд — совокупность всех вариантов
каждой из аллелей, характерная для популяции
или вида в целом.
Гибридологический метод. Разработан
Г. Менделем. Заключается в гибридизации (скре-
щивании) особей, принадлежащих к разным чис-
Общая биология
528
тым линиям и отличающимся друг от друга по
альтернативным признакам. В ряду поколений от
такого скрещивания проводится точный количе-
ственный учет распределения признаков в по-
томстве — оно носит четкие статистические зако-
номерности.
Моногибридное скрещивание. Скрещивание,
при котором наблюдают за наследованием одной
пары альтернативных признаков.
Ди- и полигибридное скрещивание. Скрещи-
вание, при котором наблюдают за наследованием
двух или более пар признаков.
Анализирующее скрещивание проводят с
целью установить генотип особи, имеющей доми-
нантный фенотип. Для этого исследуемый орга-
низм скрещивают с гомозиготной рецессивной
особью. Если исследуемый организм гомозиготен,
то все потомство от такого скрещивания будет
единообразным. В случае гетерозиготности под-
вергнутой исследованию особи в потомстве будет
наблюдаться расщепление в соотношении 1:1 по
каждой гетерозиготной паре аллелей.
Законы Менделя
Первый закон Менделя — закон доминиро-
вания (закон единообразия гибридов первого по-
коления): «При скрещивании двух гомозиготных
организмов, отличающихся по альтернативным
вариантам одного и того же признака, все потом-
ство от такого скрещивания окажется единооб-
разным и будет нести признак одного из родите-
лей» (рис. 17).
желтый зеленый
Р х (аа)
Гаметы
Fi g)
желтый
Рис. 17
Второй закон Менделя — закон расщепле-
ния можно сформулировать следующим образом:
«При скрещивании двух потомков первого поко-
ления между собой (двух гетерозиготных особей)
во втором поколении наблюдается расщепление в
определенном числовом соотношении: по феноти-
пу 3:1, по генотипу 1:2:1» (рис. 18).
Закон чистоты гамет. Появление во втором
поколении (Fo) рецессивного признака одного из
родителей (Р) может иметь место только при
соблюдении двух условий: 1) если у гибридов на-
следственные факторы сохраняются в неизменном
виде; 2) если половые клетки содержат только
один наследственный фактор из аллельной пары.
Закон чистоты гамет можно сформулировать сле-
дующим образом: «При образовании половых
клеток в каждую гамету попадает только один
ген из каждой аллельной пары». Цитологическим
обоснованием закона чистоты гамет, а следовательно
и всех закономерностей наследования признаков,
является поведение хромосом в мейозе, в результате
которого в клетках оказывается лишь одна хромо-
сома из каждой гомологичной пары.
Рис. 18
Третий закон Менделя — закон независи-
мого комбинирования: «При скрещивании двух
гомозиготных особей, отличающихся друг от дру-
га по двум и более парам альтернативных приз-
наков, гены и соответствующие им признаки на-
следуются независимо друг от друга и комбини-
руются во всех возможных сочетаниях» (рис. 19).
Рис. 19
При дигибридном скрещивании двух дигете-
розигот (особей Fi) между собой, во втором поко-
лении гибридов (Fo) будет наблюдаться расщепле-
ние признаков по фенотипу в соотношении
9:3:3:1, т. е. сочетание двух вариантов обоих
признаков позволит получить четыре группы фено-
типов в потомстве. Если же рассмотреть наследова-
ние каждого признака в отдельности, то по каж-
дому из них будет наблюдаться расщепление 3:1.
529
БИОЛОГИЯ
Хромосомная теория наследственности
1) Гены находятся в хромосомах. 2) Гены в
хромосомах расположены линейно, друг за дру-
гом и не перекрываются. 3) Гены, расположенные
в одной хромосоме, называются сцепленными и
составляют группу сцепления. Поскольку в гомо-
логичные хромосомы входят аллельные гены, от-
вечающие за развитие одних и тех же признаков,
в группу сцепления включают обе гомологичные
хромосомы; таким образом, количество групп
сцепления соответствует числу хромосом в гапло-
идном наборе. В пределах каждой группы сцеп-
ления в следствие кроссинговера происходит пе-
рекомбинирование генов. 4) Закон Моргана —
«Гены, расположенные в одной хромосоме, насле-
дуются совместно».
Полное сцепление генов. Если гены располо-
жены в хромосоме непосредственно друг за дру-
гом, то кроссинговер между ними практически
невероятен. Они почти всегда наследуются вместе и
при анализирующем скрещивании наблюдается
расщепление в соотношении 1:1 (рис. 20).
Рис. 20
Неполное сцепление генов. Если гены в хро-
мосомах расположены на некотором расстоянии
друг от друга, то частота кроссинговера между
ними возрастает и, следовательно, появляются
кроссоверные хромосомы, несущие новые комби-
нации генов: АЬ и аВ (рис. 21).
Рис. 21
Их количество прямо пропорционально рас-
стоянию между генами. При неполном сцеплении
в потомстве появляется некоторое количество
кроссоверных форм, причем их количество зави-
сит от расстояния между генами. Процент крос-
соверных форм указывает на расстояние между
генами, расположенными в одной хромосоме.
Сцепление с полом
Гены, расположенные в половых хромосомах,
называют сцепленными с полом. В половых хро-
мосомах имеются аллельные гены, наследование
которых подчиняется общим закономерностям,
характерным для аутосом, но кроме того как в Х-,
так и в Y-хромосоме находятся гены, не имеющие
аллельной пары и присутствующие в генотипе в
единственном числе. Рецессивные аллели этих ге-
нов могут проявляться в виде признака в гетеро-
гаметном организме. Например при наследовании
дальтонизма: D — нормальное цветовосприятие,
d — дальтонизм. Половина мальчиков от такого
брака будет страдать дальтонизмом.
Р XBXd х xdy
Гаметы XD Xй XD Y
F XDXD XDY XDXd XdY
Рис. 22
При гемофилии (рис. 23) наследование выгля-
дит следующим образом:
р ХНХЬ х XHY
Гаметы хн Xh Хн Y
F ХНХН XHY XHXh XhY
Рис. 23
Н — нормальная свертываемость, h — гемо-
филия. Половина мальчиков от такого брака бу-
дет страдать гемофилией.
При локализации гена в Y-хромосоме призна-
ки передаются только от отца к сыну.
Взаимодействие неаллельных генов
Комплементарность — явление, при кото-
ром ген одной аллельной пары способствует про-
явлению генов другой аллельной пары.
Общая биология
580
1) У душистого горошка есть ген А, обуслов-
ливающий синтез бесцветного предшественника
пигмента — пропигмента. Ген В определяет син-
тез фермента, под действием которого из пропиг-
мента образуется пигмент. Цветки душистого го-
рошка с генотипом ааВВ и Aabb имеют белый
цвет: в первом случае есть фермент, но нет про-
пигмента, во втором — есть пропигмент, но нет
фермента, переводящего пропигмент в пигмент
(рис. 24):
пурпурная окраска цветка
Рис. 24
2) Новообразование признака — наследование
формы гребня у кур некоторых пород. В резуль-
тате различных комбинаций генов возникают че-
тыре варианта формы гребня:
Рис. 26. Форма гребня у петухов: А — простой (ааЪЪ);
Б — гороховидный (ааВВ или ааВЬ); В — ореховидный
(ААВВ или АаВЪ); Г — розовидный (ААЬЬ или Aabb)
Эпистаз — явление, при котором ген одной
аллельной пары препятствует проявлению генов
из другой аллельной пары, например развитие
окраски плодов у тыквы. Окрашенными плоды
тыквы будут только в том случае, если в генотипе
растений отсутствует доминантный ген В из дру-
гой аллельной пары. Этот ген подавляет развитие
окраски у плодов тыквы, а его рецессивная ал-
лель b не мешает окраске развиваться (Aabb —
желтые плоды; aabb — зеленые плоды; ААВВ и
ааВВ — белые плоды).
Полимерия — явление, при котором степень
выраженности признака зависит от действия
нескольких различных пар аллельных генов,
причем чем больше в генотипе доминантных ге-
нов каждой пары, тем ярче выражен признак.
У пшеницы красный цвет зерен определяется
двумя генами: Ai, А2. Неаллельные гены обозна-
чены здесь одной буквой А(а) потому, что опреде-
ляют развитие одного признака. При генотипе
А1А1А2А2 окраска зерен наиболее интенсивная,
при генотипе ajaia2a2 они имеют белый цвет. В
зависимости от числа доминантных генов в гено-
типе можно получить все переходы между интен-
сивно красной и белой окраской (рис. 26):
Рис. 26. Наследование окраски зерен пшеницы (поли-
мерия)
ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЧИВОСТИ
Изменчивостью называют способность живых
организмов приобретать новые признаки и
свойства. Изменчивость отражает взаимосвязь ор-
ганизма с внешней средой. Различают наслед-
ственную. или генотипическую, и ненаслед-
ственнию. или модификационную, изменчи-
вость.
Наследственная (генотипическая)
изменчивость
К наследственной изменчивости относят такие
изменения признаков организма, которые опре-
деляются генотипом и сохраняются в ряду поко-
лений. Наследственные изменения генетического
материала называют мутациями.
Классификация мутаций. Мутации можно
объединять в группы — классифицировать по ха-
рактеру проявления, по месту или по уровню их
возникновения.
Мутации по характеру проявления бывают
доминантными и рецессивными. Мутации неред-
ко понижают жизнеспособность или плодови-
531
БИОЛОГИЯ
тость. Мутации, резко снижающие жизнеспособ-
ность, частично или полностью останавливающие
развитие, называют полилетальными. а не-
совместимые с жизнью — летальными. Мутации
подразделяют по месту их возникновения. Мута-
ция, возникшая в половых клетках, не влияет на
признаки данного организма, а проявляется
только в следующем поколении. Такие мутации
называют генеративными.. Если изменяются ге-
ны в соматических клетках, такие мутации про-
являются у данного организма и не передаются
потомству при половом размножении. Но при
бесполом размножении, если организм развивает-
ся из клетки или группы клеток, имеющих изме-
нившийся — мутировавший — ген, мутации мо-
гут передаваться потомству. Такие мутации на-
зывают соматическими.
Мутации классифицируют по уровню их воз-
никновения.
1. Изменения, обусловленные заменой одного
или нескольких нуклеотидов в пределах одного
гена, называются генными, или точковыми, му-
тациями. Они влекут за собой изменение струк-
туры строения белков, заключающееся в появле-
нии новой последовательности аминокислот в по-
липептидной цепи, и, как следствие, изменения
функциональной активности белковой молекулы.
2. Изменения структуры хромосом называются
хромосомными мутациями. Эти мутации могут
возникать вследствие утраты части хромосомы.
Если в утраченный участок входят жизненно
важные гены, то такая мутация может привести
организм к гибели. Потеря небольшой части 21-й
хромосомы у человека служит причиной разви-
тия у детей тяжелого заболевания — острого лей-
коза. В других случаях оторвавшийся участок мо-
жет присоединиться к негомологичной хромосоме, в
результате чего возникает новая комбинация генов,
изменяющая характер их взаимодействия.
3. К мутациям относятся также изменения
кариотипа, кратные или некратные гаплоидно-
му числу хромосом. Вследствие нерасхождения
какой-либо пары гомологичных хромосом в мейо-
зе одна из образовавшихся гамет содержит на од-
ну хромосому меньше, а другая на одну хромосо-
му больше, чем в нормальном гаплоидном набо-
ре — анзиплоидия. В таких случаях нарушение
генного баланса сопровождается нарушением раз-
вития. Например болезнь Дауна у человека, при-
чина которой — присутствие в кариотипе трех
хромосом 21-й пары. Увеличение числа хромо-
сомных наборов — полиплоидия, также является
мутацией, но приводит, как правило, к усилению
функциональной активности.
Свойства мутаций. 1. Мутации возникают
внезапно, скачкообразно. 2. Мутации наслед-
ственны, т. е. стойко передаются из поколения в
поколение. 3. Мутации ненаправленны — мути-
ровать может любой локус, вызывая изменения
как незначительных, так и жизненно важных
признаков. 4. Одни и те же мутации могут воз-
никать повторно. 5. По своему проявлению мута-
ции могут быть полезными и вредными, доми-
нантными и рецессивными.
Способность к мутированию — одно из свойств
гена. Каждая отдельная мутация вызывается ка-
кой-то причиной, но в большинстве случаев эти
причины неизвестны. Мутации связаны с измене-
ниями во внешней среде. Это убедительно дока-
зывается тем, что путем воздействия внешними
факторами удается резко повысить их число.
Комбинативная изменчивость
Изменчивость может быть обусловлена не
только мутациями, но и сочетаниями отдельных
генов и хромосом, новая комбинация которых
при размножении приводит к изменению опреде-
ленных признаков и свойств организма. Такой
тип изменчивости называют комбинативной на-
следственной изменчивостью. Новые комбина-
ции генов возникают: 1) при кроссинговере, во
время профазы первого мейотического деления;
2) во время независимого расхождения гомоло-
гичных хромосом в анафазе первого мейотическо-
го деления; 3) во время независимого расхожде-
ния дочерних хромосом в анафазе второго мей-
отического деления и 4) при слиянии разных по-
ловых клеток.
Зависимость проявления генов
от условий внешней среды
(фенотипическая изменчивость)
1) Выражение гена в виде признака зависит от
генотипической среды. 2) На развитие призна-
ка влияют регуляторные системы организма.
3) Каждый организм развивается и обитает в
определенных внешних условиях. Все факторы
окружающей среды могут изменять морфологиче-
ские и физиологические свойства организмов,
т. е. их фенотип.
Если рассмотреть проявление какого-либо
признака в группе организмов, то можно заме-
тить, что степень его выраженности различна у
разных организмов. Однако, большая часть осо-
бей будет обладать средними значениями изучае-
мого признака или свойства, и чем дальше от-
клонения от средней нормы, тем меньшее число
Общая биология
532
особей будет обладать такими отличиями. Сте-
пень варьирования признака или, другими сло-
вами, пределы модификационной изменчивости,
называется нормой реакиии. Широта нормы ре-
акции обусловлена генотипом и зависит от важ-
ности признака в жизнедеятельности организма.
%
О
с
о
б
и
а в б
Степень выраженности
признака
Рис. 27. Кривая нормы реакции: а—б — пределы моди-
фикационной изменчивости, в — средняя норма
Свойства модификаций. 1) ненаследуемость;
2) групповой характер изменений; 3) соотнесение
изменений действию определенного фактора сре-
ды; 4) обусловленность пределов изменчивости
генотипом.
Модификационная изменчивость не имеет
прямого влияния на эволюционные преобразова-
ния, но смягчает давление естественного отбора.
ОСНОВЫ СЕЛЕКЦИИ
Селекция представляет собой науку о созда-
нии новых и улучшении существующих пород
домашних животных и сортов культурных расте-
ний. Вместе с тем под селекцией понимают и сам
процесс изменения живых организмов, осу-
ществляемый человеком для своих потребностей.
Все современные домашние животные и возделы-
ваемые человеком растительные культуры про-
изошли от диких предков. Процесс превращения
диких животных и растений в культурные формы
называют одомашниванием.
Центры многообразия и происхождения
культурных растений
С целью изучения многообразия и географиче-
ского распространения культурных растений
Н. И. Вавилов организовал многочисленные экс-
педиции как в пределах территории нашей стра-
ны, .так и во многие зарубежные страны.
Н. И. Вавилов выделил 7 центров происхождения
культурных растений.
Центры происхождения культурных растений,
как показывают археологические исследования,
тесно связаны с районами одомашнивания жи-
вотных. Такие регионы получили название цент-
ров доместикации. Многочисленные зоологиче-
ские исследования подтвердили, что для каждого
вида домашних животных, несмотря на обилие по-
род, существует как правило один дикий предок.
Центры происхождения культурных
растений (по Н. И. Вавилову)
Название центра и географическое положение Виды культурных растений
Южноазиатский тропический: тропическая Индия, Индокитай, Южный Китай, о-ва Юго-Вос- точной Азии Рис, сахарный тростник, цитрусовые, огурец, бак- лажан, черный перец и др. (50% культурных рас- тений)
Восточноазиатский: Центральный и Во- сточный Китай, Япо- ния, Корея, Тайвань Соя, просо, гречиха, пло- довые и овощные культу- ры — слива, вишня, редька и др. (20% куль- турных растений)
Юго-Западно- азиатский'. Малая Азия, Сред- няя Азия, Иран, Аф- ганистан, Юго-Запад- ная Индия Пшеница, рожь, бобовые культуры, лен, конопля, репа, морковь, чеснок, виноград, абрикос, груша и др. (14% культурных растений)
Средизем номорский: страны по берегам Средиземного моря Капуста, сахарная свекла, маслины, клевер, чечеви- ца, кормовые травы (11% культурных растений)
Абиссинский: Абиссинское нагорье Африки Твердая пшеница, ячмень, кофейное дерево, сорго, бананы
Центрально- американский: южная Мексика Кукуруза, длинноволок- нистый хлопчатник, ка- као, тыква, табак
Южноамериканский: Южная Америка вдоль западного побережья Картофель, ананас, хин- ное дерево
633
БИОЛОГИЯ
Закон гомологических рядов
в наследственной изменчивости
На основе изучения богатейшего коллекцион-
ного материала Н. И. Вавиловым были сделаны
важные обобщения, послужившие крупным вкла-
дом в теорию селекции. Изучение наследственной
изменчивости у культурных растений и их пред-
ков позволило Н. И. Вавилову сформулировать
закон гомологических рядов в наследственной
изменчивости: *Виды и роды, генетически близ-
кие, характеризуются сходными рядами наслед-
ственной изменчивости с такой правильностью,
что, зная ряд форм в пределах одного вида, мож-
но предвидеть нахождение параллельных форм у
других видов и родов. Чем ближе генетически
расположены в общей системе роды и виды, тем
полнее сходство в рядах их изменчивости. Це-
лые семейства растений в общем характеризу-
ются определенным циклом изменчивости, про-
ходящей через все роды и виды, составляющие
семейство*.
Методы селекции растений и животных
Основная задача селекции — создание высо-
копродуктивных пород животных, сортов расте-
ний и штаммов микроорганизмов, наилучшим
образом удовлетворяющих пищевые и техниче-
ские потребности человека. Породой и сортом
(чистой линией) называют популяцию организ-
мов, искусственно созданную человеком, которая
характеризуется специфическим генофондом, на-
следственно закрепленными морфологическими и
физиологическими признаками, определенным
уровнем и характером продуктивности. Каждой
породе или сорту свойственна присущая ему нор-
ма реакции.
Отбор и гибридизация
Основными методами селекции являются от-
бор и гибридизация. В растениеводстве по отно-
шению к перекрестноопыляющимся растениям
нередко применяется массовый отбор. При таком
отборе в посеве сохраняют растения только с же-
лательными качествами. При повторном посеве
снова отбирают растения с определенными приз-
наками. Индивидуальный отбор сводится к вы-
делению отдельных особей и получению от них
потомства. Индивидуальный отбор приводит к
выделению чистой линии — группы генетически
однородных (гомозиготных) организмов. Путем
отбора были выведены многие ценные сорта
культурных растений. Для внесения в генофонд
создаваемого сорта растений или породы живот-
ных ценных генов и получения оптимальных
комбинаций признаков применяют гибридизацию
с последующим отбором. При скрещивании раз-
ных пород животных или сортов растений, а
также при межвидовых скрещиваниях в первом
поколении гибридов повышается жизнеспособ-
ность и наблюдается мощное развитие. Это явле-
ние получило название гибридной силы, или ге-
терозиса. Оно объясняется переходом многих ге-
нов в гетерозиготное состояние и взаимодействи-
ем благоприятных доминантных генов. При по-
следующих скрещиваниях гибридов между собой
гетерозис затухает вследствие выщепления го-
мозигот.
Преодоление бесплодия межвидовых гибри-
дов. Впервые это удалось осуществить в начале
20-х годов советскому генетику Г. Д. Карпеченко
при скрещивании редьки и капусты. Это вновь
созданное человеком растение не было похоже ни
на редьку, ни на капусту. Стручки занимали как
бы промежуточное положение и состояли из двух
половинок, иэ которых одна напоминала стручок
капусты, другая — редьки.
Искусственный мутагенез. Естественные
мутации, сопровождающиеся появлением полез-
ных для человека признаков, возникают очень
редко. На их поиски приходится затрачивать
много сил и времени. Частота мутаций резко по-
вышается при воздействии мутагенов. К ним от-
носятся некоторые химические вещества, а также
ультрафиолетовое и рентгеновское излучения. Эти
воздействия нарушают строение молекул ДНК и
служат причиной резкого возрастания частоты
мутаций. Наряду с вредными мутациями нередко
обнаруживаются и полезные, которые использу-
ются учеными в селекционной работе. Путем воз-
действия мутагенами в растениеводстве получают
и полиплоидные растения, отличающиеся более
крупными размерами, высокой урожайностью и
более активным синтезом органических веществ.
Селекция микроорганизмов
Микроорганизмы интенсивно используются в
самых разнообразных технологических процес-
сах. Продукты жизнедеятельности прокариот и
одноклеточных эукариот с каждым годом все бо-
лее широко применяют в разных отраслях народ-
ного хозяйства, где используется ферментативная
деятельность этих организмов (в основном грибов
и бактерий): в хлебопечении, пивоварении, вино-
делии, приготовлении многих молочных продук-
тов. Технологию получения необходимых челове-
ку продуктов из живых клеток или с их по-
мощью называют биотехнологией.
Общая биология
534
Работы И. В. Мичурина. В практике улуч-
шения плодово-ягодных культур особое место за-
нимает селекционная работа И. В. Мичурина.
Ученый брал родительские растения из отдален-
ных географических областей, скрещивая их
между собой. Подобными методами были выведе-
ны такие ценные сорта, как груша Бере зимняя
Мичурина (от скрещивания южного сорта груши
Бере Рояль и дикой уссурийской груши) и ябло-
ни Бельфлер-китайка (от американской яблони
Бельфлер желтый и китайской яблони, растущей
в Сибири). Важным этапом в работе Мичурина
было целенаправленное воспитание гибридных
сеянцев. Оно заключалось в том, что в определен-
ный период их развития создавались условия для
доминирования признаков одного и подавления
признаков другого родителя. Эффективное управ-
ление доминированием, которым пользовался
И. В. Мичурин, состоит в различных способах об-
работки почвы — внесения удобрений в опреде-
ленный период развития растения; прививки в
крону другого растения и т. д. Применялся и ме-
тод ментора — воспитание на подвое, т. е. на
растении, в крону которого привит черенок.
И. В. Мичурин применял также отдаленную гиб-
ридизацию. Им получен своеобразный гибрид
вишни и черемухи — церападус, а также гибрид
терна и сливы, яблони и груши, персика и абри-
коса. Все мичуринские сорта воспроизводятся пу-
тем вегетативного размножения.
РАЗВИТИЕ БИОЛОГИИ ДО ДАРВИНА
Под эволюцией живого мира понимают зако-
номерный процесс исторического развития при-
роды с момента самого возникновения жизни на
нашей планете до современности. Сущность этого
процесса состоит как в непрерывном приспособ-
лении живого к постоянно меняющимся услови-
ям окружающей среды, так и в появлении все бо-
лее сложно устроенных форм живых организмов.
В ходе биологической эволюции осуществляется
преобразование видов, на этой основе возникают
новые виды.
История представлений
о развитии жизни на Земле
Первая попытка систематизировать накоплен-
ные знания о растениях и животных и их жизне-
деятельности была осуществлена Аристотелем
(IV в. до н. э.), но еще задолго до него в литера-
турных памятниках различных народов древ-
ности излагалось много интересных сведений об
организации живой природы, главным образом
связанных с агрономией, животноводством и ме-
дициной. Сами же биологические знания уходят
корнями в глубокую древность и базируются на
непосредственной практической деятельности лю-
дей. По наскальным рисункам кроманьонского
человека (13 тыс. лет до н. э.) можно установить,
что уже в то время люди хорошо различали
большое число животных, служивших объектом
их охоты.
С установлением господства христианской
церкви в Европе распространяется официальная
точка зрения, основанная на библейских текстах:
все живое создано Богом и остается неизменным.
Такое направление в развитии биологии средне-
вековья называют креационизмом.
Система органической природы
К. Линнея
Большой вклад в создание системы природы
внес выдающийся шведский естествоиспытатель
Карл Линней. Ученый описал более 8000 видов
растений, установил единообразную терминоло-
гию и порядок описания видов. Он объединил
сходные виды в роды, сходные роды — в отряды,
а отряды — в классы. В основу своей классифи-
кации он положил принцип иерархичности (т. е.
соподчиненности) таксонов. В системе Линнея
самым крупным таксоном был класс, самым мел-
ким — вид, разновидность. Линней закрепил ис-
пользование в науке бинарной (т. е. двойной) но-
менклатуры для обозначения видов. С тех пор
каждый вид называется двумя словами: первое
слово означает род и является общим для всех
входящих в него видов, второе слово — видовое
название. В дальнейшем в систему были введены
некоторые дополнительные категорий: семей-
ство, подкласс и др., а высшим таксоном стал
тип. Линней создал самую совершенную для того
времени систему органического мира, включив в
нее всех известных тогда животных и все из-
вестные растения. Однако произвольность в вы-
боре признаков для классификации (у расте-
ний — строение тычинок и пестиков; у живот-
ных — строение клюва у птиц, строение зубов у
млекопитающих) привела Линнея к ряду ошибок.
Линней сознавал искусственность своей системы
и указывал на необходимость разработки есте-
ственной системы природы.
Как теперь известно, естественная система
отражает происхождение животных и растений
и основана на их родстве и сходстве по совокуп-
ности существенных черт строения.
635
БИОЛОГИЯ
Эволюционная теория Ж.-Б. Ламарка
Ученым, создавшим первую эволюционную
теорию, был Жан-Батист Ламарк.
Теория эволюции Ламарка опиралась на фак-
ты. Своими трудами Ламарк внес большой вклад
в биологию. Сам термин «биология» принадле-
жит ему. Занимаясь систематикой животных,
Ламарк обратил внимание на сходство суще-
ственных черт строения у животных, не относя-
щихся к одному виду. На основе сходства Ламарк
выделил 10 классов беспозвоночных вместо двух
классов у Линнея (Насекомые и Черви). Среди
них такие группы, как «Ракообразные», «Пауко-
образные», «Насекомые», сохранились до наших
дней, другие группы — «Моллюски», «Кольчатые
черви» — возведены в ранг типа. Ламарк зало-
жил основы естественной системы классифика-
ции. Ламарк приходит к эволюционной идее. Ве-
личайшая его заслуга заключается в том, что
эволюционная идея у него тщательно разработа-
на, подкреплена многочисленными фактами и по-
этому превращается в теорию. В основу ее поло-
жено представление о развитии, постепенном и мед-
ленном, от простого к сложному, и о роли внешней
среды в преобразовании организмов.
1 В своем основном труде «Философия зооло-
гии», опубликованном в 1809 г., Ламарк приво-
дит многочисленные доказательства изменяемос-
ти видов. К числу таких доказательств Ламарк
относит изменения под влиянием одомашнивания
животных и окультуривания растений при пере-
селении организмов в другие места обитания с
иными условиями существования. Важную роль в
возникновении новых видов Ламарк отводит по-
степенным переменам гидрогеологического режи-
ма на поверхности Земли и климатических усло-
вий. Таким образом, в анализ биологических яв-
лений Ламарк включает два новых фактора —
фактор времени и условия внешней среды.
Ламарк считал, что существует два механизма
образования новых видов: во-первых, стремление
организмов к совершенствованию, и, во-вторых,
прямое влияние внешней среды и наследование
признаков, приобретенных в течение жизни орга-
низма.
Оценка теории Ламарка. Взгляды Ламарка
на механизм эволюции оказались ошибочными.
Огромная заслуга Ламарка заключается в том,
что он создал первую теорию эволюции органиче-
ского мира, ввел принцип историзма как условие
понимания биологических явлений и выдвинул в
качестве главной причины изменяемости видов
условия внешней среды.
Теория Ламарка не получила признания со-
временников. В его время наука не была готова к
принятию идеи эволюционных преобразований;
сроки, о которых говорил Ламарк, — миллионы
лет, — казались невообразимыми. Доказательства
причин изменяемости видов не были достаточно
убедительными. Отводя решающую роль в эволю-
ции прямому влиянию внешней среды, упражне-
нию и неупражнению органов и наследованию
приобретенных признаков, Ламарк не мог объяс-
нить возникновения ряда приспособлений. На-
пример, окраска скорлупы птичьих яиц носит
явно приспособительный характер, но объяснить
этот факт с позиций теории Ламарка невозможно.
Теория Ламарка исходила из представлений о
слитной наследственности, свойственной целому
организму и каждой из его частей;
Предпосылки возникновения
теории Ч. Дарвина
Естественнонаучные предпосылки
теории Ч. Дарвина
XIX век был периодом открытия фундамен-
тальных законов мироздания. Французский уче-
ный П. Лаплас математически обосновал теорию
И. Канта о развитии Солнечной системы. Идею
развития вносит в философию Г. Гегель. Были
открыты законы сохранения энергии, утвердился
принцип атомного строения химических элемен-
тов. В 1861 г. А. М. Бутлеров создает теорию
строения органических соединений.
Геологические предпосылки. Геолог Ч. Лайель
доказал, что поверхность планеты изменяется не-
прерывно под действием обычных факторов —
колебаний температуры, ветра, дождя, прибоя и
жизнедеятельности растительных и животных
организмов.
Достижения в области цитологии и ам-
бриологии. Клеточная теория Т. Шванна показа-
ла, что в основе строения всех живых организмов
лежит единообразный структурный элемент —
клетка. Исследования развития зародышей позво-
ночных позволили обнаружить у эмбрионов птиц
и млекопитающих жаберные дуги и жаберное
кровообращение, что наталкивало на мысль о
родстве рыб, птиц, млекопитающих и проис-
хождении наземных позвоночных от предков, ве-
дущих водный образ жизни. Русский академик
К. Бэр показал, что развитие всех организмов начи-
нается с яйцеклетки и что на ранних стадиях раз-
вития обнаруживается сходство в строении зароды-
шей животных, относящихся к разным классам.
В развитии биологии большую роль сыграла
разработанная Ж. Кювье теория типов.
Общая биологии
536
Экспедиционный материал Ч. Дарвина
Наблюдения Дарвина позволили задуматься
над причинами сходства и различий между вида-
ми. Главная его находка, обнаруженная в геоло-
гических отложениях Южной Америки, — это
скелеты вымерших гигантских неполнозубых,
очень сходных с современными броненосцами и
ленивцами. Еще большее впечатление произвело
на Дарвина изучение видового состава животных
на Галапагосских островах.
На этих вулканических островах недавнего
происхождения Дарвин обнаружил близкие виды
вьюрков, сходные с материковым видом, но при-
способившиеся к разным источникам питания —
твердым семенам, насекомым, нектару цветков
растений. Дарвин сделал вывод: птицы попали на
остров с материка и изменились вследствие при-
способления к новым условиям обитания. Таким
образом, Дарвин ставит вопрос о роли условий
среды в видообразовании. Аналогичную картину
Дарвин наблюдал и у берегов Африки. Живот-
ные, обитающие на островах Зеленого мыса, не-
смотря на некоторое сходство с материковыми
видами, все же отличаются от них существенны-
ми чертами. С позиции сотворения видов Дарвин
не мог объяснить и особенности развития и опи-
санного им грызуна туко-туко, живущего в норах
под землей и рождающего зрячих детенышей, ко-
торые затем слепнут. Перечисленные и многие
другие факты поколебали веру у Дарвина в со-
творение видов. Вернувшись в Англию, он поста-
вил перед собой задачу: разрешить вопрос о про-
исхождении видов.
ТЕОРИЯ Ч. ДАРВИНА
Учение Ч. Дарвина
об искусственном отборе
Под искусственным отбором понимается про-
цесс создания новых пород животных и сортов
культурных растений путем систематического со-
хранения и размножения особей с определенны-
ми, ценными для человека признаками и
свойствами в ряду поколений. В основе всей ра-
боты по выведению нового сорта растений (или
породы животных) лежит и изменчивость приз-
наков у организмов и отбор человеком таких из-
менений, которые наиболее уклоняются в жела-
тельную для него сторону.
Поскольку мутации — явление достаточно
редкое, искусственный отбор может быть успеш-
ным только в том случае, если он проводится сре-
ди большого числа особей.
Дарвин выделил две формы искусственного
отбора — сознательный, или методический, и
бессознательный.
Методический отбор заключается в том, что
селекционер ставит перед собой определенную за-
дачу и ведет отбор по одному-двум признакам. Та-
кой прием позволяет достигнуть больших успехов.
Однако домашние животные, так значительно
отличающиеся от диких предков, появились еще
у доисторического человека, задолго до созна-
тельного применения методов селекции. Как это
произошло? По Дарвину, в процессе приручения
диких животных человек осуществлял прими-
тивную форму искусственного отбора, которую он
назвал бессознательным.
Бессознательный отбор. Бессознательным та-
кой отбор называется в том смысле, что челове-
ком не ставилось цели вывести какую-то опреде-
ленную породу или сорт.
Учение Ч. Дарвина о естественном отборе
Всеобщая индивидуальная изменчивость и
избыточная численность потомства
Дарвин показал, что у представителей диких
видов животных и растений индивидуальная из-
менчивость представлена очень широко. Все ор-
ганизмы оставляют значительное, иногда очень
многочисленное потомство. Одна особь сельди
выметывает в среднем около 40 тыс. икринок,
осетр — 2 млн. и т. д. Таким образом, Дарвин
приходит к выводу о том, что в природе любой
вид животных и растений стремится к размноже-
нию в геометрической прогрессии. В то же время
число взрослых особей каждого вида остается от-
носительно постоянным в ряду поколений.
Большая часть появившихся на свет организ-
мов, следовательно, гибнет, не достигнув половой
зрелости. Причины гибели разнообразны — вто-
рой вывод, сделанный Дарвином: в природе про-
исходит непрерывная борьба за существование.
Формы борьбы за существование
и естественный отбор
Дарвин выделил три основные формы борьбы
за существование: а) межвидовую, б) внутривидо-
вую, в) борьбу с неблагоприятными условиями
среды.
Межвидовая борьба. Борьба между особями
разных видов; взаимоотношения типа хищник —
жертва, взаимодействиям с паразитами и болез-
нетворными микроорганизмами и конкурентным
взаимоотношениям между близкородственными
видами за среду обитания и источники питания.
537
БИОЛОГИЯ
Внутривидовая борьба. У особей же одного
вида потребности в пище, территории и других
условиях существования одинаковы. Поэтому
конкуренция между ними наиболее острая.
Борьба с неблагоприятными условиями
внешней среды. Факторы неживой природы ока-
зывают огромное влияние на выживаемость орга-
низмов.
Все формы борьбы за существование сопро- '
вождаются истреблением огромного количества
организмов или приводят к томи, что часть их
не оставляет потомства.
Таким образом, в природе происходят процес-
сы избирательного уничтожения одних особей и
преимущественного размножения других — явле-
ние, названное Дарвином естественным отбо-
ром, или выживанием наиболее приспособлен-
ных. При изменении условий внешней среды по-
лезными для выживания могут оказаться какие-
то иные, чем прежде, признаки. В результате ме-
няется направление давления отбора, перестраи-
вается генетическая структура вида, благодаря
размножению широко распространяются новые
признаки — появляется новый вид.
Движущей силой изменения видов, т. е. эво-
люции, является естественный отбор. Мате-
риалом для отбора служит наследственная
(неопределенная, индивидуальная, мутационная)
изменчивость.
Модификационная изменчивость не имеет
значения для эволюции, поскольку по наследству
не передается.
Мутации и половой процесс создают генети-
ческую неоднородность внутри вида; их действие
ненаправлено. Эволюция же — процесс направ-
ленный, связанный с выработкой приспособлений
по мере прогрессивного усложнения строения и
функций животных и растений. Существует
лишь один направленный эволюционный фак-
тор — естественный отбор.
Вид. Критерии и структура
Видом называется совокупность особей, сходных
по строению, имеющих общее происхождение, сво-
бодно скрещивающихся между собой и дающих
плодовитое потомство. Все особи одного вида имеют
одинаковый кариотип, сходное поведение и зани-
мают определенный ареал (распространение).
Одна из важных характеристик вида — его
репродуктивная изоляция, т. е. существование
механизмов, препятствующих притоку генов из-
вне. Защищенность генофонда данного вида от
притока генов других, в том числе близкород-
ственных, видов достигается разными путями:
1) Сроки размножения у близких видов могут не
совпадать. 2) Если сроки одни и те же, то не сов-
падают места размножения. 3) У многих видов
животных наблюдается строгий ритуал поведения
при спаривании. Если у одного из потенциальных
партнеров для скрещивания ритуал поведения
отклоняется от видового, спаривания не происхо-
дит. 4) Если все же спаривание произойдет, сперма-
тозоиды самца другого вида не смогут проникнуть в
яйцеклетку, и яйца не оплодотворятся. 5) Фактором
изоляции также служат предпочитаемые источники
пищи: особи кормятся в разных биотопах и вероят-
ность скрещивания между ними уменьшается. 6) Но
иногда (при межвидовом скрещивании) оплодотво-
рение все же происходит. В этом случае образо-
вавшиеся гибриды либо отличаются пониженной
жизнеспособностью, либо оказываются бесплодными
и не дают потомства.
Перечисленные механизмы, предотвраща-
ющие обмен генами между видами, имеют неоди-
наковую эффективность, но в комплексе в при-
родных условиях они создают непроницаемую ге-
нетическую изоляцию между видами. Следова-
тельно, вид — реально существующая, генетиче-
ски неделимая единица органического мира.
Структура вида. Каждый вид занимает бо-
лее или менее обширный ареал (от лат. area —
область, пространство). Существование опреде-
ленных границ распространения вида не означа-
ет, что все особи свободно перемещаются внутри
ареала. Степень подвижности особей выражается
расстоянием, на которое может перемещаться
животное, т. е. радиусом индивидуальной ак-
тивности. У растений этот радиус определяется
расстоянием, на которое распространяется пыль-
ца, семена или вегетативные части, способные
дать начало новому растению.
Вследствие ограниченности радиусов актив-
ности и наличия различного рода географических
и экологических препятствий особи любого вида
распределены внутри видового ареала неравно-
мерно. Участки территории с относительно высо-
кой плотностью населения чередуются с участка-
ми, где численность вида низкая или особи дан-
ного вида совсем отсутствуют. Поэтому вид рас-
сматривается как совокупность отдельных групп
организмов — популяций.
Популяция — это совокупность особей данно-
го вида, занимающих определенный участок
территории внутри ареала вида, свободно скре-
щивающихся между собой и частично или пол-
ностью изолированных от других популяций.
Размножение особей в пределах популяции при-
Общая биология
538
водит к накоплению признаков, полезных в дан-
ных конкретных условиях обитания. Реально вид
существует в виде популяций. Генофонд вида
представлен генофондами популяций. Популя-
ция — это элементарная единица эволюции.
Эволюционная роль мутаций
Благодаря изучению генетических процессов в
популяции живых организмов эволюционная тео-
рия получила дальнейшее развитие. Большой
вклад в популяционную генетику внес русский
ученый С. С. Четвериков. Он обратил внимание
на насыщенность природных популяций рецес-
сивными мутациями, а также на колебания час-
тоты генов в популяциях в зависимости от дей-
ствия факторов внешней среды и обосновал по-
ложение о том, что эти два явления — ключ к
пониманию процессов эволюции.
Мутационный процесс — постоянно дей-
ствующий источник наследственной изменчи-
вости. Гены мутируют с определенной частотой.
Подсчитано, что в среднем одна гамета из
100 тыс. — 1 млн гамет несет вновь возникшую
мутацию в определенном локусе. Поскольку одно-
временно мутируют многие гены, то 10—15% га-
мет каждого организма несут те или иные му-
тантные аллели. Поэтому природные популяции
насыщены самыми разнообразными мутациями.
Благодаря комбинативной изменчивости му-
тации могут широко распространяться в популя-
циях. Большинство организмов гетерозиготно по
многим генам. Рецессивные мутации накапли-
ваются в генофондах популяций и составляют ре-
зерв наследственной изменчивости.
Таким образом, мутационный процесс — ис-
точник резерва наследственной изменчивости по-
пуляций. Поддерживая высокую степень генети-
ческого разнообразия особей в пределах каждой
из популяций любого вида, он создает основу для
действия естественного отбора.
Генетические процессы в популяциях
В разных популяциях одного вида частота му-
тантных генов неодинакова. Эти различия могут
быть обусловлены тем, что популяции обитают в
неодинаковых условиях внешней среды. Направ-
ленное изменение частоты генов в популяциях
обусловлено действием естественного отбора. Но и
близко расположенные, соседние популяции мо-
гут отличаться друг от друга столь же значитель-
но, как и далеко расположенные. Это объясняет-
ся тем, что в популяциях ряд процессов приводит
к ненаправленному случайному изменению частоты
генов, или, другими словами, их генетической струк-
туры.
1) При миграции животных или растений на
новом месте обитания поселяется незначительная
часть исходной популяции. Генофонд вновь обра-
зованной популяции неизбежно меньше генофон-
да родительской популяции, и частота генов в
ней будет значительно отличаться от частоты ге-
нов исходной популяции.
2) Природные катастрофы — лесные или степ-
ные пожары, наводнения и т. п. — вызывают
массовую неизбирательную гибель живых орга-
низмов, особенно малоподвижных форм (расте-
ния, моллюски, рептилии, земноводные и др.).
Особи, избежавшие гибели, остаются в живых
благодаря чистой случайности. В популяции, пе-
режившей катастрофическое понижение числен-
ности, частоты аллелей будут иными, чем в ис-
ходной популяции. Вслед за спадом численности
начинается массовое размножение, начало кото-
рому дает оставшаяся немногочисленная группа.
Генетический состав этой группы определит гене-
тическую структуру всей популяции в период ее
расцвета. При этом некоторые мутации могут
совсем исчезнуть, а концентрация других может
случайно резко повыситься.
3) В биоценозах часто наблюдаются периоди-
ческие колебания численности популяций, свя-
занные со взаимоотношениями типа «хищник—
жертва». Эти колебания численности («волны
численности») изменяют частоту генов в популя-
циях, в чем и состоит их эволюционное значение.
Изоляция. К изменениям частоты генов в по-
пуляциях приводит также ограничение обмена
генами между ними вследствие пространственной
(географической) изоляции. Реки служат прегра-
дой для сухопутных видов, горы и возвышен-
ности изолируют равнинные популяции. Каждая
из изолированных популяций обладает специфи-
ческими особенностями, связанными с условиями
жизни. Важное следствие изоляции — близкород-
ственное скрещивание (инбридинг). Благодаря
инбридингу рецессивные аллели, распространяясь
в популяции, проявляются в гомозиготном со-
стоянии, что снижает жизнеспособность организ-
мов.
Эволюционное значение различных форм
изоляции состоит в том, что она закрепляет и
усиливает генетические различия между популя-
циями, а также в том, что разделенные части по-
пуляции или вида подвергаются неодинаковому
давлению отбора.
539
БИОЛОГИЯ
Таким образом, изменения частоты генов,
вызванные теми или иными факторами внешней
среды, служат основой возникновения различий
между генофондами популяций и в дальнейшем
обусловливают преобразование их в новые виды
вследствие действия естественного отбора.
Формы естественного отбора
Под действие отбора могут попасть как от-
дельные особи, так и целые популяции. В любом
случае отбор сохраняет наиболее приспособлен-
ные к данным условиям существования организ-
мы. Факторами естественного отбора служат
условия внешней среды; в зависимости от этих
условий отбор действует в разных направлениях
и приводит к неодинаковым эволюционным ре-
зультатам. Различают несколько форм естествен-
ного отбора.
Движущий отбор. Движущая форма есте-
ственного отбора действует в изменяющихся
условиях существования. Давление отбора на-
правлено против особей, имеющих отклонения от
средней нормы либо в сторону усиления, либо в
сторону ослабления выраженности признака, в
пользу организмов, обладающих отклонениями в
противоположную сторону. В результате происхо-
дит сдвиг средней нормы — возникает новая
средняя норма, вместо старой, переставшей отве-
чать условиям существования. Происходит дивер-
генция между старой и новой средними нормами,
которая в дальнейшем может привести к возник-
новению новых видов. Например, среди серых
крыс очень быстро распространилась устойчи-
вость к яду, вызывающему кровотечение. Сейчас
крысы без вреда для себя поедают приманки,
отравленные таким ядом. К аналогичному ре-
зультату привело использование ядохимикатов в
сельском хозяйстве при борьбе с «вредными» на-
секомыми. После воздействия ядов выживают
особи, случайно оказавшиеся устойчивыми к яду.
Эти особи имеют преимущество в размножении,
благодаря которому признак устойчивости рас-
пространяется и становится преобладающим сре-
ди особей данного вида.
Стабилизирующий отбор. Другая форма ес-
тественного отбора — стабилизирующий от-
бор — действует в постоянных условиях среды.
На значение этой формы отбора указал выдаю-
щийся российский ученый И. И. Шмальгаузен.
Давление отбора направлено против особей, обла-
дающих отклонениями как в сторону усиления,
так и в сторону ослабления выраженности приз-
нака, в пользу организмов, обладающих средней
выраженностью признака. В результате происхо-
дит укрепление средней выраженности признака,
предохранение ее от разрушающего действия му-
тационного процесса.
Стабилизирующий отбор сохраняет приспо-
собленность вида к данным конкретным условиям
существования, устраняя резкие отклонения вы-
раженности признака от средней нормы. Так, у
насекомоопыляемых растений размеры и форма
цветков очень устойчивы. Объясняется это тем,
что цветки должны соответствовать строению и
размерам тела насекомых—опылителей. Благода-
ря стабилизирующему отбору до наших дней со-
хранились «живые ископаемые»: кистеперая ры-
ба латимерия, предки которой были широко
распространены в палеозойскую эру; представи-
тель древних рептилий гаттерия, внешне похо-
жая на крупную ящерицу, но не утратившая чер-
ты строения пресмыкающихся мезозойской эры;
реликтовый таракан и некоторые другие расте-
ния и животные.
Разрывающий, или дизруптивный, отбор
Разрывающий отбор действует при изменении
условий существования. Давление отбора направ-
лено против особей, обладающих средней выра-
женностью признака, в пользу организмов,
имеющих отклонения от средней нормы как в
сторону усиления, так и в сторону ослабления
признака.
В результате действия разрывающего отбора
происходит разрыв нормы реакции и формирова-
ние двух новых средних норм, вместо старой, пе-
реставшей отвечать новым условиям существова-
ния. Проявляется дивергенция, выражающаяся в
возникновении двух новых норм реакции. В
дальнейшем это может привести к образованию
новых видов.
Например, на океанических островах, где ду-
ют сильные ветры, мухи с нормальными крылья-
ми сдуваются в океан и погибают. Преимущество
получают особи с длинными крыльями, которые
позволяют оказывать сопротивление ветру, и ор-
ганизмы с рудиментарными (недоразвитыми)
крыльями, переходящие к ползающему суще-
ствованию.
Творческая роль естественного отбора. От-
бор определяет направление эволюции, последо-
вательно собирая, интегрируя многочисленные
случайные уклонения. Следует помнить, что ре-
ально в природе отбор сохраняет не отдельные
признаки, а целые фенотипы, т. е. весь комплекс
признаков, а значит, определенные комбинации
генов, присущие данному организму. Отбор не-
Общая биология
540
редко сравнивают с деятельностью скульптора.
Как скульптор иа бесформенной глыбы мрамора
создает произведение, поражающее гармонич-
ностью всех его частей, так и отбор создает при-
способления и виды, устраняя от размножения
(половой отбор} менее удачные особи или, дру-
гими словами, менее удачные комбинации генов.
Поэтому говорят о творческой роли естественно-
го отбора, поскольку результатом его действия
являются новые виды организмов, новые формы
жизни.
ПРИСПОСОБЛЕННОСТЬ ОРГАНИЗМОВ
К УСЛОВИЯМ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ
КАК РЕЗУЛЬТАТ ДЕЙСТВИЯ
ЕСТЕСТВЕННОГО ОТБОРА
Виды растений и животных удивительно при-
способлены к условиям среды, в которых они
обитают. Известно огромное количество самых
разнообразных особенностей строения, обеспечи-
вающих высокий уровень приспособленности ви-
да к среде. В понятие «приспособленность ви-
да» входят не только внешние признаки, но и со-
ответствие строения внутренних органов вы-
полняемым ими функциям. Иными словами, вся
организация любого вида живых организмов яв-
ляется приспособительной к тем условиям, в
которых они обитают.
Приспособительные особенности
строения
У животных приспособительной является
форма тела. Хорошо известен облик водного мле-
копитающего дельфина. Самостоятельная ско-
рость движения в воде достигает 40 км/ч. Обте-
каемая форма тела способствует быстрому пере-
движению животных и в воздушной среде. Махо-
вые и контурные перья, покрывающие тело пти-
цы, полностью сглаживают его форму. У живот-
ных, ведущих скрытный, затаивающийся образ
жизни, полезными оказываются приспособления,
придающие им сходство с предметами окружаю-
щей среды. Сходство с предметами среды обита-
ния широко распространено у насекомых. Из-
вестны жуки, своим внешним видом напоми-
нающие лишайники; цикады, сходные с шипами
тех кустарников, среди которых они живут. На-
секомые-палочники похожи на небольшую бурую
или зеленую веточку, а прямокрылые насекомые
имитируют лист.
Покровительственная окраска
Покровительственной называется любая
окраска покровов тела, которая обеспечивает об-
ладателям успех в борьбе за существование и вы-
живание в процессе естественного отбора. Чем бо-
лее совершенна покровительственная окраска,
тем больше шансов у животного сохранить свою
жизнь (жертвы) или обеспечить себя и свое по-
томство пищей (хищники). Различают два вида
покровительственной окраски: скрывающую и
предостерегающую, каждая из них имеет ряд
разновидностей.
Скрывающая окраска делает обладателя не-
заметным на естественном фоне среды обитания.
Однотонная скрывающая окраска характерна
для обитателей открытых пространств. Напри-
мер, среди хищников: белые медведи, львы; у
жертв такая окраска свойственна крупным ко-
пытным.
Двитоновая скрывающая окраска наблюдается
часто у водных животных. Темно-окрашенная
спинная часть тела делает их незаметными на
фоне снижающейся освещенности в глубине воды.
Напротив, светлоокрашенное брюшко незаметно
при взгляде из глубины.
Расчленяющая окраска — чередование на теле
темных и светлых полос или пятен, соответ-
ствующее чередованию света и тени в окружаю-
щей природе. Расчленяющая окраска нарушает
представления о контурах тела. Например, тигр
или зебра, леопард или пятнистый олень, плохо
различимы на фоне мест, где они добывают пищу.
Сезонные изменения окраски. Если фон среды
не остается постоянным в зависимости от сезона
года, многие животные меняют окраску. Напри-
мер, обитатели средних и высоких широт (песец,
заяц и др.) зимой имеют белую окраску.
Подстраивание окраски покровов под цвет
Фона. Донные рыбы обычно окрашены под цвет
песчаного дна (скаты и камбалы). При этом кам-
балы способны еще менять окраску в зависимости
от цвета окружающего фона. Способность менять
окраску путем перераспределения пигмента в по-
кровах тела известна и у наземных животных
(хамелеон).
Скрывающая окраска скорлупы. Птицы, на-
сиживающие яйца на земле, сливаются с окру-
жающим фоном, малозаметны и их яйца. Защит-
ный характер пигментации яиц подтверждается
тем, что у видов, чьи яйца недоступны для вра-
гов — крупных хищников, или у птиц, отклады-
вающих яйца на скалах, покровительственная
окраска скорлупы не развивается.
541
БИОЛОГИЯ
Предостерегающая окраска — привлека-
ющая внимание, демаскирующая. Такая окраска
свойственна ядовитым, обжигающим или жаля-
щим насекомым: пчелам, осам. Яркую пред-
упреждающую окраску имеют несъедобные гусе-
ницы, многие ядовитые змеи. Яркая окраска за-
ранее предупреждает хищника об опасности на-
падения. Путем «проб и ошибок» хищники бы-
стро приучаются избегать нападения на жертву с
предупреждающей окраской.
Эффективность предостерегающей окраски
явилась причиной явления — подражания, или
мимикрии. Мимикрией называется сходство
беззащитного или съедобного вида с одним или
несколькими неродственными видами, хорошо
защищенными и обладающими предостерегающей
окраской. С божьей коровкой очень сходен один
из видов тараканов. Некоторые бабочки подра-
жают формой тела и окраской ядовитым бабоч-
кам, мухи — осам.
Покровительственное
(приспособительное) поведение
Защитное действие скрывающей или пред-
упреждающей окраски повышается при сочета-
нии ее с соответствующим поведением. Многие
животные, не обладающие средствами активной
защиты, в случае опасности принимают позу по-
коя и замирают (насекомые, рыбы, амфибии,
птицы).
Забота о потомстве
Особенно большое значение имеют приспособ-
ления, обеспечивающие защиту потомства от вра-
гов. Забота о потомстве может проявляться в раз-
ной форме. Многие рыбы охраняют икру, откла-
дываемую между камнями, активно отгоняя и
кусая приближающихся возможных врагов. Не-
которые рыбы вынашивают икру во рту или даже
в желудке. В это время родитель ничего не ест.
Вылупившиеся мальки некоторое время держатся
вблизи самки (или самца, в зависимости от вида)
и при опасности прячутся в рот матери.
Наибольшая безопасность потомства достига-
ется, очевидно, тогда, когда зародыши разви-
ваются в теле матери. Плодовитость в этих слу-
чаях (как и при других формах заботы о по-
томстве) снижается, однако это компенсируется
возрастанием выживаемости молоди.
У членистоногих и низших позвоночных об-
разующиеся личинки ведут самостоятельный об-
раз жизии и ие зависят от родителей. Но в неко-
торых случаях забота родителей о потомках про-
является в форме обеспечения их пищей. Осы на-
падают на жуков, пауков, сверчков, богомолов,
гусениц различных бабочек, обездвиживают их,
погружая жало точно в нервные узлы, и откла-
дывают на них яйца. Вылупляющиеся личинки
ос обеспечены пищей: они питаются тканями жи-
вой жертвы, растут и затем окукливаются. Однако,
в большинстве случаев оплодотворенные яйца
беспозвоночных и низших позвоночных оставля-
ются на произвол судьбы. Именно этим объяс-
няется очень высокая плодовитость этих живот-
ных. Большое число потомков в условиях высо-
кой истребляемости молоди служит средством
борьбы за существование вида.
Значительно более сложные и многообразные
формы заботы о потомстве наблюдаются у выс-
ших позвоночных. Сложные инстинкты и спо-
собность к индивидуальному обучению позволяют
им со значительно большим успехом выращивать
потомство.
Птицы откладывают оплодотворенные яйца в
специальные сооружения — гнезда, а не просто в
наружную среду, как поступают все виды ниже-
стоящих классов. Яйца развиваются под влияни-
ем тепла, сообщаемого им телом родителей, и не
зависят от случайностей погоды. Гнездо родители
защищают от врагов теми или иными способами.
Выведшихся птенцов не оставляют на произвол
судьбы, а длительное время выкармливают и
охраняют их. Все это резко повышает эффектив-
ность размножения у птиц.
Млекопитающие. Наивысшей степени разви-
тия достигают формы поведения у млекопи-
тающих животных. Это проявляется и в отноше-
нии к детенышам. Звери не только кормят свое
потомство, но и обучают ловить добычу.
Таким образом, особи с более совершенными
формами заботы о потомстве выживают в
большем числе и передают эти черты далее по
наследству.
Относительный характер
приспособленности организмов
Любой видовой признак или свойство носят
приспособительный характер, целесообразны
только в данной среде, в данных жизненных
условиях. Так, все особенности строения и пове-
дения кошки целесообразны для хищника, под-
стерегающего добычу в засаде: мягкие подушечки
на пальцах и втягивающиеся когти, делающие
походку бесшумной, огромный зрачок и высокая
чувствительность сетчатки, позволяющие видеть
Общая биология
542
В темноте, тонкий слух и подвижные ушные ра-
ковины, дающие возможность точно определять
местонахождение жертвы, способность длительное
время выжидать появление добычи и совершать
молниеносный прыжок, острые зубы, удерживаю-
щие и разрывающие жертву.
Приспособления не появляются в готовом ви-
де, а представляют результат отбора случай-
ных наследственных изменений, повышающих
жизнеспособность организмов в конкретных
условиях.
Ни один из приспособительных признаков не
обеспечивает абсолютной безопасности для их об-
ладателей. Благодаря мимикрии большинство
птиц не трогает ос и пчел, однако есть среди них
виды, которые едят и ос, и пчел, и их подражате-
лей.
Любые приспособления целесообразны только
в обычной для вида обстановке. При изменении
условий среды они оказываются бесполезными
или вредными.
Таким образом, любая структура и любая
функция являются приспособлением к внешней
среде. Целесообразность живой природы — ре-
зультат исторического развития видов в опреде-
ленных условиях, поэтому она всегда относитель-
на и имеет временный характер.
Видообразование как результат
микроэволюции
Приобретение приспособлений отдельными
группами организмов может при определенных
условиях привести к образованию новых видов.
Новый вид может возникнуть из одной популя-
ции или группы смежных популяций, располо-
женных на периферии ареала вида. Такое видо-
образование, связанное с пространственной изо-
ляцией, называется географическим, или алло-
патрическим. В других случаях новый вид мо-
жет возникнуть внутри ареала исходного вида,
как бы внутри вида — симпатрическое видооб-
разование.
Аллопатрическое видообразование
При географическом видообразовании новые
виды могут возникать вследствие распадения
ареала широко распространенного родительского
вида. Примером такого процесса служит возник-
новение родственных видов ландыша. Исходный
вид несколько миллионов лет назад был широко
распространен в широколиственных лесах Евра-
зии. В четвертичный период в связи с сокраще-
нием их площади единый ареал вида был ра-
зорван на несколько самостоятельных частей:
ландыш сохранился лишь на территориях, избе-
жавших оледенения (на Дальнем Востоке, в За-
кавказье, Южной Европе). К настоящему времени
ландыш, переживший оледенёние на юге Европы,
вторично широко распространился по всей лесной
зоне, образовав новый вид, более крупный, с ши-
роким венчиком, а на Дальнем Востоке — вид с
красными черешками и восковым налетом на
листьях. Аллопатрическое видообразование всег-
да протекает сравнительно медленно, на протя-
жении сотен тысяч поколений.
Симпатрическое видообразование
Симпатрическое видообразование может про-
текать несколькими способами.
1) Возникновение новых видов пои быстром
изменении кариотипа пишем полиплоидизаиии.
Известны группы близких видов, обычно расте-
ний, с кратным числом хромосом. Так, в роде
хризантем все виды имеют число хромосом, крат-
ное 9: 18, 27, 36, 45, ..., 90. В родах табака и
картофеля основное, исходное количество хромо-
сом в кариотипе — 12, но имеются виды с 24, 48,
72 хромосомами. В таких случаях можно предпо-
ложить, что видообразование шло путем поли-
плоидизации основного хромосомного набора
предковой группы.
2) Гибридизация с последующим идвоением
числа хромосом. Сейчас известно немало видов,
гибридогенное происхождение и характер генома
которых может считаться экспериментально до-
казанным. Например, культурная слива с 2п = 48
возникла путем гибридизации терна (2п = 16) с
алычей (2п = 8) с последующим удвоением числа
хромосом.
3) Возникновение репродуктивной изоляиии
особей внитри первоначально единой попиляиии
в результате фрагментации или слияния хромо-
сом и других хромосомных перестроек. Этот спо-
соб распространен как у растений, так и у жи-
вотных (например, среди плодовых мушек рода
Дрозофила).
Особенностью симпатрического пути видообра-
зования является то, что он приводит к возник-
новению новых видов, всегда морфологически
близких к исходному виду. Лишь в случае гибри-
догенного возникновения видов появляется новая
видовая форма, отличная от каждой из родитель-
ских.
543
БИОЛОГИЯ
БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ
ПРИОБРЕТЕНИЯ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ.
МАКРОЭВОЛЮЦИЯ
Главные направления
биологической эволюции
Биологический прогресс, или процветание
той или иной систематической группы, представ-
ляет собой результат успеха в борьбе за существо-
вание. Он характеризуется: 1) возрастанием чис-
ленности особей, 2) расширением ареала обитания
и 3) увеличением количества систематических
групп более низкого ранга.
Биологический регресс — отсутствие необхо-
димого уровня приспособленности — угнетенное
состояние систематической группы; характеризу-
ется: 1) уменьшением численности, 2) сокращени-
ем ареала и 3) снижением количества системати-
ческих групп более низкого ранга. Биологиче-
ский регресс чреват опасностью вымирания.
Пути достижения биологического
прогресса (главные направления
прогрессивной эволюции)
В соответствии с разнообразными преобразо-
ваниями строения организмов в процессе эволю-
ции выделяют три главных направления, каждое
из которых ведет к биологическому прогрессу:
1) арогенеа (морфофизиологический прогресс),
2) аллогенез, 3) катагенез, или общую дегене-
рацию.
Арогенеа. Арогенез, или морфофизиологиче-
ский прогресс, — эволюционное направление, со-
провождающееся приобретением крупных изме-
нений строения — ароморфозов. Ароморфоа
означает усложнение организации, поднятие ее на
более высокий уровень. Изменения в строении
животных в результате возникновения ароморфо-
зов не являются приспособлениями к каким-либо
специальным условиям среды, они носят общий
характер и дают возможность расширить исполь-
зование условий внешней среды (новые источни-
ки пищи, места обитания).
Общая черта ароморфозов заключается в том,
что они сохраняются при дальнейшей эволюции и
приводят к возникновению новых крупных си-
стематических групп — клаосов, типов, некото-
рых.
Аллогенез. Аллогенез — эволюционное на-
правление, сопровождающееся приобретением
идиоадаптаций. Идиоадаптация — приспособ-
ление к специальным условиям среды, полезное в
борьбе за существование, но не изменяющее уров-
ня организации. К идиоадаптациям относятся
покровительственная окраска животных, колюч-
ки растений, плоская форма тела скатов и камба-
лы и другие частные приспособления.
Катагенез. Биологическое процветание дости-
гается и упрощением организации. Катагенез —
эволюционное направление, сопровождающееся
упрощением организации. Упрощение организа-
ции — морфофизиологический регресс — ведет
к исчезновению органов активной жизни и носит
название дегенерации. Общая дегенерация как
путь биологического прогресса наблюдается у
многих форм и связана главным образом о пере-
ходом к паразитическому или сидячему образу
жизни.
Переход к сидячему образу жизни сопровож-
дается упрощением организации и устранением
конкуренции с другими видами.
Закономерности эволюционного
процесса
Среди форм эволюции групп живых организ-
мов можно выделить: дивергенцию, конвергенцию
и параллелизм.
Дивергенция
Дивергенцией называют процесс расхождения
признаков у близкородственных групп живых ор-
ганизмов в процессе приспособления к различ-
ным условиям существования. В процессе дивер-
генции возникают гомологичные органы — ор-
ганы, соответствующие друг другу по строению
и имеющие общее происхождение независимо от
выполняемой ими функции. Примерами гомоло-
гичных органов являются все модификации пя-
типалой конечности у млекопитающих; у расте-
ний — усики гороха, иглы барбариса, колючки
кактуса — все это видоизмененные листья. Ди-
вергенция может привести к появлению новых
видов.
Конвергенция
В одинаковых условиях существования жи-
вотные, относящиеся к разным систематическим
группам, могут приобретать сходное строение.
Органы, выполняющие сходные функции, но
имеющие принципиально различное строение и
происхождение, называются аналогичными. Ана-
логичны жабры рака и рыбы, роющие конечнос-
ти крота и медведки.
Общая биология
544
Параллелизм,
Параллелизм представляет собой форму кон-
вергентного развития, свойственного для генети-
чески близких групп организмов. Среди млекопи-
тающих китообразные и ластоногие независимо
друг от друга перешли к обитанию в водной среде
и приобрели сходные приспособления для пере-
движения в этой среде — ласты.
Правило чередования главных
направлений эволюции
После возникновения ароморфозов и особенно
при выходе группы животных в новую среду оби-
тания начинается приспособление отдельных по-
пуляций к условиям существования путем приоб-
ретения идиоадаптаций (рис. 28).
Рис. 28
Так, класс птиц в процессе расселения по суше
дал громадное разнообразие форм. Рассматривая
строение колибри, воробьев, канареек, орлов, ча-
ек; попугаев, пеликанов, пингвинов и т. д., мож-
но прийти к выводу, что все различия между ни-
ми сводятся к частным приспособлениям, хотя
основные черты строения у всех птиц одинаковы.
В других случаях, в пределах новой крупной си-
стематической группы некоторые популяции всту-
пают на путь катагенеза в процессе перехода к пара-
зитическому или прикрепленному образу жизни.
Такое чередование главных направлений от-
ражает эволюционную тенденцию в филогенезе
практически всех групп.
ПРОИСХОЖДЕНИЕ И РАЗВИТИЕ
ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ
Возникновение жизни на Земле
В этом вопросе с древности существуют две
противоположные точки зрения, одна из которых
утверждает возможность происхождения живого
из неживого — теория абиогенеза; другая —
теория биогенеза — отрицает самопроизвольное
зарождение жизни.
Работы Л. Пастера
Окончательное поражение воззрениям о самоза-
рождении нанесли блестящие исследования Пастера,
проведенные в семидесятых годах прошлого столе-
тия. Пастер придал своим заключениям исключи-
тельную убедительность, благодаря прекрасно заду-
манным и осуществленным экспериментам.
Пастер заполнял баллон питательной средой, а
шейке колбы придавал S-образную форму. Кипя-
чением из баллона выгонялся воздух, который
при остывании жидкости возвращался обратно.
Микроорганизмы из воздуха при этом оседали на
изгибе шейки, и жидкость в баллоне оставалась
стерильной неопределенно долго. Стоило только
отрезать шейку колбы, как через несколько дней
в жидкости появлялись бактерии. Появления их
можно было также добиться, наклоняя баллон и
смывая микроорганизмы, осевшие в изгибе трубки.
Работы Пастера явились переломным моментом в
истории учения о происхождении жизни. Вопрос о
самозарождении в том виде, в каком он был постав-
лен, разрешился в отрицательном смысле, и прин-
цип «все живое из живого» для всех известных су-
ществ мог по праву считаться справедливым и не
знающим ни одного исключения.
Современные представления
о возникновении жизни на Земле
Современные представления базируются на ги-
потезе абиогенного возникновения жизни на Зем-
ле, предложенной академиком А. И. Опариным.
А. И. Опарин в 1924 г. предложил первую кон-
цепцию химической эволюции, согласно которой в
качестве отправной точки в лабораторных экспери-
ментах по воспроизведению условий первичной Зем-
ли предлагалась бескислородная атмосфера.
В 1953 г. Г. К. Юри и С. Миллер подвергли
смесь метана, аммиака и воды действию электри-
ческих разрядов. Впервые с помощью такого экс-
перимента среди полученных продуктов были
идентифицированы аминокислоты (глицин, ала-
нин, аспарагиновая и глутаминовая кислоты).
Возникновение протобиополимеров пред-
ставляет собой более сложную проблему. Они от-
ветственны за протоферментативные процессы
(например, гидролиз, декарбоксилирование, ами-
нирование, дезаминирование, перикисное окисле-
ние и т. д.), за некоторые весьма простые процес-
сы, как, например, брожение, и за другие, более
сложные, например, фотохимические реакции,
фотофосфорилирование, фотосинтез и т. д. По-
видимому, они возникли в результате конденса-
ции мономеров в более мягких условиях «первич-
ного бульона».
545
БИОЛОГИЯ
Теория происхождения протобионтов
Коацерватная теория. Автором коацерват-
ной теории является известный отечественный
биохимик академиком А. И. Опарин (1924). Опа-
рин считал, что переход от химической эволюции
к биологической требовал обязательного возник-
новения индивидуальных фазовообособленных
систем, способных взаимодействовать с окру-
жающей внешней средой, используя ее вещества
и энергию, и на этой основе способных расти,
множиться и подвергаться естественному отбору.
Многие молекулы в водной среде диссоцииру-
ют на ионы и окружаются водной оболочкой. От-
дельные молекулы, окруженные водной оболоч-
кой, могут сливаться, образуя многомолекуляр-
ные комплексы — коацерваты, или коацерват-
ные капли. Абиотическое выделение многомоле-
кулярных систем из однородного раствора орга-
нических веществ, по-видимому, должно было
осуществляться многократно. При определенных
условиях водная оболочка приобретает четкие
границы и отделяет молекулу от окружающего
раствора. Капли отделены от окружающей среды
резкой границей раздела, но они способны по-
глощать извне вещества по типу открытых си-
стем. На модели коацерватных капель А. И. Опа-
рину и его сотрудникам удалось эксперименталь-
но продемонстрировать зачатки естественного от-
бора.
Эволюция протобионтов. Главными направ-
лениями эволюции, приведшей к возникновению
биологических систем, следует считать ряд собы-
тий, среди которых: эволюция протобиополиме-
ров, возникновение каталитической активности
белков, появление генетического кода и способов
преобразования энергии.
Начальные этапы биологической
эволюции
Возникновение эукариот. В основе современ-
ных представлений о возникновении эукариот ле-
жит гипотеза симбиогенеза. Основной «базой* для
симбиоза была, по-видимому, гетеротрофная амебо-
подобная клетка. Мелкие аэробные прокариотиче-
ские клетки дали начало митохондриям, а жгути-
коносцы специализировались на функции движения
и преобразовались в жгутики. В результате подвиж-
ность и способность к нахождению пищи такого ор-
ганизма резко возросли. Так возникли примитивные
животные клетки. Образовавшиеся подвижные эу-
кариоты путем симбиоза с фотосинтезирующими
(возможно, цианобактериями) организмами дали
водоросль, или растение.
Возникновение многоклеточных организ-
мов. Основу современных представлений о воз-
никновении многоклеточных организмов состав-
ляет гипотеза И. И. Мечникова — гипотеза фа-
гоцителлы. Многоклеточные произошли от коло-
ниальных простейших жгутиковых.
Среди клеток колонии выделяются движущие,
снабженные жгутиками, питающие, фагоцити-
рующие добычу и уносящие ее внутрь колонии,
половые, функцией которых является размноже-
ние. Первичным способом питания таких прими-
тивных колоний был фагоцитоз. Клетки, захва-
тившие добычу, перемещались внутрь колонии.
Затем из них образовалась ткань — энтодерма,
выполняющая пищеварительную функцию. Клет-
ки, оставшиеся снаружи, выполняли функцию
восприятия внешних раздражений, защиты и
функцию движения. Из подобных клеток разви-
валась покровная ткань — эктодерма.
Развитие жизни на Земле
Развитие жизни в архейскую эру
Древность — 3500 млн лет; продолжитель-
ность — 900 млн лет. Активная вулканическая
деятельность. Анаэробные условия жизни в мел-
ководном древнем море. Условия, Активная вул-
каническая деятельность. Анаэробные условия
жизни в мелководном древнем море. Развитие
кислородсодержащей атмосферы.
Возникновение жизни на Земле. Появление
первых клеток — начало биологической эволю-
ции. Следы жизни незначительны. Обнаружены
остатки анаэробных автотрофных предшествен-
ников сине-зеленых водорослей. Первые строма-
толиты.
Развитие жизни в протерозойскую эру
(ранней жизни)
Древность — 2600 ±100 млн лет; продолжи-
тельность — 2000 млн лет.
Флора и фаина. Возникли все типы беспозво-
ночных животных. Распространены простейшие,
кишечнополостные, губки, черви; предки трило-
битов и иглокожих; преимущественно однокле-
точные зеленые водоросли. Предположительно —
первые представители хордовых — бесчерепные.
Развитие жизни в палеозойскую эру
(древней жизни)
Древность — 570 ± 20 млн лет; продолжи-
тельность — 340 ±10 млн лет.
18—782
Общая биология
546
Кембрийский (кембрий} период. Продол-
жительность — 80 ± 20 млн лет.
Фаина и Флора. Расцвет морских беспозвоноч-
ных, из которых 60% находок — трилобиты. Ди-
вергентная эволюция водорослей; возникновение
многоклеточных форм.
Ордовикский (ордовик} период. Продолжи-
тельность — 55 ± 10 млн лет.
Фаина и Флора. Появление первых позвоноч-
ных — бесчелюстных. Остатки первых коралло-
вых полипов. Господство трилобитов, иглокожих;
возникновение новых классов и вымирание неко-
торых групп беспозвоночных. Разнообразие водо-
рослей.
Силурийский (силур} период. Продолжи-
тельность — 35 ± 10 млн лет.
Фаина и флора. Развитие кораллов и трилоби-
тов. Появляются древнейшие рыбы и первые ды-
шащие атмосферным воздухом наземные живот-
ные — скорпионы. В конце периода — выход
растений на сушу — появление псилофитов.
Девонский (девон} период. Продолжитель-
ность — 55 ± 10 млн лет.
Фаина и Флора. Появление рыб всех из-
вестных крупных систематических групп. Воз-
никновение основный групп споровых растений,
первых примитивных голосеменных (семенные
папоротники). Возникновение грибов. Освоение
животными суши: пауки, клещи и другие чле-
нистоногие. В конце периода — первые наземные
позвоночные — стегоцефалы.
Каменноугольный (карбон} период. Про-
должительность — 65 ± 10 млн лет.
Флора и Фаина. Широкое распространение фо-
раминифер, кораллов, моллюсков. Расцвет земно-
водных. Появление первых рептилий — котило-
завров, летающих насекомых, легочных моллюс-
ков. На суше леса с преобладанием споровых
растений, появление первых хвойных.
Пермский (пермь} период. Продолжитель-
ность — 50 ± 10 млн лет.
Фаина и Флора. Быстрое развитие рептилий,
возникновение звероподобных пресмыкающихся.
Распространение хвойных в Северном полушарии.
Развитие жизни в мезозойскую эру
(средней жизни)
Древность — 230 ± 10 млн лет; продолжи-
тельность — 165 млн лет.
Триасовый (триас} период. Продолжитель-
ность — 30—40 млн лет.
Фаина и Флора. Начало расцвета рептилий —
начинается «век динозавров»; появляются чере-
пахи, крокодилы и др. Возникновение первых
млекопитающих, настоящих костистых рыб. Рас-
пространены папоротниковидные, хвощевидные,
плауновидные.
Юрский (юра) период. Продолжительность —
60 млн лет. <
Фаина и Флора. В океане появление новых
групп моллюсков, в том числе головоногих, а
также иглокожих. Господство пресмыкающихся
на суше, в океане и воздухе. В конце периода по-
явление первоптиц — археоптерикса. Появляется
хорошо выраженная ботанико-географическая
зональность.
Меловой (мел} период. Продолжительность —
70 млн лет.
Флора и Фаина. Появление настоящих птиц, а
также сумчатых и плацентарных млекопи-
тающих. Вымирание крупных рептилий и при-
митивных млекопитающих. Появляются первые
покрытосеменные растения.
Развитие жизни в кайнозойскую эру
(новой жизни)
Древность — 60—70 млн лет; продолжитель-
ность — 60—70 млн лет.
Палеогеновый (нижнетретичный} период.
Продолжительность — 42 ± 2 млн лет.
Неогеновый (верхнетретичный} период.
Продолжительность — 25 ± 2 млн лет.
Фаина и Флора. Появляются многие отряды
млекопитающих, в том числе приматы. Господ-
ство покрытосеменных растений; сохраняется
значительное количество групп, возникших в ме-
ловом периоде.
Антропогеновый (антропоген} период. Про-
должительность — 1,5—2,0 млн лет.
Фаина и флора. Появление и развитие челове-
ка. Животный и растительный мир приобретает
современные черты.
ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЧЕЛОВЕКА
Зачатки эволюционных представлений о про-
исхождении человека имеются уже в трудах ан-
тичных философов. В XVIII в. К. Линней поме-
щает человека в отряд приматов вместе с лемуром
и обезьяной. Ламарк считал, что человек про-
изошел от обезьяноподобных предков, перешед-
ших от лазанья по деревьям к хождению по
земле.
547
БИОЛОГИЯ
Положение человека
в системе животного мира
В эмбриональном развитии человека есть чер-
ты, характерные для всех представителей типа
Хордовые: это хорда, нервная трубка, жаберные
щели в глотке. Развитие позвоночного столба, на-
личие двух пар конечностей, расположение серд-
ца на брюшной стороне тела определяют принад-
лежность человека к подтипу Позвоночные. Че-
тырехкамерное сердце, сильно развитая кора го-
ловного мозга, теплокровность, млечные железы
и др. свидетельствуют о принадлежности челове-
ка к классу Млекопитающие.
Развитие плода в теле матери и питание его
через плаценту характерно для подкласса Пла-
центарные. Конечности хватательного типа (пер-
вый палец противопоставлен остальным), ногти
на пальцах, одна пара сосков млечных желез, хо-
рошо развитые ключицы и т. д. определяют по-
ложение человека в отряде Приматов.
Эволюция приматов
От примитивных насекомоядных млекопи-
тающих в кайнозойской эре обособился отряд
приматов. Около 30 млн лет назад появились не-
большие животные, жившие на деревьях и пи-
тавшиеся растениями и насекомыми. От них про-
изошли гиббоны, орангутаны и вымершие впо-
следствии древесные обезьяны — дриопитеки.
Дриопитеки дали три ветви, которые привели
к шимпанзе, горилле и человеку.
Происхождение человека от обезьян, ведущих
древесный образ жизни, предопределило особен-
ности его строения, которые в свою очередь яви-
лись анатомической основой его способности к
труду и дальнейшей социальной эволюции.
Передвижение на деревьях в самых разных
направлениях с меняющейся скоростью привело
к чрезвычайно высокому развитию двигательных
отделов мозга. Необходимость точного определе-
ния расстояния при прыжках обусловило сбли-
жение глазниц в одной плоскости и появление
бинокулярного зрения. Жизнь на деревьях спо-
собствовала ограничению плодовитости. Умень-
шение численности потомства компенсировалось
тщательностью ухода за ним, а жизнь в стаде
обеспечивала защиту от врагов.
Во второй половине палеогена в связи с на-
чавшимися горообразовательными процессами
наступило похолодание. Тропические и субтропи-
ческие леса отступили на юг, появились обшир-
ные открытые пространства. В конце палеогена
ледники, сползавшие со Скандинавских гор, про-
18*
никли далеко на юг. Обезьяны, не отступившие к
экватору вместе с тропическими лесами и пере-
шедшие к жизни на земле, должны были приспо-
сабливаться к новым суровым условиям и вести
тяжелую борьбу за существование. Они могли
выжить только благодаря стадному образу жизни
и использованию освободившихся от передвиже-
ния рук. Решающим шагом на пути от обезьяны
к человеку явилось прямохождение. Одна из
групп обезьян, обитавших 10—12 млн лет назад,
дала начало ветви, ведущей к человеку.
Эти животные, ископаемые остатки которых
найдены в Южной Америке и получившие назва-
ние австралопитеки, жили стадами, имели мас-
су 20—50 кг и рост 120—150 см. Они ходили на
двух ногах при выпрямленном положении тела.
Масса мозга составляла 550 г, а руки были сво-
бодны. Для защиты и добывания пищи австрало-
питеки пользовались камнями, костями живот-
ных, т. е. имели хорошую двигательную коорди-
нацию.
Около 2—3 млн лет назад жили существа, бо-
лее близкие к человеку, чем австралопитеки. Они
имели массу мозга до 650 г, умели обрабатывать
гальку с целью изготовления орудий. Эти челове-
кообразные обезьяны получили название Человек
умелый. Эволюция австралопитеков шла в на-
правлении прогрессивного развития прямохожде-
ния, способности к труду и совершенствованию
головного мозга. По-видимому, в это же время
началось использование огня. Естественный отбор
сохранял признаки, содействовавшие развитию
стадности, т. е. усилению общественного характе-
ра поисков добычи и защиты от хищных зверей,
что в свою очередь влияло на совершенствование
руки и на развитие высшей нервной деятельности
(способность к обучению). Все эти особенности
обеспечили победу обезьянолюдей в борьбе за су-
ществование и привели 1,5—2 млн лет назад к
широкому расселению их по Африке, Средизем-
номорью, Южной, Центральной и юго-восточной
Азии. Использование орудий, стадный образ
жизни способствовали дальнейшему развитию
мозга и возникновению речи.
Стадии эволюции человека
Признаком, отделяющим человекообразных
обезьян от людей, считается масса мозга, равная
750 г. Именно при такой массе мозга овладевает
речью ребенок.
Речь способствовала более эффективному вза-
имодействию членов первобытного стада в трудо-
вых процессах, передаче накопленного опыта от
поколения к поколению, т. е. обучению.
Общая биология
548
В процессе становления человека выделяют
три стадии: 1) древнейшие люди, 2) древние лю-
ди, 3) современные люди.
Древнейшие люди. Древнейшие люди возник-
ли около 1 млн лет назад. Известно несколько
форм древнейших людей: питекантроп., синан-
троп, гейдельбергский человек и ряд других.
Масса мозга достигала 800—1000 г. Мозг имел
более примитивное строение, чем у позднейших
форм. Древнейшие люди успешно охотились. С
помощью отесанных камней они разделывали
убитых животных. Жили они в основном в пеще-
рах и умели использовать огонь.
Древние люди (неандертальцы) — группа
людей, появившихся около 200 тыс. лет назад.
Одна из групп неандертальцев боролась за суще-
ствование через развитие внутригрупповых свя-
зей при охоте, при защите от врагов. Этот эволю-
ционный путь и привел к появлению 40—50 тыс.
лет назад вида Человек разумный — Ното
sapiens.
Первые современные люди. Кроманьонцы
были высокого роста — до 180 см, с высоким
лбом, объем черепной коробки достигал 1600 см3.
Кроманьонцы владели членораздельной речью.
Роль труда в происхождении человека
Такие особенности человека как высокоразви-
тая центральная нервная система и речь как
средство общения людей, разделение функций
верхних и нижних конечностей, неспециализиро-
ванная рука, способная производить сотни разно-
образных и тонких движений, создание общества
взамен стада, явились результатом трудовой дея-
тельности человека. На это качественное своеоб-
разие эволюции человека указал Ф. Энгельс в ра-
боте «Роль труда в процессе превращения обезья-
ны в человека*.
Современный этап эволюции человека
Все современное человечество принадлежит к
одному виду. Единство человечества вытекает из
общности происхождения, сходства строения и
плодовитости потомства, браков между предста-
вителями разных рас. Общий уровень физическо-
го и умственного развития одинаков у всех лю-
дей. Внутри вида Homo sapiens выделяют три боль-
шие расы: негроидную, европеоидную, монголоид-
ную. Каждая из них делится на малые расы.
Различия между расами сводятся к особенно-
стям цвета кожи, волос, глаз, формы носа, губ и
т. д. Возникли эти различия в процессе приспо-
собления человеческих популяций к местным
природным условиям. Для современного этапа
эволюции человека (последние 30—40 тыс. лет)
характерно резкое снижение роли биологических
факторов. Человеческие сообщества сами создают
для себя среду обитания, освобождаясь от дви-
жущей формы естественного отбора.
Ведущую роль в эволюции человечества стали
играть социальные факторы, однако жизнедея-
тельность каждого отдельного человека подчине-
на биологическим законам.
БИОСФЕРА, ЕЕ СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ
В. И. Вернадский разработал учение о биосфе-
ре — оболочке Земли, населенной живыми орга-
низмами и распространил понятие биосферы не
только на организмы, но и на среду их обитания.
Структура биосферы
Биосфера включает: живое вещество, обра-
зованное совокупностью организмов; биогенное
вещество, которое создается в процессе жизне-
деятельности организмов; косное вещество, ко-
торое формируется без участия живых организ-
мов; биокосное вещество, представляющее собой
совместный результат жизнедеятельности орга-
низмов и небиологических процессов (например,
почвы).
Косное вещество биосферы
Гпанииы биосферы определяются факторами
земной среды, которые делают невозможным су-
ществование живых организмов. Верхняя грани-
ца проходит примерно на высоте 20 км от по-
верхности планеты и отграничена слоем озона. В
гидросфере земной коры организмы проникают
на всю глубину Мирового океана — до 10—11 км.
В литосфере жизнь встречается на глубине 3,5—
7,5 км, что обусловлено температурой земных
недр и уровнем проникновения воды.
Атмосфера. Газовая оболочка состоит в
основном из азота и кислорода. В небольших ко-
личествах в ней содержится диоксид углерода
(0,03%) и озон. Для биологических процессов
наибольшее значение имеют: кислород, исполь-
зуемый для дыхания и минерализации мертвого
органического вещества, диоксид углерода, уча-
ствующий в фотосинтезе, и озон, экранирующий
земную поверхность от жесткого ультрафиолето-
вого излучения.
549
БИОЛОГИЯ
Гидросфера — важный компонент биосферы и
один из необходимых факторов существования
живых организмов. Основная ее часть — вода
(95%) находится в Мировом океане, который за-
нимает около 70% поверхности земного шара.
Количество воды в живых организмах составляет
всего 0,001 млн км3.
Значительные запасы воды содержат ледники.
Большое значение имеют газы, растворенные в
воде: кислород и диоксид углерода.
Литосфера. Основная масса организмов, оби-
тающих в пределах литосферы, находится в поч-
венном слое, глубина которого не превышает
нескольких метров. Почва включает минеральные
вещества, образующиеся при разрушении горных
пород, и органические вещества — продукты
жизнедеятельности организмов.
Живые организмы (живое вещество)
Жизнь сосредоточена главным образом на по-
верхности земли, в почве и в приповерхностном
слое океана.
Общую массу живых организмов оценивают
в 2,43х1012 т.'Биомасса организмов, обитающих
на суше, на 92,2% представлена растениями и
0,8% — животными и микроорганизмами. В океане
на долю растений приходится 6,3%, а на долю
животных и микроорганизмов — 93,7% всей
биомассы. Жизнь сосредоточена главным образом
на суше. Суммарная биомасса океана составляет
всего 0,03х1012 т, или 0,13% биомассы всех су-
ществ, обитающих на Земле,
Из общего числа видов 21% приходится на
растения, но их вклад в общую биомассу состав-
ляет 99%. Среди животных 96% видов — беспоз-
воночные и только 4% — позвоночные.
Круговорот веществ в природе
Главная функция биосферы заключается в
обеспечении круговорота химических элементов,
который выражается в циркуляции веществ меж-
ду атмосферой, почвой, гидросферой и живыми
организмами.
Круговорот воды. Вода испаряется и воз-
душными течениями переносится на большие
расстояния. Выпадая на поверхность суши в виде
осадков, она способствует разрушению горных
пород, делает их недоступными для растений и
микроорганизмов, размывает верхний почвенный
слой и уходит вместе с растворенными в ней хи-
мическими соединениями и взвешенными орга-
ническими частицами в моря и океаны.
Круговорот углерода. Углерод входит в со-
став разнообразных органических веществ, из ко-
торых состоит все живое. В процессе фотосинтеза
зеленые растения используют углерод диоксида
углерода и водород воды для синтеза органиче-
ских соединений, а освободившийся кислород по-
ступает в атмосферу. Им дышат различные жи-
вотные и растения, а конечный продукт дыха-
ния — СО2 — выделяется в атмосферу.
Круговорот азота. Атмосферный азот вклю-
чается в круговорот благодаря деятельности
азотфиксирующих бактерий да водорослей, синте-
зирующих нитраты, пригодные для использова-
ния растениями. Часть азота фиксируется в ре-
зультате образования оксидов во время электри-
ческих разрядов в атмосфере. Соединения азота
из почвы поступают в растения и используются
для построения белков. После отмирания живых
организмов гнилостные бактерии разлагают орга-
нические остатки до аммиака. Хемосинтезирую-
щие бактерии превращают аммиак в азотистую,
затем в азотную кислоту. Некоторое количество
азота, благодаря деятельности денитрифицирую-
щих бактерий, поступает в воздух.
Круговорот серы. Сера входит в состав ряда
аминокислот. Находящиеся глубоко в почве и в
морских осадочных породах соединения серы с
металлами — сульфиды — переводятся микроор-
ганизмами в доступную форму — сульфаты, ко-
торые и поглощаются растениями. Разложение
трупов животных или остатков растений обеспе-
чивает возврат серы в круговорот.
Круговорот фосфора. Фосфор сосредоточен в
отложениях, образовавшихся в прошлые геологи-
ческие эпохи. Постепенно он вымывается из них
и попадает в экосистемы или вносится на поля
как удобрение. Растения используют только часть
этого фосфора; много его уносится реками в моря
и снова отлагается в осадках.
ОСНОВЫ экологии
Все живые организмы, населяющие нашу пла-
нету, существуют не сами по себе, они зависят от
окружающей среды и испытывают на себе ее воз-
действия. Этот точно согласованный комплекс
множества факторов окружающей среды и при-
способления к ним живых организмов обусловли-
вает возможность существования всевозможных
форм организмов и самого различного образа их
жизни.
Общая биология
550
Экология — наука, изучающая взаимосвязи и
закономерности сосуществования живых орга-
низмов в природе; организацию и функциониро-
вание популяций, биоценозов, биогеоценозов и
биосферы в целом; законы «здорового» состояния
как нормы и основы существования жизни.
Формирование сообществ организмов
Вся суша подразделяется на крупные области,
называемые материками,, или континентами:
Европу, Азию, Африку, Северную и Южную Аме-
рику, Австралию и Антарктиду. Растительный и
животный мир континентов сильно различается.
Изоляция. В наиболее яркой форме этот фак-
тор характерен для островных популяций. Остро-
ва заселяются видами, способными преодолевать
морские просторы. Поэтому видовой состав оби-
тателей островов значительно беднее, чем на кон-
тинентах в тех же широтах. Изоляция влияет на
формирование сообществ живых организмов и на
материках. Здесь, в качестве ограничивающих
перемещение отдельных особей и их групп фак-
торов выступают различные географические пре-
пятствия.
Различие климатических условий в ши-
ротном направлении. От полюсов к экватору
увеличивается количество солнечной энергии, по-
падающей на единицу земной поверхности. В за-
висимости от этого формируются специфические
сообщества растений и животных.
Взаимоотношения организма и среды
Живые организмы находятся в постоянном
взаимодействии друг с другом и с факторами не-
живой природы. Видовой состав данной мест-
ности определяется историческими и климатиче-
скими условиями, а взаимоотношения организ-
мов — характером их питания.
Пищевые взаимоотношения. По типу пита-
ния все живые существа объединяют в две груп-
пы — автотрофы, использующие в качестве
пищи неорганические соединения, и гетеротро-
фы, нуждающиеся в пище органического проис-
хождения.
Естественные сообщества живых
организмов. Биогеоценозы
Биогеоценоз — это устойчивое сообщество
растений, животных и микроорганизмов, нахо-
дящихся в постоянном взаимодействии с компо-
нентами атмосферы, гидросферы и литосферы.
В это сообщество поступают энергия солнца, ми-
неральные вещества почвы и газы атмосферы, во-
да, а выделяются из него теплота, кислород,
диоксид углерода, продукты жизнедеятельности
организмов.
Основные функции биогеоценоза — аккуму-
ляция и перераспределение энергии и круговорот
веществ. Биогеоценоз — целостная саморегули-
рующаяся и самоподдерживающаяся система. Он
включает следующие обязательные компоненты:
неорганические (углерод, азот, диоксид углерода,
вода, минеральные соли) и органические вещест-
ва (белки, углеводы, липиды и др.); автотроф-
ные организмы — продуценты органических
веществ; гетеротрофные организмы — потреби-
тели готовых органических веществ растительно-
го — консументы (потребители первого порядка)
и животного происхождения (потребители второ-
го порядка). К гетеротрофным организмам отно-
сятся разрушители — редуценты, или де-
структоры, которые разлагают остатки мертвых
растений и животных, превращая их в простые
минеральные соединения.
Характеристики биоценозов. 1) Видовое
разнообразие. 2) Плотность популяций, т. е. чис-
ло особей данного вида, отнесенного к единице
площади или к единице объема (для водных и
почвенных организмов). 3) Биомасса — общее ко-
личество живого органического вещества, выра-
женного в единицах массы.
Абиотические факторы среды
При оценке влияния того или иного фактора
среды важным оказывается характеристика ин-
тенсивности действия его на живую материю: в
благоприятных условиях говорят об оптималь-
ном, а при избытке или недостатке — ограничи-
вающем факторах.
Температура. Большинство видов приспособ-
лено к довольно узкому диапазону температур.
Различают организмы с непостоянной темпе-
ратурой тела — пойкилотермные и организмы с
постоянной температурой тела — гомойотерм-
ные. Температура тела пойкилотермных организ-
мов зависит от температуры окружающей среды.
Ее повышение вызывает у них интенсификацию
жизненных процессов и ускорение развития.
Существует много приспособлений для борьбы
с охлаждением или перегревом. С наступлением
зимы растения и пойкилотермные животные
впадают в состояние зимнего покоя. В жаркое
время года включаются физиологические меха-
551
БИОЛОГИЯ
низмы, защищающие от перегрева. Гораздо
меньше зависят от температурных условий среды
животные гомойотермные — птицы и млекопи-
тающие.
Свет в форме солнечной радиации обеспечи-
вает все жизненные процессы на Земле. Для ор-
ганизмов важны длина волны воспринимаемого
излучения, его интенсивность и продолжитель-
ность воздействия (длина дня, или фотопериод).
Наибольшее влияние на организм оказывает ви-
димый свет с длиной волны 0,4—0,75 мкм. Энер-
гия видимого света составляет около 45% общего
количества лучистой энергии, падающей на Зем-
лю. Видимый свет менее всего ослабляется при
прохождении через плотные облака и воду. По-
этому фотосинтез может идти и при пасмурной
погоде, и под слоем воды определенной толщины.
Но все же на синтез биомассы расходуется лишь
от 0,1 до 1% приходящей солнечной энергии.
В зависимости от условий обитания растения
адаптируются к тени — теневыносливые
растения или, напротив, к яркому солнцу —
светолюбивые растения.
Чрезвычайно важную роль в регуляции ак-
тивности живых организмов и их развития
играет продолжительность воздействия света —
фотопериод.
Инфракрасное излучение составляет 45% от
общего количества лучистой энергии, падающей
на Землю. Инфракрасные лучи повышают темпе-
ратуру тканей растений и животных, хорошо по-
глощаются объектами неживой природы, в том
числе водой.
Для продуктивности растений, т. е. образова-
ния органического вещества, наиболее важен та-
кой показатель, как суммарное прямое солнеч-
ное излучение, получаемое за длительные про-
межутки времени (месяцы, год).
Влажность. Вода — необходимый компонент
клетки, поэтому количество ее в тех или иных
местообитаниях служит ограничивающим фак-
тором для растений и животных и определяет
характер флоры и фауны в данной местности. Из-
быток воды в почве приводит к развитию болот-
ной растительности. В другом случае растениям и
животным приходится переносить длительные за-
сухи.
Ионизирующее излучение. Излучение с очень
высокой энергией, которое способно приводить к
образованию пар положительных и отрицатель-
ных ионов, называется ионизирующим. Его ис-
точником являются радиоактивные вещества, со-
держащиеся в горных породах; кроме того, оно
поступает из космоса.
Из трех видов ионизирующего излучения,
имеющих важное экологическое значение, два
представляют собой корпускулярное излучение
(альфа- и бета-частицы), а третье — электромаг-
нитное (гамма-излучение и близкое ему рентге-
новское излучение).
Гамма-излучение легко проникает в живые
ткани; это излучение может пройти сквозь орга-
низм, не оказав никакого воздействия, или же
может вызвать ионизацию на большом отрезке
своего пути.
В целом ионизирующее излучение оказывает
на более высокоразвитые и сложные организмы
наиболее губительное действие; человек отличает-
ся особой чувствительностью.
Загрязняющие вещества. Эти вещества мож-
но разделить на две группы: природные соедине-
ния, являющиеся отходами технологических
процессов, и искусственные соединения, не встре-
чающиеся в природе.
К 1-й группе относятся сернистый ангидрид,
углекислый газ, оксиды азота, углерода, углево-
дороды, соединения меди, цинка и ртути и др.,
минеральные удобрения.
Во 2-ю группу входят искусственные вещества,
обладающие специальными свойствами, удовлет-
воряющими потребности человека: пестициды,
используемые для борьбы с животными — вреди-
телями сельскохозяйственных культур, антибио-
тики, применяемые в медицине и ветеринарии
для лечения инфекционных заболеваний. К
пестицидам относятся инсектициды — средства
для борьбы с вредными насекомыми и гербици-
ды — средства для борьбы с сорняками.
Все они обладают определенной токсичностью
(ядовитостью) для человека.
Интенсивность действия
факторов среды
Большинство экологических факторов — тем-
пература, влажность, ветер, количество и равно-
мерность выпадения осадков, укрытия, хищники,
паразиты, конкуренты и пр. — очень изменчиво
как в пространстве, так и во времени.
Изменения факторов среды по силе действия
на организмы могут быть: 1) регулярно-периоди-
ческими, например, в связи с временем суток, се-
зоном года или ритмом приливов и отливов в
океане; 2) нерегулярными, например, изменения
погодных условий в разные годы, катастрофы
(бури, ливни, обвалы и т. д.); 3) направленными:
Общая биология
552
при похолодании или потеплении климата, зарас-
тании водоемов и т. д.
Популяции организмов, обитающие в какой-то
определенной среде, приспосабливаются к этому
непостоянству путем естественного отбора. Для
каждого влияющего на организм фактора су-
ществует благоприятная сила воздействия, назы-
ваемая зоной оптимума экологического фак-
тора или просто его оптимума. Для организмов
данного вида отклонение от оптимальной интен-
сивности действия фактора (уменьшение или уве-
личение) угнетает жизнедеятельность. Границы,
за пределами которых наступает гибель организ-
ма, называются верхним и нижним пределами
выносливости-
Взаимодействие факторов среды
На организм одновременно влияют многочис-
ленные разнообразные и разнонаправленные фак-
торы среды. В природе сочетание всех воздей-
ствий в их оптимальных, наиболее благоприят-
ных значениях, практически невозможно. Огра-
ничивающий фактор.
Для характеристики действия факторов внеш-
ней среды на животных и растений существенно,
что по отношению к одним факторам организмы
обладают широким диапазоном выносливости и
выдерживают значительные отклонения интен-
сивности фактора от оптимальной величины.
По отношению к факторам среды различают
виды теплолюбивые и холодолюбивые, влаго- и
сухолюбивые, приспособленные к высокой или
низкой солености воды. Для водных животных
большое значение имеет концентрация кислорода
в воде. Некоторые виды могут существовать лишь
в узких пределах колебаний содержания кисло-
рода.
Отклонение интенсивности одного какого-либо
фактора от оптимальной величины может сузить
пределы выносливости к другому фактору.
Фактор, находящийся в недостатке или избытке
по сравнению с оптимальной величиной, назы-
вается ограничивающим, поскольку он делает
невозможным процветание вида в данных усло-
виях. Природа этих факторов неодинакова: недо-
статок химического элемента в почве, недостаток
тепла или влаги. Ограничивающими распростра-
нение факторами могут быть и биотические от-
ношения. Для распространения видов большое
значение имеют два показателя: температурный
порог развития и сумма эффективных темпера-
тур.
Под эффективной температурой понимают
разницу между температурой среды и темпера-
турным порогом развития. Так, развитие икры
форели начинается при О °C, значит, эта темпера-
тура служит порогом развития. При температуре
воды 2 °C мальки выходят из яйцевых оболочек
через 205 дней, при 5 °C — через 82 дня, а при
10 °C — через 41 день.
Биотические факторы среды
Помимо абиотических воздействий живые ор-
ганизмы испытывают на себе и влияние друг дру-
га. Определяющими факторами в этом отношении
являются видовое разнообразие сообщества и
численность популяций, образующих биоценоз.
Видовое разнообразие биоценозов. Каждый
живой организм живет в окружении множества
других, вступая с ними в самые разнообразные
отношения, как с положительными, так и с от-
рицательными для себя последствиями. Связь с
другими организмами обеспечивает питание и
размножение, возможность защиты, смягчает не-
благоприятные условия среды. В то же время
биотическое окружение — это и опасность ущерба
или гибели.
В состав биоценоза всегда входит очень много
(до нескольких тысяч) видов самого разного
уровня организации — от бактерий до позвоноч-
ных. Их взаимоотношения в среде обитания в
первую очередь определяются пищевыми потреб-
ностями.
Помимо видового разнообразия биоценозы ха-
рактеризуются сложной пространственной струк-
турой. Так, в каждом ярусе леса поселяются мно-
гочисленные животные, основной формой взаимо-
отношений которых, так же как и в других био-
ценозах, являются пищевые отношения.
Цепи питания. Ряд взаимосвязанных видов,
из которых каждый предыдущий служит пищей
последующему, носит название цепи питания.
Можно сказать также, что пищевая цепь, или
цепь питания, — это перенос энергии от ее источ-
ника — растений — через ряд организмов путем
поедания одних видов другими. Таким образом,
цепи питания — это трофические связи между
видами. В основе цепей питания лежат зеленые
растения, которыми питаются насекомые и
позвоночные животные, в свою очередь служащие
источником энергии и вещества для построения
тела потребителей второго, третьего и других по-
рядков. Общая их закономерность в том, что ко-
личество особей, включенных в пищевую цепь, по-
следовательно уменьшается, и численность жертв
553
БИОЛОГИЯ
значительно больше численности их потребите-
лей. Это происходит потому, что в каждом звене
пищевой цепи, при каждом переносе энергии,
80—90% ее теряется, рассеиваясь в форме тепло-
ты. Это обстоятельство ограничивает число зве-
ньев в цепи (обычно из 3—5). В среднем из 1 тыс. кг
растений образуется 100 кг тела травоядных жи-
вотных. Хищники, поедающие травоядных, могут
построить из этого количества 10 кг своей биомас-
сы, а вторичные хищники только 1 кг. Следова-
тельно, масса каждого последующего звена в цепи
прогрессивно уменьшается. Эта закономерность
носит название правила экологической пирами-
ды. Различают пирамиду чисел, отражающую
число особей на каждом этапе пищевой цепи, пи-
рамиду биомассы — количество синтезированного
на каждом уровне органического вещества и пи-
рамиду энергии — количество энергии в пище.
Все они имеют одинаковую направленность, раз-
личаясь в абсолютном значении цифровых вели-
чин. В реальных условиях цепи питания могут
иметь разное число звеньев. Кроме того, цепи
питания могут перекрещиваться, образуя сети
питания. Почти все виды животных, за исключе-
нием очень специализированных в пищевом от-
ношении, используют не один какой-нибудь ис-
точник пищи, а несколько. Чем больше видовое
разнообразие в биоценозе, тем он устойчивее.
С каждым звеном в цепи организмы становятся
крупнее, они медленнее размножаются, их число
уменьшается.
Виды, занимающие положение низших зве-
ньев, хотя и обеспечены питанием, но сами ин-
тенсивно потребляются. Отбор идет в направле-
нии увеличения плодовитости.
Пищевые отношения — самый важный, но не
единственный тип отношений между видами в
биоценозе. Один вид может влиять на другой
разными путями.
Смена биоценозов. Биоценоз живет и разви-
вается как целостная система. В природе менее
устойчивые биогеоценозы со временем сменяются
на более устойчивые. Их смена определяется тре-
мя факторами: 1) упорядоченным процессом раз-
вития сообщества — установлением в нем ста-
бильных взаимоотношений между видами; 2) из-
менением климатических условий; 3) изменением
физической среды под влиянием жизнедеятель-
ности организмов, составляющих сообщество.
Развитая стабильная экологическая система
образует максимальную биомассу на единицу по-
тока энергии и наибольшее количество связей
между организмами.
Например, развитие экосистемы на песчаных
дюнах. Сначала на голых песках поселяются зла-
ки, ивняк и такие животные как норные пауки,
кузнечики, роющие осы. Появляется сосна, затем
лиственные породы, становится более разнообраз-
ным животный мир. К первым поселенцам при-
бавляются муравьи, кобылки, жуки. Развитие,
начавшееся в сухом и бесплодном местообитании,
заканчивается образованием стабильного влажно-
го лиственного леса с мощной, богатой гумусом
почвой, с дождевыми червями и моллюсками,
разнообразным животным миром.
ВЗАИМООТНОШЕНИЯ
МЕЖДУ ОРГАНИЗМАМИ
Живые организмы образуют определенные со-
общества, приспособленные к совместному обита-
нию. По направлению действия на организм все
воздействия в биоценозах подразделяются на по-
зитивные, негативные и нейтральные.
Позитивные отношения — симбиоз
Симбиоз — форма взаимоотношений, при ко-
торой оба партнера или один из них извлекает
пользу от взаимодействия.
Кооперация. Сожительство раков-отшельни-
ков с коралловыми полипами — актиниями. Та-
кое сожительство взаимовыгодно: перемещаясь по
дну, рак увеличивает пространство, используемое
актинией для ловли добычи, часть которой пада-
ет на дно и поедается раком. Польза для обоих
организмов очевидна, но связь их необязательна.
Мутуализм — форма взаимополезного сожи-
тельства, когда присутствие партнера становится
обязательным условием существования каждого
из них. Например лишайники, представляющие
собой сожительства гриба и водоросли.
Комменсализм — форма симбиоза, при кото-
ром один вид получает пользу от сожительства. В
открытом океане крупных морских животных
(акул, дельфинов, черепах) часто сопровождают
рыбы — лоцманы. Лоцманы кормятся остатками
пищи животных, которых они сопровождают, а
также их экскрементами и паразитами.
Квартирантство. Для некоторых организ-
мов тела животных других видов или их место-
обитания (постройки) служат убежищами. В по-
лости тела голотурии (тип Иглокожие), назы-
ваемой также морским огурцом, находят убежи-
ще разнообразные мелкие виды животных.
Общая биология
554
Антибиотические отношения
Антибиоз — форма взаимоотношений, при
которой обе взаимодействующие популяции или
одна из них испытывают отрицательное влия-
ние.
Хищничество. Хищниками называют живот-
ных (а также некоторые растения), питающихся
другими животными, которых они ловят и
умерщвляют. Объекты охоты хищников чрезвы-
чайно разнообразны. Хотя у всех хищников есть
предпочитаемые виды жертв, массовое размноже-
ние непривычных объектов охоты заставляет пе-
реключаться именно на них. Естественный отбор
увеличивает эффективность средств поиска и
ловли добычи. Жертвы в процессе отбора также
совершенствуют средства защиты и избегания
хищников.
Паразитизм. Организмы могут использовать
другие виды не только как место обитания, но и
как постоянный источник питания. Такая фор-
ма сожительства получила название паразитизма.
Переход к паразитизму резко увеличивает
возможность вида выжить в борьбе за существо-
вание.
Формы паразитизма. Паразиты могут быть
временными, когда организм — хозяин подверга-
ется нападению на короткий срок, лишь на время
питания. К временным паразитам относятся
слепни, комары, мухи жигалки, блохи.
Постоянный паразитизм. При более тесном
контакте паразита с хозяином эволюционное пре-
имущество получают организмы, способные дли-
тельное время использовать хозяина, не приводя
его к слишком ранней гибели и обеспечивая себе
тем самым наилучшее существование. Парази-
тизм становится постоянным. К числу постоян-
ных паразитов относятся простейшие (малярий-
ный плазмодий, дизентерийная амеба), плоские
черви (сосальщики, цепни) и др.
Гнездовой паразитизм свойствен позвоноч-
ным животным. Обыкновенная кукушка откла-
дывает свои яйца в гнезда более 100 видов птиц,
преимущественно мелких воробьиных.
Конкуренция. Одна из форм отрицательных
взаимоотношений между видами — конкуренция.
Этот тип взаимоотношений возникает, если у
двух близких видов наблюдаются сходные по-
требности. Если такие виды обитают на одной
территории, то каждый из них находится в невы-
годном положении: уменьшаются возможности
овладения пищевыми ресурсами, местами для
размножения и т. д. Формы конкурентного вза-
имодействия могут быть самыми разными — от
прямой физической борьбы до мирного со-
вместного существования. Тем не менее, если два
вида с одинаковыми потребностями оказываются
в одном сообществе, рано или поздно один конку-
рент вытеснит другого. Ч. Дарвин считал конку-
ренцию одной из важнейших составных частей
борьбы за существование, играющей большую
роль в эволюции видов.
Как бы ни были сходны потребности видов,
все же чем-то они отличаются друг от друга,
также как различается их устойчивость к факто-
рам среды — температуре, влажности и т. п. Ско-
рость размножения видов уже по этим причинам
будет одинакова. С каждым поколением все
больше пищевых ресурсов будет захватываться
особями конкурентоспособного вида, при этом
другой вид неизбежно исчезнет.
Растения и животные могут подавлять конку-
рентов с помощью химических веществ. Грибы
препятствуют росту бактерий путем выработки
антибиотиков. У животных встречаются случаи
прямого нападения представителей одного вида
на другой.
В результате конкуренции в биогеоценозе со-
вместно уживаются только те виды, которые
смогли разойтись в своих требованиях к услови-
ям жизни. Например, копытные африканских са-
ванн по разному используют пастбищный корм.
Зебры обрывают верхушки трав; антилопы кор-
мятся тем, что оставляют им зебры, выбирая при
этом определенные виды растений; газели выщи-
пывают самые низкие травы, а антилопы топпи
едят сухие стебли, оставшиеся после других тра-
воядных.
Нейтрализм
Нейтрализм — форма взаимоотношений,
при которой совместно обитающие на одной
территории организмы не влияют друг на друга.
При нейтрализме особи разных видов не обязаны
друг с другом непосредственно, но, формируя
биоценоз, зависят от состояния сообщества в це-
лом. Например, белки и лоси в одном лесу не
контактируют друг с другом, однако угнетение
леса засухой сказывается на каждом из них.
Все перечисленные формы биологических свя-
зей между видами служат регуляторами числен-
ности животных и растений в биоценозе, опреде-
ляя степень его устойчивости; при этом чем бога-
че видовой состав биоценоза, тем устойчивее со-
общество в целом.
Физика
классы
ФИЗИКА
1. МЕХАНИЧЕСКОЕ ДВИЖЕНИЕ
Процесс изменения положения тела в простран-
стве с течением времени называется механическим
движением. Положение тела в пространстве можно
определить только относительно какого-либо дру-
гого тела, выбранного за тело отсчета. Тело от-
счета, связанная с ним система координат и часы
составляют систему отсчета.
Механическое движение относительно'. нет
смысла говорить о движении тела, не указывая,
относительно какой системы отсчета это движение
рассматривается; одно и то же движение в разных
системах отсчета может выглядеть по-разному.
Наиболее просто описывается движение в инер-
циальных системах отсчета (ИСО). В ИСО тело
движется равномерно прямолинейно или покоит-
ся при отсутствии внешнего воздействия на него.
Во многих случаях при решении практических за-
дач систему отсчета, связанную с Землей, можно с
большой степенью точности считать инерциальной.
Принцип относительности Галилея устанавли-
вает, что законы классической механики во всех
ИСО имеют одни и тот же вид. А. Эйнштейн обоб-
щил принцип относительности для релятивистской
механики: во всех ИСО, движущихся друг относи-
тельно друга равномерно и прямолинейно, все за-
коны физики имеют один и тот же вид.
Материальная точка — это тело, размерами и
формой которого в рассматриваемом случае мож-
но пренебречь. Непрерывную линию, описываемую
при движении материальной точки относительно
выбранной системы отсчета, называют траектори-
ей. В зависимости от ее формы движение может
быть прямолинейным или криволинейным. При
вращательном движении траектории нет.
Тело может двигаться равномерно прямолиней-
но или ускоренно. В случае равномерного прямо-
линейного движения перемещение определяется по
формуле: s — П7; координата вычисляется по фор-
муле: х *= хо + р/; скорость же постоянна: ? = const.
В случае равноускоренного движения перемещение
, „ _ . а?
вычисляется по формуле: s = vt + —.
Задача на использование графиков зависимо-
стей кинематических величин от времени: Описать
характер движения тела, график зависимости ко-
ординаты которого от времени изображен на ри-
сунке 1, а (ОА и ВС — участки парабол). Начер-
тить графики скорости и ускорения, соответствую-
щие данному движению.
Решение: Соответствующие графики показаны
иа рисунке 1, б, в. При их построении учитывается,
что в течение промежутка времени от О до тело
двигалось равноускоренно, от t\ до <2 — равномер-
но прямолинейно, от <2 Д° *з — равнозамедленно,
от is до <4 — покоилось.
2. ЗАКОНЫ НЬЮТОНА
Первый закон Ньютона: Существуют системы
отсчета,, в которых любое изолированное (не под-
вергающееся действию внешних сил) тело сохра-
няет свое состояние покоя или равномерного пря-
молинейного движения. Такие системы отсчета
называются инерциальными.
557
ФИЗИКА
Первый закон Ньютона часто называют законом
инерции, поскольку движение, не поддерживаемое
никаким воздействием, — это движение по инер-
ции. При формулировке закона инерции Ньютон
опирался на труды Г, Галилея, который первым по-
нял ошибочность утверждения, что тело, на кото-
рое ничто не действует, может только покоиться.
Галилей показал, что такое тело может либо поко-
иться, либо двигаться с постоянной скоростью.
Второй закон Ньютона: Под действием силы
F тело массой m приобретает такое ускорение 3,
что произведение массы на ускорение будет равно
действующей силе, т.е.
m3 - F. (1)
Второй закон Ньютона показывает, что причи-
ной изменения скорости тела является действие на
него окружающих тел.
В более общей форме второй закон Ньютона за-
писывается следующим образом:
<2)
где Др — вызванное действием силы ? изменение
импулься тела за время At. Формула (1) справед-
лива лишь в том случае, когда масса тела m не из-
меняется, в то время, как формула (2) верна всегда.
Видно, что при m = const формула (2) обращается
в формулу (1):
% » _ mS.
At Д: д:
Учитывая принцип суперпозиции сил (равнодей-
ствующая нескольких сил равна их векторной сум-
ме), второй закон Ньютона можно записать в виде:
m3 — Д + ... + ?п.
Третий закон Ньютона: При взаимодействии
двух тел силы, с которыми они действуют друг
на друга, равны по модулю и противоположны
по направлению, т.е.
Ди “ “Д1> ’ (3)
Силы, о которых идет речь в третьем законе
Ньютона, приложены к разным телам, но всегда
имеют одну природу.
Примерами таких пар сил могут служить: силы
гравитационного взаимодействия двух тел; вес тела
и сила реакции опоры; кулоновские силы и др.
Являясь основой классической механики, зако-
ны Ньютона описывают взаимодействия макроско-
пических тел, участвующих в не релятивистских
движениях (их скорости много меньше скорости
света). При этом тела рассматриваются как мате-
риальные точки, а движение описывается относи-
тельно инерциальных систем отсчета.
Задача иа примеиеиие второго закона Ньюто-
на: Под действием силы F, направленной вдоль го-
ризонтальной плоскости, по ее поверхности начи-
нает скользить без начальной скорости тело массой
m — 4 кг и через t = 3 с после начала движения
приобретает скорость v — 0,6 м/с. Найти силу F,
если коэффициент трения между телом и плоско-
стью р. •= 0,2.
Решение: На тело действуют четыре силы: сила
? и сила трения Д-р — в горизонтальном направле-
нии, сила тяжести Д и сила реакции опоры N — в
вертикальном (рис. 2).
У и
Ftp । । F
0 Vzzzzzzzzzz/zzz-'z/z ^Zwzzzz/7>/7z£y/zzzzz *
Рис. 2
Направим ось ОХ вдоль направления движения
тела, а ось OY — вверх. Запишем уравнение дви-
жения тела в проекциях на ось ОХ:
F - Ftp “ ma,
откуда
F — FTp + ma. (1)
Спроецировав вертикально действующие силы
на ось OY, получим: N - FT = 0 (поскольку про-
екция ускорения на ось OY равна нулю). Отсюда,
учитывая, что FT “ mg, получаем: N •= mg.
Поэтому сила трения FTp “= pN — pmg.
Поскольку тело двигалось равноускоренно без
начальной скорости, то его скорость в момент вре-
мени t: и •= at, откуда a “ у.
Вычислим силу F:
F = pmg + 2^ - m(pg + у) Я
И 4 кг(о,2 • 9,8 м/с2 + ~ 8>6 н-
3. ЗАКОН ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ
В 1682 г. И. Ньютон открыл закон всемирного
тяготения: все тела во Вселенной притягиваются
друг к другу с силой, прямо пропорциональной
произведению их масс и обратно пропорциональ-
ной квадрату расстояния между ними, т.е.
F . <7 "‘‘"‘а
Коэффициент пропорциональности (7 называет-
ся гравитационной постоянной, О-б.бТ’Ю-11
Физика
558
Взаимное притяжение свойственно всем телам
во Вселенной, такое взаимодействие называют гра-
витационным.
С помощью закона всемирного тяготения можно
описать множество природных явлений: приливы и
отливы на Земле, движения естественных и искус-
ственных тел как в Солнечной системе, так и за ее
пределами и др.
Сила, с которой тела притягиваются к Земле
вследствие гравитационного взаимодействия, назы-
вается силой тяжести. Согласно закону всемирного
тяготения
F - ИЛИ ? - ОТ?,
гг
где g — ускорение свободного падения, R — рассто-
яние от центра Земли до тела, М — масса Земли,
т — масса тела.
Движение тела под действием только силы тя-
жести называют свободным падением. Свободное
падение происходит с ускорением g, которое, как
показано выше, не зависит от массы тела. Вблизи-
поверхности Земли g = 9,8 м/с2, по мере удаления
от Земли эта величина убывает.
Весом тела называют силу, с которой тело дей-
ствует на опору или подвес вследствие притяжения
к Земле. Вес тела Р, в отличие от силы тяжести,
приложен не к данному телу, а к его опоре или под-
весу.
В случае свободного падения вес тела равен ну-
лю (это состояние невесомости), поскольку само
тело и его опора движутся с одинаковым ускорени-
ем g. Несмотря на то, что в состоянии невесомости
вес тела равен нулю, на него продолжает действо-
вать сила тяжести, которая не равна нулю.
4. СИЛА УПРУГОСТИ. ЗАКОН ГУКА
Сила, возникающая в результате деформации
тела и направленная в сторону, противоположную
перемещению частиц тела при деформации, назы-
вается силой упругости.
Деформацию растяжения или сжатия характе-
ризует абсолютное удлинение: Ах = х - хц, где
*0 — первоначальная длина образца, ах — его дли-
на в деформированном состоянии. Относительным
Ах
удлинением тела называют отношение г = —.
Закон Гука: Сила упругости, возникающая в
теле при его деформации растяжения или сжа-
тия, пропорциональна абсолютному удлинению
тела: Fyn₽ = А:|Дх|.
Коэффициент пропорциональности k называет-
ся жесткостью тела, он зависит от материала, из
которого тело изготовлено, а также от его геоме-
трических размеров и формы.
Отношение модуля силы упругости к площади
поперечного сечения называют механическим на-
пряжением: ст - Измеряется механическое
напряжение в паскалях (Па). Использование поня-
тия механического напряжения позволяет сформу-
лировать закон Гука в более современном виде. Ме-
ханическое напряжение, возникающее при дефор-
мации тела, пропорционально его относительно-
му удлинению, т.е.
ст = Е|е|.
Коэффициент пропорциональности Е называют
модулем Юнга (или модулем упругости). Модуль
Юнга характеризует сопротивляемость материала
упругой деформации. Чем больше модуль Юнга,
тем меньше деформируется тело при прочих рав-
ных условиях.
Можно установить зависимость жесткости тела
k от модуля Юнга Е, а также от длины I и площади
поперечного сечения тела S:
ь = fy"p = ££
|All |Д!| |Д!| Io ’
Закон Гука выполняется при небольших дефор-
мациях. Предельное напряжение стп, при котором
выполняется 'закон Гука, называют пределом упру-
гости.
5. СИЛА ТРЕНИЯ
Сила, возникающая в месте соприкосновения
тел и препятствующая их относительному переме-
щению, называется силой трения.
Если тело скользит по какой-либо поверхности,
его движению препятствует сила трения сколь-
жения, которую можно рассчитать по формуле
Frp = pN, где N — сила реакции опоры, ад —
коэффициент трения скольжения (рис. 3). Коэф-
фициент д зависит от материала и качества обра-
ботки соприкасающихся поверхностей и не зависит
от веса тела.
’ * 4 * * 7 -
Ftp —.
ушштттшшттдт
mg'
Рис. 3
Сила трения скольжения всегда направлена про-
тивоположно движению тела. При изменении на-
правления скорости изменяется и направление си-
лы трения.
Сила трения начинает действовать на тело, ко-
гда его пытаются сдвинуть с места. Если внешняя
сила F меньше произведения pN, то тело не будет
559
ФИЗИКА
сдвигаться — началу движения, как принято гово-
рить, мешает сила трения покоя. Тело начнет дви-
жение только тогда, когда внешняя сила F превы-
сит максимальное значение, которое может иметь
сила трения покоя FTp.
В некоторых случаях трение полезно (без трения
невозможно было бы ходить По земле человеку, жи-
вотным, двигаться автомобилям, поездам и т.д.), в
таких случаях трение усиливают. Но в других слу-
чаях трение вредно. Например, из-за него изнаши-
ваются трущиеся детали механизмов, расходуется
лишнее горючее на транспорте и т.д. Тогда с тре-
нием борются, применяя смазку («жидкостную или
воздушную подушку») или заменяя скольжение на
качение (поскольку трение качения характеризует-
ся значительно меньшими силами, нежели трение
скольжения).
6. АРХИМЕДОВА СИЛА
Сила, действующая вертикально вверх на погру-
женное в жидкость или газ тело, называется архи-
медовой.
Возникновение архимедовой силы объясняется
тем, что с увеличением глубины растет давление
жидкости (газа). Поэтому силы давления, действу-
ющие на нижние элементы поверхности тела, пре-
восходят аналогичные силы, действующие на верх-
ние элементы поверхности.
Закон Архимеда: На тело, погруженное в жид-
кость (газ), действует направленная вертикально
вверх выталкивающая сила, равная по величине
весу жидкости (газа), взятой в объеме погружен-
ного в нее тела (или погруженной части тела):
Fa = 8(>жУт,
где g — ускорение свободного падения, рж — плот-
ность жидкости, VT — объем тела, погруженного в
жидкость.
В зависимости от соотношения силы тяжести
и архимедовой силы, действующих на тело, те-
ло будет либо тонуть (Fa < FT), либо всплывать
(FA > FT), либо находиться в равновесии, т.е. пла-
вать (Fa = FT).
Учитывая формулу для расчета архимедовой си-
лы, можно рассмотреть условие плавания тел в за-
висимости от соотношения плотностей тела-и жид-
кости, в которую тело погружено.
Рассматривая случай, когда сила тяжести равна
архимедовой, и учитывая, что сила тяжести рав-
на FT = mg = gpV (m — масса тела, а V и р —
его плотность и объем), можно записать равенство
двух этих сил gpxVx - gpV, откуда ржУж = pV. Из
этого соотношения видно, что при равенстве плот-
ностей тела и жидкости тело будет плавать, т.е.
остается в равновесии внутри жидкости (посколь-
ку Уж = V). Если плотность тела меньше плотно-
сти жидкости, то часть тела будет выступать над
поверхностью (поскольку в этом случае Уж < У).
Если же плотность тела больше плотности жидко-
сти, то тело будет тонуть (поскольку невозможно,
чтобы объем вытесненной жидкости был больше,
чем объем тела Иж > V).
7. ИМПУЛЬС ТЕЛА
Векторная физическая величина, равная произ-
ведению массы тела на его скорость, называется
импульсом тела: р = mfi. Под импульсом систе-
мы тел понимают сумму импульсов всех тел этой
системы: •= Pi + Pz + ... .
Закон сохранении импульса: В замкнутой си-
стеме тел при любых процессах ее импульс оста-
ется неизменным: р% = const.
Справедливость этого закона легко доказать,
для простоты рассмотрев систему из двух тел. При
взаимодействии двух тел изменяется импульс ка-
ждого из них, причем эти изменения равны соот-
ветственно ДД1 = ?i&t и Дрг = ^2 At. При этом
изменение полного импульса системы равно:
Др = Др1 + Дрг = Fi At + FzM = (Fi + £2)At.
Однако, согласно третьему закону Ньютона,
?1 “ ~?2- Таким образом, Др = О.
Одним из важнейших следствий закона сохра-
нения импульса является существование реактив-
ного движения. Реактивное движение возникает в
случае, когда от тела с некоторой скоростью отде-
ляется какая-либо его часть.
Например, реактивное движение совершает ра-
кета. Перед стартом импульс ракеты равен нулю,
таким он должен остаться и после старта. При-
меняя закон сохранения импульса (действие силы
тяжести не учитываем), можно рассчитать, какую
скорость разовьет ракета после сгорания в ней всего
топлива: тг?г+т? = О, где i>r — скорость газов, вы-
брасываемых в виде реактивной струи, тг — масса
сгоревшего топлива, v — скорость ракеты, а т —
ее масса. Отсюда рассчитываем скорость ракеты:
m
Схемы различных ракет были разработаны
К. Э. Циолковским, который считается основопо-
ложником теории космических полетов. На прак-
тике идеи К. Э. Циолковского стали осуществлять-
ся учеными, инженерами и космонавтами под ру-
ководством С. П. Королева.
Физика
560
Задача на применение закона сохранения им-
пульса: Мальчик массой т\ — 50 кг бежит со
скоростью i>i — 5 м/с, догоняет тележку массой
mg — 100 кг, движущуюся со скоростью i>2 — 2 м/с,
и вскакивает иа нее. С какой скоростью v станет
двигаться тележка вместе с мальчиком? Трение не
учитывать.
Решение: Систему «мальчик - тележка* мож-
но считать изолированной, так как силы тяжести
мальчика и тележки уравновешены силами реак-
ции опор, а трение не учитывается.
Рис. 4
Свяжем систему отсчета с Землей и направим
ось ОХ по направлению движения мальчика и те-
лежки (рис. 4, а, б). В этом случае проекции им-
пульсов и скоростей иа ось будут равны их моду-
лям. Поэтому можно записать соотношения в ска-
лярной форме.
Начальный импульс системы складывается из
начальных импульсов мальчика и тележки, соот-
ветственно равных и m^v^. Когда мальчик
едет иа тележке, импульс системы равен (пц + пггJu-
no закону сохранения импульса
+ OT2U2 — (М1 + f»2)U.
Вычисляем скорость и:
_ (И|1>| + m2t>2) _
(mi + m2)
(50 кг 5 м/с + 100 кг ' 2 м/с) о .
--------(50 кг+100 кг)--— “ 3 М/С-
8. МЕХАНИЧЕСКАЯ РАБОТА
Физическая величина, равная произведению мо-
дуля силы иа модуль перемещения и иа косинус
угла между ними, называется механической рабо-
той (рис. 5):
А - F • в • cos <р.
Работа — величина скалярная. Измеряется ра-
бота в джоулях (Дж). 1 Дж — это работа, совер-
шенная силой 1 Н иа перемещении 1 м.
Рис. 5
В зависимости от направлений векторов си-
лы и перемещения, механическая работа может
быть положительной, отрицательной или равной
нулю. Например, если вектора F и s совпада-
ют, то cosO° — 1, и А > 0. Если векторы F
и в направлены в противоположные стороны, то
cos 180° — -1, и А < 0. Если же F и s перпен-
дикулярны, cos 90° — 0, и А — 0.
Мощность характеризует быстроту совершения
работы и вычисляется как отношение работы А ко
времени t, в течение которого эта работа была со-
вершена:
"“Г
Измеряется мощность в ваттах (Вт). 1 Вт —
это мощность, при которой работа в 1 Дж соверша-
ется за 1 с: 1 Вт — 1 Дж/с.
Коэффициент полезного действия (КПД) пока-
зывает, какую долю составляет полезная работа от
всей совершенной (затраченной). КПД равен вы-
раженному в процентах отношению полезной рабо-
ты ко всей совершенной (затраченной):
т/ - ’ 100%.
Аа
В силу того что при работе любого механизма
приходится преодолевать силы трения, силы со-
противления, полезная работа всегда оказывается
меньше, чем полная, затраченная: Ап < Ая. По
этой причине КПД любого механизма не может
быть больше или хотя бы равен 100%.
9. МЕХАНИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ
Величину, равную половине произведения мас-
сы тела иа квадрат его скорости, называют кинети-
ческой энергией:
Як -
Изменение кинетической энергии тела за некото-
рый промежуток времени равно работе, совершен-
ной за это время силой, действующей на тело:
А - ДЯк.
Если работа силы по любой замкнутой траек-
тории равна нулю, силу называют потенциальной.
Работа потенциальных сил не зависит от траекто-
рии, а определяется только начальным и конечным
561
ФИЗИКА
положением тела. Величину, равную работе, кото-
рую должна совершить потенциальная сила, чтобы
переместить тело из рассматриваемого положения
в нулевое, называют потенциальной энергией тела.
В нулевом положении потенциальная энергия тела
считается равной нулю.
Для разных видов сил существуют разные фор-
мулы потенциальной энергии. Например, для тела,
взаимодействующего с Землей и находящегося на
высоте h над ее поверхностью,
Еп “ mgh
(нулевое положение — поверхность Земли), а для
тела, на которое действует пружина жесткости k,
растянутая на величину х,
к1 - Агх2
(нулевое положение — точка, где х — О).
Работа потенциальных сил равна изменению по-
тенциальной энергии, взятому с противоположным
знаком: А - -ДЕП.
Сумму кинетической и потенциальной энергий
тела называют его полной механической энергией.
Если система тел консервативна (т.е. на нее дей-
ствуют лишь не зависящие от времени потенциаль-
ные силы), то для нее справедлив закон сохранения
механической энергии: При любых процессах, про-
исходящих в системе тел, ее полная механическая
энергия остается неизменной, т.е. Е “ const. В
этом случае при всяком увеличении кинетической
энергии потенциальная энергия уменьшается ровно
на столько же, и наоборот.
Задача на йрименение закона сохранения ме-
ханической энергия: Пуля массой т — 10 г, летя-
щая со скоростью 1> “ 800 м/с, попадает в дерево
и углубляется на в — 10 см. Найти среднюю силу
F сопротивления дерева и время t движения пули
в дереве, считая это движение равнозамедленным
(рис. 6).
Рис. в,
Решение: Подлетая к дереву, пуля обладала ки-
2
нетической энергией Ек « ——, которая полностью
пошла на преодоление сил сопротивления дерева:
- Fs,
откуда
2
19-782 CD
Время движения пули в дереве равно: t — —,
1>ср
где 1>Ср — средняя скорость. В силу того что дви-
жение равнозамедленное, средняя скорость равна
полусумме начальной и конечной скоростей:
1>ср j----2’
следовательно,
t - £. (2)
Вычисляем силу F и время t:
F - ” = 32000 Н - 32 кН;
2-10- 10’2 м
t “ “ 2-5 • 10'4 с-
800 м/с
10. ГАРМОНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ
Движения, которые точно повторяются через
равные интервалы времени, называются гармони-
ческими колебаниями. Эти колебания происходят
по закону синуса или косинуса.
Уравнение гармонических колебаний имеет вид:
q - qm ‘ sin(wt + <ро).
где qm — амплитуда колебаний (наибольшее рас-
стояние, на которое тело удаляется от положения
равновесия), ы — циклическая частота колеба-
ний (число колебаний, совершаемых за 2тг секунд),
— начальная фаза колебаний.
Частота колебаний I/ — количество колебаний
за секунду. Если за время t совершено п колебаний,
то
"’Г
Частота связана с циклической частотой соотноше-
нием:
w - 2тгр.
Время, за которое происходит одно полное коле-
бание, называется периодом колебаний Т. Период
определяется по формуле
Т - -.
п .
Сравнивая формулы для расчета частоты и периода,
можно заметить, что это обратные величины:
Г- 1.
Величина, стоящая под знаком синуса или ко-
синуса в уравнении гармонических колебаний, на-
зывается фазой колебаний:
<р - wt + <рй.
Физика
562
Фаза является той величиной, которая при за-
данной амплитуде определяет координату.
Графиком гармонических колебаний является
синусоида (ри<^. 7).
Рис. 7
11. СВОБОДНЫЕ КОЛЕБАНИЯ
Колебания, возникающие в системе под действи-
ем внутренних сил после того, как система была
выведена из равновесного состояния и предоставле-
на самой себе, называются свободными колебания-
ми. Они могут происходить как в механических ко-
лебательных системах, так и в электрических. Сво-
бодные механические колебания могут совершать,
например, груз на пружине или маятник на нити,
электрические колебания происходят в колебатель-
ном контуре.
Колебания с течением времени затухают (меха-
нические — вследствие трения, электрические —
из-за тепловых потерь в проводах и излучения
электромагнитных волн). Однако если эти потери
незначительны, то на протяжении небольших ин-
тервалов времени колебания, можно считать гармо-
ническими.
Для груза массой т, колеблющегося под дей-
ствием пружины жесткости k, можно записать за-
кон сохранения энергии:
+ - const..
Отсюда видно, что в процессе колебаний проис-
ходит периодическое превращение потенциальной
энергии тела в кинетическую, и наоборот. В случае
же электрических колебаний в контуре, содержа-
щем конденсатор емкостью С и катушку индуктив-
ностью L, закон сохранения энергии имеет вид:
“ const.
В контуре происходит периодическое превращение
энергии электрического поля конденсатора в энер-
гию магнитного поля тока, и наоборот.
Частота свободных колебаний полностью опре-
деляется свойствами самой колебательной системы.
Поэтому ее называют собственной частотой систе-
мы и рассчитывают:
— для математического маятника (колеблющей-
ся в гравитационном поле Земли материальной точ-
ки, подвешенной на невесомой и нерастяжимой ни-
ти длиной Z) w -
f~k
— д,ля пружинного маятника w — \ —\
у т
— для колебательного контура ы ~ -4—.
s/ LC
12. ВЫНУЖДЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ
Колебания, происходящие под действием внеш-
ней периодической силы, называются вынужден-
ными колебаниями. Внешняя периодическая си-
ла, называемая вынуждающей, сообщает колеба-
тельной системе дополнительную энергию, которая
идет на восполнение энергетических потерь, проис-
ходящих из-за трения. Если вынуждающая сила
изменяется во времени по закону синуса или коси-
нуса, то вынужденные колебания будут гармониче-
скими и незатухающими.
Частота вынужденных колебаний равна часто-
те вынуждающей силы. В случае, когда частота
вынуждающей силы и совпадает с собственной ча-
стотой колебательной системы i/q, происходит рез-
кое возрастание амплитуды вынужденных колеба-
ний — резонанс. Резонанс возникает из-за того,
что при I/ — l/о внешняя сила, действуя в такт со
свободными колебаниями, все время сонаправлена
со скоростью колеблющегося тела и совершает по-
ложительную работу: энергия колеблющегося те-
ла увеличивается, и амплитуда его колебаний ста-
новится большой. График зависимости амплитуды
вынужденных колебаний Ат от частоты вынужда-
ющей силы ^представлен на рисунке 8.
Рис. 8
Явление резонанса играет большую роль в ря-
де природных, научных и производственных про-
цессов. Например, необходимо учитывать явление
резонанса при проектировании мостов, зданий и
других сооружений, испытывающих вибрацию под
нагрузкой, в противном случае при определенных
условиях эти сооружения могут быть разрушены.
563
ФИЗИКА
13. МЕХАНИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ
Распространяющиеся в упругой среде возмуще-
ния (отклонения частиц упругой среды от положе-
ния равновесия) называются механическими вол-
нами.
В любой механической волне существуют два
вида движения: движение частиц среды (коле-
бания) и движение возмущения (распространение
волны). Если колебание частиц и распространение
волны происходят в одном направлении, волну на-
зывают продольной, а если эти движения идут в
перпендикулярных направлениях, — понеречной.
Продольные волны, сопровождаемые деформа-
циями растяжения и сжатия, могут распростра-
няться в любых упругих средах. Поперечные же
Волны могут возникать только в твердых телах, по-
скольку для их возникновения необходимо появле-
ние сил упругости при деформации сдвига (при сме-
щении отдельных слоев друг относительно друга).
С распространением волны происходит переда-
ча движения и деформации от одного участка сре-
ды к другому, чему соответствует передача энергии:
кинетической энергии движения и потенциальной
энергии упругой деформации. Этим объясняется
основное свойство механических волн (как и элек-
тромагнитных) — перенос ими энергии без переноса
вещества.
Скорость, с которой распространяется возмуще-
ние в упругой среде, называют скоростью волны
V. Скорость волны определяется только свойствами
упругой среды, в которой она распространяется.
Расстояние, на которое распространяется волна
за время, равное периоду колебаний в ней Т, на-
зывается длиной волны А: А = и • Т. Поскольку
скорость волны v определяется свойствами среды,
а период колебаний в волне совпадает с периодом
колебаний источника, то длина волны зависит как
от свойств среды, так и от свойств источника. Ча-
стицы среды, находящиеся на расстоянии длины
волны друг от друга, колеблются в одинаковых фа-
зах.
Скорость волны можно найти, если известна
длина волны или частота колебаний:
v - ? - Ар.
14. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МКТ
Молекулярно-кинетическая теория (МКТ) объ-
ясняет тепловые свойства макроскопических тел на
основе трех положений:
1) все тела состоят из огромного числа мельчай-
ших частиц (молекул, атомов или каких-либо дру-
гих);
19*
2) эти частицы непрерывно и хаотически дви-
жутся;
3) частицы взаимодействуют друг с другом.
Число молекул в теле можно найти по формуле:
А — где т — масса тела, М — молярная мае-
м
са (масса одного моля), Ад — постоянная Авогадро.
Молярная масса связана с относительной моле-
кулярной массой соотношением М = Мг" Ю 3 —
моль
Постоянная Авогадро NA = 6 • 1023 моль-1 пока-
зывает число атомов или молекул, содержащееся в
одном моле любого вещества. Таким образом, мас-
су одной молекулы можно рассчитать следующим
образом: то — M/NA.
Хотя частицы вещества не имеют четких гра-
ниц, их размеры можно ориентировочно опреде-
лить так:
г ~ J/Vn = */К » з/— = »/е »! М
r~vK° ypN qp
где Vo — примерный объем одной частицы, ар —
плотность вещества.
Второе положение МКТ подтверждается суще-
ствованием ряда явлений: диффузии — самопро-
извольного перемешивания разных веществ вслед-
ствие проникновения частиц одного вещества ме-
жду частицами другого; броуновского движения —
беспорядочного движения взвешенных в жидкости
мелких частиц под действием ударов молекул жид-
кости.
Силы взаимодействия частиц вещества проявля-
ются только на расстояниях, сравнимых с разме-
рами самих частиц. На очень малых расстояниях
(меньших, чем размеры самих частиц) преобладают
силы отталкивания, а на больших — силы притя-
жения. Эти силы имеют электромагнитную приро-
ду, поскольку возникают в результате взаимодей-
ствия заряженных частиц — электронов и атомных
ядер.
15. ТЕМПЕРАТУРА
Поначалу температура отражала только субъек-
тивные ощущения тепла и холода. Однако в осно-
ву научного, количественного определения темпе-
ратуры был положен ряд объективных физических
явлений и фактов.
При соприкосновении двух тел их частицы,
сталкиваясь между собой, будут передавать друг
ДРУГУ энергию (в результате чего более быстрые из
них будут замедляться, а более медленные начнут
двигаться быстрее) до тех пор, пока не установится
тепловое равновесие.
Чтобы ввести количественную меру нагретости
тел — температуру, следует исходить из того, что
она должна быть одинаковой у всех тел, находя-
щихся в тепловом равновесии друг с другом. Для
Физика
564
тел, движение частиц которых рассматривается с
помощью законов классической механики, таким
свойством обладает средняя кинетическая энергия
поступательного движения частиц: Ek = По-
этому именно она и положена в основу определения
температуры.
Величина, пропорциональная средней кинети-
ческой энергии поступательного движения частиц,
называется температурой тела:
Т =
где k К, 1,38-10“23 Дж/К — постоянная Больцмана.
Отсюда видно, что
Ек = |*т.
Определяемую таким образом температуру на-
зывают термодинамической или абсолютной, она
измеряется в кельвинах (К).
Термодинамическая температура не может быть
отрицательной, ее минимальное значение Т — 0 на-
зывается абсолютный! нулем. При абсолютном ну-
ле тепловое движение частиц прекращается. Одна-
ко абсолютный нуль недостижим.
Часто на практике бывает удобно за нулевую
принять температуру тающего льда, а за 100 °C —
температуру кипящей при нормальном давлении
воды (шкала Цельсия). С термодинамической тем-
пературой температура по Цельсию связана соотно-
шением Т — t + 273.
Задача на применение формулы связи скорости
теплового движения молекул и абсолютной тем-
пературы газа: При какой температуре скорость
молекул кислорода достигнет первой космической
скорости 7,9 км/с? Что случилось бы с атмосферой
Земли при такой температуре?
Решение:
где k а; 1,38 • 1О-23 Дж/К — постоянная Больц-
мана, a Ek “ — средняя кинетическая энергия
поступательного движения частиц. Таким образом,
искомая температура будет равна:
Т-<, (1)
где rriQ — масса молекулы кислорода.
Массу молекулы кислорода можно найти:
«о - (2)
В свою очередь, молярная масса кислорода
М находится с помощью периодической систе-
мы Менделеева: относительная масса атома ки-
слорода 16, но в молекуле кислорода два атома
16 • 2 - 32, значит, молярная масса газа кислорода
М — 32 г/моль.
Подставив выражение (2) в формулу (1), полу-
чим: _
ijt в Му2-
ZkNk'
Вычисляем температуру Т:
р 32 • 10’’ кг/моль • 7,9 • 10s м/с
~ 3 • 1,38 • 10 м Дж/К • 6•10м моль'1
- 80000 К - 8 • 104 К.
При такой температуре атмосфера Земли рассе-
ялась бы в космическом пространстве, поскольку
молекулы стали бы двигаться с первой космиче-
ской скоростью (oj — 7,9 км/с). При такой ско-
рости любое тело способно, преодолев притяжение
Земли, уйти с земной орбиты в космос.
16. ДАВЛЕНИЕ ГАЗА. ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ
Давление, производимое газом на стенки сосу-
да, достаточно просто объясняется на основе МКТ
газов. Это давление возникает вследствие того, что
молекулы газа, беспорядочно двигаясь, ударяются
о стенки сосуда, передавая им при каждом соударе-
нии свой импульс. Суммарный импульс, передан-
ный за единицу времени единице площади, — это
и есть давление, производимое газом.
Идеальный, газ состоит из молекул, которые
обладают пренебрежимо малым объемом по сравне-
нию с объемом сосуда, между молекулами не дей-
ствуют силы притяжения, при соударении молекул
друг с другом и со стенками сосуда действуют силы
отталкивания. Идеального газа в природе не суще-
ствует — это упрощенная модель реального газа.
Такое упрощение позволяет в ряде случаев гораз-
до легче решать практические задачи. Реальный
газ становится близким по свойствам к идеально-
му, когда он достаточно нагрет и разрежен.
Существует два основных подхода к изучению
газов: с учетом их молекулярного строения и ис-
пользованием микропараметров (масса и скорость
молекул, их концентрация и т.д.) и без учета моле-
кулярного строения, когда газы описывают макро-
параметрами (давлением р, объемом V, температу-
рой Т).
Между микро- и макропараметрами существует
связь, которая выражается основным уравнением
МКТ газов:
р - ^monud.
Из этого уравнения видно, что давление газа
увеличивается с ростом концентрации его молекул
и скорости их движения.
565
ФИЗИКА
Из основного уравнения МКТ газов также сле-
дует, что давление газа пропорционально произве-
дению концентрации молекул на среднюю кинети-
ческую энергию движения молекулы:
Р = |тпо/ш2 - |п^ -
Состояние газа описывается уравнением Менде-
леева—Клапейрона: pV = ~RT (tn — масса газа,
м
М. — молярная масса, R к 8,31 Дж/(моль • К) —
универсальная газовая постоянная).
Если масса газа т остается постоянной, то про-
цесс измерения состояния газа можно описывать с
помощью уравнения Клапейрона:
PV 4.
= const.
Если при изменении состояния газа один из макро-
параметров (р, V или Т) остается постоянным (та-
кие процессы принято называть изопроцессами), то
из уравнения Клапейрона получаются частные га-
зовые законы:
pV = const при Т =• const — закон Бойля-
Мариотта;
= const при р « const — закон Гей-Люссака;
£ = const при V = const — закон Шарля.
Задача на применение уравнения Менделеева—
Клапейрона: На дне цилиндра, наполненного воз-
духом, плотность которого рв — 1,29 кг/м3, лежит
полый металлический шарик радиусом г - 1 см и
массой m = 5 г. До какого давления нужно сжать
воздух в цилиндре, чтобы шарик всплыл? Опыт
проводят при Т = 290 К. Воздух считать идеаль-
ным газом с молярной массой М — 29-1СГ3 кг/моль.
Решение: Тело будет всплывать в том случае,
если действующая на него архимедова сила будет
больше или равна силе тяжести:
VpBg mS< или Vpeg Vpg,
откуда
Рв (>, (1)
то есть когда плотность воздуха будет не меньше
плотности шарика.
Плотность шарика равна:
Необходимую плотность воздуха найдем из
уравнения Менделеева-Клапейрона:
pV - --RT,
м
откуда
"«в _ РМ
V RT‘ ( *
Это и есть плотность воздуха рв. Подставляя выра-
жения (2) и (3) в неравенство (1), получаем:
рМ 3m
’
выразив отсюда давление, получаем:
„ 3mRT
Р £ , 2,.‘
4nr М
Вычисляем давление р:
3 5 • 10'2 кг • 8,31 Дж/(моль К) • 290 К
Р • I""——- Г „ |
4 • 3,14 • 29 • 10 кг/моль- (10 2 м)
р 99 МПа.
17. ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ ТЕЛА
Сумма кинетической энергии теплового движе-
ния частиц вещества и потенциальной энергии их
взаимодействия называется внутренней энергией
тела: U — Ek + Ер — AZ-Efc + Ep, где N — количество
Частиц в теле, Ej, — средняя кинетическая энергия
одной частицы. Известно, что Efe зависит от тем-
пературы тела, а Ер — от объема (поскольку с его
изменением изменяется и среднее расстояние ме-
жду частицами, а следовательно, и интенсивность
их взаимодействия). Поэтому в общем случае вну-
тренняя энергия зависит от температуры и объема
тела.
Внутреннюю энергию тела можно изменить дву-
мя способами: совершением работы, когда вну-
тренняя энергия изменяется на величину, равную
работе внешних сил А, и теплопередачей, при ко-
торой изменение внутренней энергии характеризу-
ется количеством теплоты Q.
Изменение внутренней энергии тела (системы
тел) определяется первым законом (началом) тер-
модинамики. Изменение внутренней энергии си-
стемы &JJ при переходе ее из одного состояния в
другое равно сумме работы внешних сил А и коли-
чества теплоты Q, переданного системе:
MJ — А + Q.
Первый закон термодинамики — это обобщение
закона сохранения и превращения энергии для тер-
модинамической системы. Из него следует, что в
изолированной системе внутренняя энергия сохра-
няется при любых процессах (поскцльку для изо-
лированной системы А = 0 и Q = 0, то, значит,
— 0, т.е. U = const).
Первый закон термодинамики свидетельствует о
невозможности создания вечного двигателя, кото-
рый мог бы неограниченно долго совершать работу,
не заимствуя энергии извне (Q — 0). Работу, совер-
шаемую подобным двигателем, можно рассчитать
таким образом: Адо — -А = Q - йМ = -£JJ ш 0,
поскольку U\ = Uг-
Физика
666
Задача на применение первого закона термоди-
намики: В вертикальном цилиндре под тяжелым
поршнем находится кислород массой т - 2 кг
(рис. 9). Для повышения его температуры на
ДТ — 5 К ему было сообщено количество теплоты
Q — 9160 Дж. Найти удельную теплоемкость ки-
слорода ср, работу А, совершенную им при расши-
рении, и увеличение его внутренней энергии Д1/.
Молярная масса кислорода М — 0,032 кг/моль.
Рис. 9
Решение: На поршень действуют силы тяжести
и атмосферного давления извне и сила давления ки-
слорода изнутри. Первые две силы все время посто-
янны.
Поскольку поршень в любой момент находится
в равновесии, то во время нагревания давление ки-
слорода р остается постоянным.
Поэтому ср — Q/(znAT).
Уравнения состояния газа до и после нагревания
таковы:
pVr - %RTX и pV2 - fiRT2.
Вычитая первое уравнение из второго, получим:
Р(У2 -V,)- £Я(Т2 - ТО - ^ядт.
Но p(V2 -V0 — А, поэтому А — ^RAT.
Согласно первому закону термодинамики,
AU — Авнеш + Q. Поскольку работа совершается
газом, то в этом случае AU — Q - А.
Вычисляем удельную теплоемкость ср:
Ср - 9160 Дж/(2 кг • 5 К) - 916 Дж/(кг • К).
Вычисляем работу А, совершенную газом:
А - 2 кг • 8,3 Дж/(моль • К) • 5 К/0,032 кг/моль И
RS 2594 Дж pz 2,59 кДж.
Вычисляем увеличение внутренней энергии AU:
AU - 9160 Дж - 2594 Дж - 6566 Дж и 6,57 кДж.
18. ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ
Устройства, превращающие энергию топлива
в механическую энергию,' называются тепловыми
двигателями. Любой тепловой двигатель состоит
из трех основных элементов: рабочего тела (это
газ), которое совершает работу в двигателе; нагре-
вателя, от которого рабочее тело получает энер-
гию, часть которой затем идет на совершение ра-
боты; холодильника, которым могут являться ат-
мосфера или специальные устройства.
Работа теплового двигателя состоит из повторя-
ющихся циклов, каждый из которых таков: по-
лучение рабочим телом энергии Qi от нагревателя
(температура которого Tj); расширение рабочего те-
ла и совершение им полезной работы АПол*, передача
неиспользованной части энергии Q2 холодильнику
(температура которого Т2 всегда меньше, чем тем-
пература нагревателя Ti); возвращение охлаждаю-
щегося рабочего тела в исходное состояние.
Из первого закона термодинамики следует, что
при завершении цикла рабочее тело приходит в
первоначальное состояние, его внутренняя энергия
не меняется:
AU - U2 - Ui - 0,
значит,
Q1 — Qz+Aпол + Опотерь,
где Спотерь — энергия, теряемая за цикл на тепло-
обмен с окружающей средой, на трение и т.д. От-
сюда следует, что полезная работа, совершаемая за
цикл, Апол Qi - Q2, где в случае равенства речь
идет об идеальном двигателе, в котором нет потерь
энергии.
Отношение полезной работы к энергии, которую
получило рабочее тело от нагревателя, называют
коэффициентом полезного действия:
в Акт Qi ~ Qz , Qz
п Qi Qi <2/
Из этого выражения видно, что даже у идеального
двигателя г/ < 100%, поскольку Q2 не может быть
равно нулю.
Максимальное значение т] определяется следую-
щим выражением:
19. АГРЕГАТНЫЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА
В зависимости от температуры и давления од-
но и то же вещество может находиться в каком-
либо агрегатном состоянии: твердом, жидком, га-
зообразном. Кроме перечисленных трех можно вы-
делить и другие агрегатные состояния (плазма, ней-
тронное состояние вещества).
Каждому из состояний вещества присущи свои
специфические свойства. Однако общим для всех
является хаотический характер движения частиц,
составляющих вещество, — молекул, атомов или
ионов.
Расстояния между частицами вещества в газах
во много раз превышают размеры самих частиц.
Большую часть времени частицы свободно движут-
ся и лишь сравнительно редко испытывают соуда-
рения друг с другом. Этим объясняются свойства
газов:
667
ФИЗИКА
— способность к сжатию',
— занимать весь предоставленный ему объем
(силы притяжения между частицами газа малы и
не способны удержать их друг возле друга).
В жидкостях частицы располагаются практи-
чески вплотную друг к другу и совершают коле-
бательное движение около собственных положений
равновесия. Совершив примерно миллион коле-
баний, частица скачком переходит на другое ме-
сто. В секунду каждая частица совершает пример-
но 105-10“ таких переходов. По этой причине жид-
кости проявляют такие свойства:
— малая сжимаемость',
— сохранение определенного объема (силы при-
тяжения между частицами достаточно велики);
— текучесть.
В твердых телах частицы совершают малые ко-
лебания около своих положений равновесия (в кри-
сталлах этими положениями являются узлы кри-
сталлической решетки). Твердые тела имеют соб-
ственные форму и объем, поскольку силы притя-
жения между частицами твердого тела достаточно
велики.
20. ИЗМЕНЕНИЕ АГРЕГАТНЫХ СОСТОЯНИЙ
Плавление — переход вещества из твердого со-
стояния в жидкое. В процессе плавления разруша-
ется кристаллическая решетка твердого тела, для
чего ему необходимо получить некоторое количе-
ство энергии. При плавлении кристаллического те-
ла температура — температура плавления — оста-
ется неизменной, пока тело полностью не распла-
вится: все подводимое телу тепло идет на увеличе-
ние потенциальной энергии частиц вещества, а не
их средней кинетической энергии.
Удельная теплота плавления А показывает, ка-
кое количество теплоты необходимо для превраще-
ния 1 кг кристаллического тела в жидкость (при
температуре плавления). Таким образом, чтобы
расплавить тело массой т, ему необходимо сооб-
щить количество теплоты Q, равное:
Q — Хт.
При кристаллизации выделившееся количество
теплоты может быть вычислено по этой же форму-
ле. .
Парообразование — переход жидкости в га-
зообразное состояние. Вылететь из жидкости в
окружающее пространство могут лишь наиболее
быстрые частицы вещества, способные преодолеть
силы притяжения, действующие в поверхностном
слое жидкости. При преодолении частицами по-
верхностного слоя жидкости их скорость уменьша-
ется, таким образом, температура пара оказывает-
ся равной температуре жидкости. Жидкость же в
результате вылета наиболее быстрых частиц охла-
ждается.
Чтобы парообразование происходило при посто-
янной температуре жидкости, ей необходимо сооб-
щать энергию. Количество теплоты, необходимое
для превращения в пар 1 кг жидкости при постоян-
ной температуре, называют удельной теплотой па-
рообразования г. Значит, для превращения в пар
жидкости массой т необходимо количество тепло-
ты Q, равное:
Q — гт.
При конденсации количество теплоты, может
быть рассчитано по той же формуле.
21. НАСЫЩЕННЫЙ И НЕНАСЫЩЕННЫЙ ПАР
Насыщенный пар находится в динамическом
равновесии со своей жидкостью. Это состояние ха-
рактеризуется тем, что число молекул, покидаю-
щих поверхность жидкости, равно в среднем числу
молекул пара, возвращающихся в жидкость за то
же время. Название пара — насыщенный — под-
черкивает, что при данной температуре в данном
объеме не может находиться большее количество
пара. Если пар еще не достиг состояния динамиче-
ского равновесия с жидкостью, он называется не-
насыщенным.
Для насыщенного пара характерны следующие
свойства:
— при постоянной температуре давление на-
сыщенного пара не зависит от занимаемого объ-
ема;
— давление насыщенного пара при постоянном
объеме увеличивается с роспгом температуры, при-
чем быстрее, чем у идеального газа при тех же
условиях.
Как известно, в состав атмосферного воздуха
входит и водяной пар. Количество водяного пара
(в граммах), содержащееся в 1 м3 воздуха, назы-
вается абсолютной влажностью воздуха. Эта вели-
чина не позволяет судить о том, насколько водя-
ной пар в данных условиях близок к насыщению.
По этой причине используют понятие относитель-
ной влажности воздуха, которая равна отношению
парциального давления р водяного пара, содержа-
щегося в воздухе при данной температуре, к давле-
нию насыщенного пара ро при той же температуре
(в процентах): <р — — • 100%.
ро
Температуру, при которой относительная влаж-
ность достигает значения 100% , называют точкой
росы. Если температура станет хоть немного ниже
точки росы, пар начнет конденсироваться: появят-
ся роса, туман.
Физика
668
На практике влажность воздуха определяют, на-
пример, с помощью психрометров. Психрометр со-
стоит из двух термометров, один из которых оста-
• ется сухим, а резервуар другого увлажнен. По раз-
ности показаний термометров с помощью таблиц и
находят влажность при данной температуре.
Для человека наиболее благоприятна относи-
тельная влажность 40-60%.
22. ОТРАЖЕНИЕ И ПРЕЛОМЛЕНИЕ СВЕТА
При падении света на границу раздела двух сред
часть света отражается в первую среду, а часть
проходит во вторую среду, если она прозрачна, из-
меняя при этом направление своего распростране-
ния, — преломляется.
Заков отражевия: Угол падения равен углу от-
ражения (а — у). Падающий луч, отраженный
луч и перпендикуляр, восставленный в точке па-
дения, лежат в одной плоскости.
Заков преломлеввя: Падающий луч, прело-
мленный луч и перпендикуляр, восставленный в
точке падения, лежат в одной плоскости,.причем
отношение синусов угла падения и угла прело-
мления постоянно для данных двух сред и равно
отношению скоростей света в них:
sin a _ ni
emp i>»’ ,
Отношение обозначая noi, называют отво-
sin p
свтельвым показателем преломлеввя второй сре-
ды по отношению к первой. Он равен и отноше-
нию скоростей света в этих средах not “ “• Аб-
V2
солютный показатель преломления равен отноше-
нию скорости света в вакууме к скорости света в
данной среде: п — -. Таким образом, отноше-
ние скоростей света в двух различных средах равно
обратному отношению их абсолютных показателей
1’1 712
преломления — “ —, поэтому закон преломления
* sili« ns
можно записать и так: --- « —.
8111/3 П1
Переходя в оптически менее плотную среду
(П2 < «1), луч будет отклоняться в сторону от пер-
пендикуляра к границе раздела двух сред (J3 > а),
причем с ростом угла падения будет возрастать и
превышающий его угол преломления. При неко-
тором значении «о угол преломления становится
максимальным (До “ 90°). При а > ао происходит
полное внутреннее отражение: весь свет отражает-
ся, а преломление во вторую среду прекращается.
Предельный угол полного отражения ао легко най-
ти:
sin ао — — sin До “ — sin 90° — — =>
П, »1 Л1
=> ао “ arcsin —.
Задача ва првменевве заковов отражеввя или
преломлеввя света: Сечение стеклянной призмы
имеет форму равностороннего треугольника. Луч
падает на одну из граней перпендикулярно к ней.
Найти угол <р между направлениями падающего лу-
ча и луча, вышедшего из призмы. Показатель пре-
ломления стекла п — 1,5.
Решевве: Пройдя перпендикулярно сквозь
грань АВ (рис. 10), луч не изменяет своего напра-
вления, и поэтому угол падения на грань АС соста-
вляет а — 60
Угол, под которым луч должен был бы выйти,
преломившись на грани АС, можно найти по закону
преломления: — -. Подставив известные нам
значения а и п, получаем:
8in — 2 = 2 sin Д — > 1.
sin/З 3 2sin/3 3 SUlp 4
Таким образом, угол Д действительных значений
не имеет. Следовательно, на грани АС происходит
полное внутреннее отражение, и луч выходит через
грань'ВС перпендикулярно к ней.
Вычисляем угол р:
ip - 180° - 2а = 180° -2>60°- 60°.
23. ЛИНЗЫ
Прозрачные тела, ограниченные двумя сфериче-
скими поверхностями, называются лввзамв. Выпу-
клые линзы, у которых середина толще, чем края,
являются собирающими, а вогнутые линзы — рас-
сеивающими.
Линзы, толщина которых пренебрежимо мала
по сравнению с радиусами кривизны поверхностей,
называют товквмв.
Строя изображения в тонких линзах, учитыва-
ют такие их свойства:
—: параллельные главной оптической оси лучи
после преломления проходят через главный фокус
линзы (рис. 11, луч а);
— проходящие через оптический центр линзы
лучи не преломляются (рис. 11, луч б);
669
ФИЗИКА
— параллельные побочной оптической оси лу-
чи после преломления проходят через побочный фо-
кус, лежащий на этой оси (рис. 11, луч в).
Если предмет находится между линзой и ее фо-
кусом, его изображение будет мнимым, прямым и
увеличенным. Действительное, обратное и увели-
ченное изображение получается, когда предмет пр-
мещен между фокусным и двойным фокусным рас-
стоянием. Когда же предмет удален от линзы более
чем на двойное фокусное расстояние, его изображе-
ние действительное, обратное и уменьшенное.
Оптическая сила линзы D, характеризующая ее
способность собирать или рассеивать лучи, обратна
фокусному расстоянию F: D — i.
Расстояние d от предмета до линзы, расстояние
f от изображения до линзы и фокусное расстояние F
(или оптическая сила D) связаны формулой тонкой
линзы: 4 + 4 “ 4 или 4 + 4 “ -О-
d f F d f
24. ВОЛНОВЫЕ СВОЙСТВА СВЕТА
Наиболее ярко волновые свойства света про-
являются в явлениях интерференции и дифракции.
Интерференция света — сложение двух или не-
скольких световых волн, в результате которого на-
блюдается устойчивая во времени картина усиле-
ния или ослабления интенсивности света в различ-
ных точках пространства. Согласно волновой тео-
рии, интенсивность света пропорциональна квадра-
ту напряженности электрического поля в световой
волне. Две волны создают поле, напряженность ко-
торого в данной точке, согласно принципу супер-
позиции, равна Е — Ei + Е%. Если волны прихо-
дят в данную точку в одной фазе, то векторы Ei
и Е% будут сонаправлены, и результирующая на-
пряженность возрастет. Согласно волновой теории
интенсивность света вследствие этого увеличится, и
в этой точке будет наблюдаться максимум освещен-
ности. Если же волны приходят в данную точку в
противофазе, то Ei и Ё2 будут направлены в про-
тивоположные стороны, и результирующая напря-
женность, а как следствие, и интенсивность света
уменьшаются: в этой точке минимум освещенно-
сти.
Интерференционная картина получится устой-
чивой только в случае, если волны когерентны, то
есть их частоты одинаковы, и разность фаз не из-
меняется с течением времени.
Дифракция света — огибание световыми вол-
нами непрозрачных препятствий. Подобно интер-
ференции, дифракционная картина — это чере-
дование максимумов и минимумов освещенности.
Сходство дифракционной картины с интерференци-
онной объясняется на основе принципа Гюйгенса-
Френеля, согласно которому каждая точка фронта
волны — источник вторичных волн, и интенсив-
ность света в любой точке пространства — резуль-
тат интерференции вторичных волн. Именно вто-
ричные волны, интерферируя, освещают область,
где по законам геометрической оптики должна
быть тень.
Наблюдается дифракция, когда препятствие
очень мало или когда экран расположен от пре-
пятствия достаточно далеко — на расстоянии г:
г d2/X, где d — размер препятствия, а А — длина
световой волны.
26. ДИСПЕРСИЯ СВЕТА
Зависимость показателя преломления вещества
п от частоты проходящего через него света называ-
ется дисперсией света.
Дисперсия объясняется взаимодействием свето-
вой волны с электронами, входящими в состав мо-
лекул и атомов вещества. Под действием электро-
магнитного поля световой волны эти электроны на-
чинают совершать вынужденные колебания с ча-
стотой этой волны. Поскольку амплитуда колеба-
ний зависит от соотношения между этой частотой и
собственной частотой колебаний электронного обла-
ка, то при разной частоте амплитуда будет разной.
Разной при этом будет и диэлектрическая прони-
цаемость вещества е. Но показатель преломления
связан с диэлектрической проницаемостью соотно-
шением п — у/ё, и если е зависит от частоты света,
значит, и п будет зависеть от этой частоты.
Следствием дисперсии света является разложе-
ние призмой пучка белого света в спектр. Это явле-
ние лежит в основе конструкций спектральных ап-
паратов (спектрографы, спектроскопы).
Направленное в спектрограф излучение сначала
попадаете коллиматор — трубку, в начале которой
имеется узкая щель, а в конце — собирающая лин-
за. Щель находится в фокальной плоскости линзы,
поэтому расходящийся световой пучок, попадая из
щели на линзу, выходит из нее параллельным пуч-
ком и падает на призму. Из призмы выходят па-
раллельные пучки разного цвета, не совпадающие
друг с другом по направлению. Они падают на вто-
рую линзу, а пройдя через нее — на экран, кото-
рый устанавливают в фокальной плоскости второй
Физика
670
линзы. Вторая линза фокусирует на экране целый
ряд изображений (вместо одного изображения ще-
ли). Каждой частоте (узкому спектральному ин-
тервалу) соответствует свое изображение. Все эти
изображения вместе и образуют спектр.
Спектроскоп отличается от спектрографа тем,
что в нем вместо второй линзы и экрана использу-
ют зрительную трубу для визуального наблюдения
спектров.
26. СПЕКТРЫ ИЗЛУЧЕНИЯ
И ПОГЛОЩЕНИЯ
Спектр излучения — совокупность частот (длин
волн), содержащихся в излучении какого-либо ве-
щества. Характер спектра излучения определяет-
ся как свойствами отдельных излучающих атомов,
так и взаимодействием атомов друг с другом.
Твердые тела, жидкости, плотные газы и вы-
сокотемпературная плазма дают сплошной спектр,
содержащий излучения всех частот. Для получе-
ния спектра эти тела нагревают до высокой темпе-
ратуры и затем разлагают их излучение в спектр с
помощью спектральных аппаратов, на экране кото-
рых становится видна сплошная разноцветная по-
лоса.
В сплошном спектре излучения у различных тел
распределение энергии по частотам отличается. У
черных тел зависимость энергии излучения от ча-
стоты имеет максимум, положение которого изме-
няется с ростом температуры излучающего тела:
при повышении температуры этот максимум сме-
щается в сторону больших частот.
Атомарные газы дают линейчатый Спектр Излу-
чения, в котором присутствуют только некоторые
частоты. Для получения такого спектра газ на-
гревают до высокой температуры, а затем наблю-
дают на экране спектрографа несколько цветных
линий — это и есть линейчатый спектр.
Спектр поглощения — совокупность частот, по-
глощаемых данным веществом. Спектр поглоще-
ния получают, пропуская белый свет сквозь холод-
ный, неизлучающий газ. При этом на экране спек-
трографа можно наблюдать темные линии на фо-
не сплошного спектра. Эти темные линии и есть
спектр поглощения.
Исследования показывают, что атомы каждого
химического элемента излучают волны строго опре-
деленных частот, поэтому линейчатый спектр из-
лучения у каждого элемента свой; атомы вещества
наиболее активно поглощают свет как раз тех ча-
стот, которые они испускают в нагретом состоянии.
Эти закономерности лежат в основе спектрального
анализа — метода определения химического соста-
ва вещества по его спектру.
27. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД
Физическая величина, характеризующая интен-
сивность электромагнитных взаимодействий, назы-
вается электрическим зарядом.
Любой заряд — как положительный, так и от-
рицательный — всегда кратен минимальному эле-
ментарному заряду е: q - пе, где ек 1,6 • 10' 9 Кл,
п = ±1; ±2;... Это свойство дискретности элек-
трического заряда. Носителями элементарного за-
ряда являются электроны, протоны и некоторые
другие заряженные элементарные частицы.
Электризация тел трением объясняется перехо-
дом части электронов с одного тела на другое. При
этом первое тело заряжается положительно, а вто-
рое — отрицательно. Суммарный же заряд двух
тел не изменяется — действует один из фунда-
ментальных законов природы — закон сохране-
ния электрического заряда: при любых процес-
сах, происходящих в замкнутой системе, ее пол-
ный электрический заряд остается неизменным,
т.е. Z2 7» “ const.
Одноименно заряженные тела (или частицы) от-
талкиваются друг от друга, а разноименно заря-
женные — притягиваются.
Закон Кулона: Сила, с которой взаимодейству-
ют два неподвижных точечных заряда в ваку-
уме, прямо пропорциональна произведению моду-
лей зарядов и обратно пропорциональна квадрату
расстояния между ними, т.е.
где k 9 • 109 Н • м2/Кл2. Используя систему
единиц СИ, этот коэффициент часто записывают в
виде: k — —!—, где ео ~ 8,85 • 10~12 Кл г — элек-
4rreo Н • м
трическая постоянная.
Электрическая сила, подчиняющаяся закону
Кулона и направленная по прямой, соединяющей
заряды, называется кулоновской.
Если взаимодействующие заряды находятся в
однородном диэлектрике, а не в вакууме, то куло-
новская сила уменьшается в е раз (е — диэлектри-
ческая проницаемость среды).
Закон Кулона выполняется не только для точеч-
ных зарядов, но и для заряженных шаров (рассто-
яние измеряют между их центрами).
28. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ
Электрическое поле — одна из форм проявления
электромагнитного. Каждый из взаимодействую-
щих зарядов создает в окружающем пространстве
свое электромагнитное поле, поле одного заряда
действует на другой заряд, и наоборот. Сила, с ко-
торой электрическое поле действует на заряд, не
571
ФИЗИКА
зависит от скорости заряда, поэтому (в отличие от
магнитного) электрическое поле действует даже на
неподвижные заряды.
Сила, с которой электрическое поле действует
на заряд, всегда пропорциональна величине это-
F
го заряда: F ~ q, поэтому отношение - не зави-
ч
сит от величины заряда и может рассматриваться
как характеристика поля. Эту векторную величи-
ну называют напряженностью электрического по-
_ в
ля: Е — -. Направление вектора напряженности
Я
совпадает с направлением силы, действующей на
помещенный в данную точку поля положительный
заряд.
В случае, когда электрическое поле создается
сразу несколькими зарядами, его напряженность
вычисляют, исходя из принципа суперпозиции по-
лей: напряженность поля, создаваемого нескольки-
ми зарядами, равна векторной сумме напряженно-
стей, создаваемых каждым из зарядов в отдельно-
сти, т.е.
Ё% ~ Ё\ + Ё% + • • • + Ёп.
Если напряженность поля во всех точках про-
странства одинакова, поле называют однородным
(поле внутри плоского конденсатора), в противном
случае — неоднородным (поле точечного заряда).
• Электрическое поле, напряженность которого не
изменяется с течением времени, называется стаци-
онарным (постоянным). Например, стационарны-
ми являются электростатические поля — поля, со-
здаваемые неподвижными зарядами.
Поле, работа которого при перемещении заряда
по любой замкнутой траектории равна нулю, на-
зывают потенциальным. Пример потенциального
поля — электростатическое поле.
29. РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ
Электростатическое поле потенциально — его
работа по любой замкнутой траектории равна ну-
лю. Например, в случае однородного поля напря-
женность Е во всех точках одинакова. Сила F, с
которой поле действует на заряженную частицу (ее
заряд q), будет постоянной: F — qE. Работа поля в
данном случае А = Fscosa. Но перемещение 8 = 0,
значит, и А — 0.
Второе важное свойство электростатического по-
ля: его работа по перемещению заряда не зависит
от формы траектории, а определяется только на-
чальным и конечным положением заряда. Рассмо-
трим перемещение заряженной частицы из точки 1
в точку 2 по траектории а, и затем обратно, но по
другой траектории b (рис. 12). Совершаемая при
этом работа А = Ai,i2 + ^2Ы “ 0, поскольку контур
замкнутый. Но так как Агм = -Aiba. то получаем
А1а2 + ("Alba) “ 0, а значит, А1(12 “ А1Ь2-
Рис. 12
Электростатическое поле потенциально, и лю
бая заряженная частица в нем обладает потенци-
альной энергией. Эта энергия пропорциональна за-
ряду частицы W ~ «, а значит, отношение — не
Я
зависит от заряда и может рассматриваться в ка-
честве энергетической характеристики поля. Она
W
получила название потенциала: = —.
9
Значение потенциала, как и потенциальной
энергии, зависит от выбора нулевого уровня. Ина-
че обстоит дело с разностью потенциалов (поэтому
именно она и выбрана за характеристику электро-
статического поля). Разность потенциалов в двух
точках связана с работой, которую необходимо со-
вершить для перемещения заряженной частицы из
одной точки в другую:
Разность потенциалов называют напряженн-
ее I/: U = - ip%. Напряжение между двумя точ-
ками равно 1 В (вольт), если при переносе заряда
1 Кл из одной точки в- другую совершена работа в
1 Дж.
30. ЭЛЕКТРОЕМКОСТЬ
Электроемкость двух проводников, заряженных
соответственно зарядами +q н-q, — это физическая
величина, равная отношению заряда одного из про-
водников к разности потенциалов между этим про-
водником и вторым:
C-i.
Величина электроемкости характеризует спо-
собность двух проводников накапливать электри-
ческий заряд. Она не зависит ни от заряда, ни
от напряжения, а определяется только геометриче-
скими размерами и формой проводников, их взаим-
ным расположением и диэлектрической проницае-
мостью среды, которая находится между ними.
Измеряют электроемкость в фарадах (Ф). Элек-
троемкость равна 1 Ф, если между проводниками
с зарядами +1 Кл и -1 Кл разность потенциалов
составляет 1 В.
Конденсаторы — специально созданные систе-
мы из двух проводников — обладают большой элек-
троемкостью. Проводники (обкладки) в конденса-
торе разделены слоем диэлектрика, толщина кото-
рого мала по сравнению с размерами самих провод-
ников. Практически все поле конденсатора сосре-
доточено внутри него.
Физика
572-
Для зарядки конденсатора его обкладки присо-
единяют к полюсам источника постоянного напря-
жения. При этом электрическое поле совершает
работу по разделению положительных и отрица-
тельных зарядов. За счет этой работы конденса-
тор, будучи заряженным, обладает некоторой энер-
гией, которая определяется его электроемкостью и
напряжением между его обкладками:
IV
Сконцентрированная в поле заряженного кон-
денсатора энергия при его разрядке превращается в
другие формы энергии: внутреннюю энергию про-
водников, световую энергию и т.д.
Рис. 13
На рисунке 13 показано обозначение конденса-
тора на электрических схемах.
31. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В МЕТАЛЛАХ
Ток в металлах представляет собою упорядочен-
ное, направленное движение свободных электро-
нов, которое накладывается на их беспорядочное
тепловое движение при включении электрического
поля в проводнике.
При наличии тока через любое поперечное се-
чение проводника все время переносится электри-
ческий заряд. Отношение заряда AQ к интервалу
времени At, за который он проходит через сечение
проводника, называется силой тока I. Сила тока
1 пропорциональна скорости направленного движе-
ния электронов и. Эта скорость приобретается элек-
тронами за счет действия электрической силы F со
стороны поля Е и в дальнейшем не увеличивается,
поскольку электронам приходится преодолевать не-
которую тормозящую силу, сталкиваясь с ионами
кристаллической решетки.
Поскольку напряженность Е в проводнике про-
порциональна напряжению U, можно записать:
I rw Р ~ F ~ Е ~и,
откуда видно, что 1 ~ U.
Заков Ома для участка цепв: Сила, тока в про-
воднике прямо пропорциональна приложенному
напряжению и обратно пропорциональна сопро-
тивлению проводника, т.е.
I-V-
1 R.
Сопротивление проводника R — величина, ха-
рактеризующая противодействие проводника уста-
новлению в нем электрического тока.
Сопротивление измеряется в омах (Ом). Если
при напряжении в 1 В в проводнике устанавлива-
ется ток в 1 А, то сопротивление такого проводника
равно 1 Ом.
Сопротивление проводника прямо пропорцио-
нально его длине I и обратно пропорционально пло-
щади его поперечного сечения S:
R-pt,
где коэффициент пропорциональности р называет-
ся удельным сопротивлением. Удельное сопроти-
вление зависит от рода вещества и от температуры
(с повышением температуры удельное сопротивле-
ние большинства металлов увеличивается), числен-
но оно равно сопротивлению проводника единич-
ной длины с единичной площадью поперечного се-
чения.
Задача на применение закона Ома для участ-
ка цепи при последовательном или параллельном
соединении: На схеме (рис. 14) напряжение источ-
ника тока U = 200 В, а сопротивления проводников
Ry — 00 Ом, Й2 “ R‘3 °° 30 Ом. Найти напряжение
на сопротивлении Ry.
Рис. 14
Решение: Общее сопротивление всей цепи R
складывается из сопротивления R3 и сопротивле-
ния R', эквивалентного сопротивлению параллель-
но соединенных проводников R1 и R2:
п/ _ R|R2
Ri + й2’
Отсюда согласно закону Ома для участка цепи:
, _ и „ V _ п
К| + «2
По закону параллельного соединения напряже-
ние на проводнике R1 равно напряжению на про-
воднике R2 и равно напряжению на R', и в то же
время по закону последовательного соединения как
через сопротивление R3, так и через R' протекает
один и тот же ток. Тогда по закону Ома для участка
цепи:
у, -у' = /д' „_______,! ___. R>R* „
1 П „ . Я.Яг R|+R2 -
Нз + r, + аг
_ f/RiRa
+ /?2^
Вычисляем напряжение U\:
тг m 200 В * GO Ом • 30 Ом__QQ ТЧ
1 30 Ом • (60 Ом + 30 Ом) +60 Ом • 30 Ом °
673
ФИЗИКА
32. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ЭЛЕКТРОЛИТАХ
Опыты показывают, что жидкости могут быть
диэлектриками, полупроводниками или проводни-
ками. Самой известной жидкостью-диэлектриком
является вода. В том, что вода — диэлектрик, лег-
ко убедиться, если опустить в банку с водой два
электрода, подключив их к источнику тока. В та-
кой цепи тока практически не будет.
Совсем по-другому будет обстоять дело, если во-
ду заменить на какой-либо проводящий раствор.
Подобные растворы, обладающие электрической
проводимостью, называют электролитами. При со-
здании в электролитах электрического поля в них
возникает ток, вследствие чего положительные ио-
ны начинают двигаться к катоду, а отрицательные
ионы (и электроны) — к аноду.
Ионная проводимость в таких электролитах, ка-
ковыми являются растворы кислот, щелочей и со-
лей, объясняется электролитической диссоциаци-
ей. Диссоциация — это распад молекул на ио-
ны под действием электрического поля полярных
молекул растворителя. Разноименно заряженные
ионы при столкновении могут снова объединиться
в нейтральные молекулы — рекомбинировать. В
отсутствие электрического поля в растворе устана-
вливается динамическое равновесие, когда процес-
сы диссоциации и рекомбинации уравновешивают
ДРУГ друга.
При плавлении солей, которые в твердом состо-
янии являются ионными кристаллами, также по-
лучаются электролиты с ионной проводимостью. А
в таких электролитах, как расплавленные метал-
лы, помимо ионов, носителями заряда являются и
электроны.
При прохождении через электролит тока наблю-
дается процесс электролиза — выделения на элек-
тродах веществ, входящих в состав электролита.
Закон электролиза, открытый М. Фарадеем:
Мясся вещества, выделившегося на электроде за
время At при прохождении через электролит то-
к я силой 1, пропорционялъня силе тока и време-
ни, т.е.
m - kl&t,
где k — электрохимический эквивалент данного
вещества. Он численно равен массе выделивше-
гося на электроде вещества при прохождении че-
рез электролит заряда в 1 Кл (/At — Ад, откуда
k - -Hi-).
1 м
Электрохимический эквивалент равен: k “ - —,
где F = 9,65 • 104 Кл/моль — число Фарадея, М —
молярная масса, п — валентность.
Электролиз широко применяется в технике, на-
пример:
— для очистки (рафинирования) меди;
— в гальваностегии — покрытии поверхности
одного металла тонким слоем другого (хромирова-
ние, никелирование, золочение и т.д.);
— в гальванопластике — получении отслаивае-
мых покрытий.
Задача на применение закона электролиза:
Сколько времени нужно пропускать ток силой
/ = 1,8 А через раствор соли серебра, чтобы на
W = 12 ложках, служащих катодом и 'имеющих
площадь поверхности S = 50 см2 каждая, отложил-
ся слой серебра толщиной h — 0,058 мм? Плотность
серебра р — 10,5 • 103 кг/м3, молярная масса сере-
бра М = 108 • 10 3 кг/моль, его валентность п — 1.
Число Фарадея F - 9,65 • 104 Кл/моль.
Решение: Согласно закону Фарадея на ложках
отложится масса серебра, равная:
т = AZ At - i —/At. (1)
С другой стороны, масса равна:
т — pV = pNSh, (2)
где V — объем выделившегося серебра.
Приравнивая правые части выражений (1) и (2),
получаем:
1 —/At = pNSh,
F n 1
откуда
A . nFpNSh
Вычисляем время £rt:
1'9,65'104-Si- • 10,5' 103• 12'50' 10-4m2' 0,05H' 10'3M
At---------~
108’10-3 кг/моль* 1,8 A
a: 18 • 103 с к 5 4.
33. ТЕРМОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ
Испускание электронов нагретыми телами назы-
вается термоэлектронной эмиссией. Чтобы выле-
теть из тела, преодолев силы притяжения со сторо-
ны положительных ионов, электроны должны обла-
дать достаточной-для этого кинетической энергией.
При комнатной температуре таких электронов не-
много, но с ростом температуры их число растет.
Термоэлектронная эмиссия у металлов, например,
наблюдается при температурах свыше 1000 К.
Работа, которую должен совершить термоэлек-
трон, чтобы вылететь за пределы геля-эмиттера,
называется работой выхода (Ав). Если энергия Е,
сообщенная электрону при нагревании тела, пре-
вышает работу выхода Ав, то электрон может выле-
теть из тела.
Физика
674
Явление термоэлектронной эмиссии широко ис-
пользуют в технике.
Вакуумный диод — это стеклянный или метал-
лический баллон, из которого выкачан воздух и в
который впаяны накаливаемый катод и холодный
анод. При нагревании катода он начинает эмити-
ровать электроны, и если включить диод в элек-
трическую цепь, соединив катод с отрицательным
полюсом источника, а анод — с положительным, то
термоэлектроны полетят от катода к аноду: по цепи
пойдет ток. Если же включить диод в обратном на-
правлении, то термоэлектроны будут отталкивать-
ся обратно к катоду, и ток через диод не пойдет.
Благодаря односторонней проводимости диода его
можно использовать для выпрямления переменного
тока.
Электронно-лучевая трубка представляет со-
бой стеклянный баллон, из которого выкачан воз-
дух. Передняя стенка баллона покрыта люмино-
фором, светящимся от ударов электронов. В проти-
воположном конце баллона находится электронная
пушка, основной частью которой является катод
косвенного накала, эмитирующий электроны, из
которых затем с помощью нескольких электродов
формируется электронный луч. Для управления
перемещения электронного луча по экрану исполь-
зуют пары пластин — вертикально-отклоняющие
и горизонтально-отклоняющие. Как правило, на
вертикально-отклоняющие пластины подают на-
пряжение, зависимость которого от времени нужно
изучить, а к горизонтально-отклоняющим пласти-
нам подключают генератор развертки.
Задача на движение частицы в однородном
электрическом поле: В плоский конденсатор вле-
тает электрон со скоростью V — 2 • 107 м/с, на-
правленной параллельно обкладкам конденсатора.
На какое расстояние h от своего первоначального
направления сместится электрон за время пролета
конденсатора, если расстояние между пластинами
<1 — 2 см, длина конденсатора 1 - 5 см и разность
потенциалов между пластинами U = 200 В? Удель-
ный заряд электрона — — 1,76 • 1011 Кл/кг.
Решение: Направим ось ОХ вдоль движения
электрона, а ось ОУ против направления линий на-
пряженности поля конденсатора и расположим си-
стему координат таким образом, чтобы, влетая в
конденсатор, электрон находился в начале коорди-
нат (рис. 15).
Вдоль оби ОХ на электрон не действуют никакие
силы, поэтому в этом направлении он будет дви-
гаться равномерно со скоростью и. Отсюда время
. I
его прохождения сквозь конденсатор t —
Рие. 16
Вдоль оси ОУ на электрон действует только од-
на сила — сила со стороны электрического по-
ля конденсатора, которая и смещает электрон от
его первоначального направления, поэтому, соглас-
но второму закону Ньютона, F — та. Так как
F — Ее — 1-^е, где Е — напряженность поля вну-
Ue
три конденсатора, то — = та, откуда
а
а-^~ =
dm \т ) d
Согласно формуле перемещения для равноуско-
ренного движения, смещение h можно определить:
Л- «1! - = (л) 11L
2 \т) 2d \т) 2<fo4
Вычисляем расстояние h:
A - 1,76 • 10*1 Кл/кг-
2 2 • 10'z м • (2 107 m/c)z
- 5,5- 10~3 м.
34. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ TOK
В ПОЛУПРОВОДНИКАХ
Полупроводники по электропроводности зани-
мают промежуточное положение между металлами
и диэлектриками. Ток в полупроводниках — это
упорядоченное движение электронов и дырок, воз-
никающее под действием электрического поля. Со-
противление полупроводников резко убывает с ро-
стом температуры в отличие от металлов. На ри-
сунке 16 показан график зависимости удельного со-
противления полупроводника р от температуры Т.
Рис. 1G
575
ФИЗИКА
Собственная проводимость полупроводников
обычно невелика. При наличии примесей в полу-
проводниках наряду с собственной проводимостью
дополнительно возникает примесная.
Если в качестве примеси используется элемент,
валентность которого на единицу меньше, чем ва-
лентность данного полупроводника (акцепторная
примесь), то для образования нормальных парно-
электронных связей с соседними атомами атому
примеси недостает одного электрона: в результате
образуется дырка. Такие полупроводники называ-
ют полупроводниками p-типа (основные носители
заряда в них — дырки, неосновные — электроны).
Если же валентность примеси на единицу больше,
чем у полупроводника (донорная примесь), то один
из электронов в атоме примеси, не участвуя в хи-
мической связи, легко покидает атом и становит-
ся свободным. Получается полупроводник п-типа
(основные носители — электроны, неосновные —
дырки).
Область контакта полупроводников двух типов
называют р-п-переходом. При образовании та-
кого контакта электроны начинают диффундиро-
вать из полупроводника n-типа в полупроводник
p-типа, а дырки — им навстречу. В результа-
нте этого n-область заряжается положительно, а
р-область — отрицательно, и появляется электри-
ческое поле, которое прекращает диффузию элек-
тронов и дырок. Если включить полупроводник с
р-п-переходом в электрическую цепь, присоединив
p-область к положительному полюсу, а п-область —
к отрицательному (прямое включение), сопротивле-
ние перехода будет незначительным. При обрат-
ном включении р-п-переход практически не про-
пускает тока. Это свойство используется в полупро-
водниковых диодах.
Полупроводниковые диоды используются в
электронной технике для выпрямления электриче-
ского тока наряду с вакуумными двухэлектродны-
ми лампами. Причем при производстве бытовой
электроники лампы уже практически не использу-
ются, поскольку полупроводниковые диоды облада-
ют целым рядом преимуществ.
Например, для работы двухэлектродной лампы
необходим специальный источник энергии для на-
каливания нити катода (иначе не будет происхо-
дить термоэлектронная эмиссия, и в лампе не по-
явятся носители зарядов — термоэлектроны). Для
полупроводниковых диодов подобного источника
энергии не требуется, и при их использовании в
достаточно больших и сложных схемах получается
значительная экономия энергии.
Кроме того, при тех же значениях выпрямлен-
ного тока полупроводниковые диоды значительно
более миниатюрны, чем электронные лампы.
Описанные преимущества характерны ие толь-
ко для диодов, но и для всех полупроводниковых
устройств (например, транзисторов).
Однако, хотя полупроводниковые выпрямители
обладают высокой надежностью и имеют большой
срок службы, они могут работать лишь в ограни-
ченном интервале температур (примерно от -70 до
+125 °C).
35. ЭДС. ЗАКОН ОМА ДЛЯ ПОЛНОЙ ЦЕПИ
Физическая величина, равная отношению рабо-
ты стороннего поля по перемещению заряда к ве-
личине этого заряда, называется электродвижущей
силой:
я
Сторонним называется поле неэлектростатическо-
го происхождения, работа которого по любой за-
мкнутой цепи не равна нулю. Такое поле наря-
ду с кулоновским создается в источниках тока:
аккумуляторах, гальванических элементах, генера-
торах и др. Именно стороннее поле компенсирует
энергетические потери в электрической цепи.
Закон Ома для полной цепи определяет силу
постоянного тока, который может поддерживаться
при наличии источника тока в электрической цепи:
'“вЬ
где R — внешнее сопротивление цепи, аг — вну-
треннее сопротивление источника.
Закон Ома легко выводится, если учесть два мо-
мента:
1. Полная работа тока в замкнутой цепи скла-
дывается из работы кулоновского и стороннего по-
лей: А — Акул + Act, но кулоновское поле потен-
циально, и поэтому его работа по замкнутой цепи
равна нулю. Значит, А = Аст.
2. Количество теплоты, выделяющееся в за-
мкнутой цепи, определяется законом Джоуля-
Ленца:
Q - I2Rnt,
где Rn — полное сопротивление цепи Rn=R+r, at —
время, в течение которого проходил ток по цепи.
Таким образом, А - Q ” IzRnt, но А = Аст, зна-
чит, Act “ IZRnt. Разделив обе части этого равен-
ства на величину переносимого за время t заряда q,
получим:
- 1^1 - I(R + г),
q 11 ' '
но £ — —, значит, £ — 1(R + г), или 1 —
q it I г
Задача иа применение формул работы и мощ-
ности электрического тока: ЭДС батареи £ = 16 В,
внутреннее сопротивление г = 3 Ом. Найти сопро-
тивление внешней цепи (рис. 17), если известно,
Физика
676
что в ней выделяется мощность Pi = 16 Вт. Опре-
делить КПД батареи.
Решение: Мощность, выделяемая во внешней
части цепи (полезная мощность), равна Pj = /2Л,
где R — внешнее сопротивление цепи.
Силу тока найдем по закону Ома для полной це-
пи:
/-
Л + г
Тогда
откуда
R2 + ^2r-^R + r2 = 0.
Подставим числовые значения и решим квадрат-
ное уравнение относительно R:
R2 + (г-з- + -О.
Получим два корня уравнения: Pi — 1 Ом и
R2 = 9 Ом — это сопротивление внешней цепи.
КПД также будет иметь два значения, соответ-
ствующие найденным значениям внешнего сопро-
тивления цепи:
VI ~
Вычислим их:
VI
V2
Ri „ _ Яг
Rt+r И 1,2 Rz + r"
- ---— - 0,25:
1 Ом + 3 Ом
и 9 Ом „ л 7к
9 Ом + 3 Ом ’
36. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ
Магнитное поле — составная часть электромаг-
нитного, действующая только на движущиеся за-
ряды. Опыты Эрстеда (действие тока на магнитную
стрелку) и Ампера (параллельные проводники с то-
ком притягиваются, если токи текут в одну сторо-
ну, и отталкиваются, — если в разные) показали,
что источниками магнитных полей являются дви-
жущиеся заряды (токи).
Магнитное поле ориентирует в определенном на-
правлении магнитную стрелку и рамку с током.
Направление, которое при этом приобретает север-
ный полюс магнитной стрелки (или нормаль к рам-
ке с током), считают направлением вектора маг-
нитной индукции В, который является силовой ха-
рактеристикой магнитйого поля. Опыты показыва-
ют, что максимальный момент сил, действующих
на рамку с током в магнитном поле М шнх * Про-
порционален силе тока I в рамке и ее площади S:
Mmax ~ IS. Отсюда видно, что отношение
не зависит от свойств рамки, а характеризует само
магнитное поле. Его и принимают за модуль маг-
м
нитной индукции: В = —Магнитная индукция
измеряется в теслах (Тл): 1 Тл = 1 —Н ' м ..
1 А • 1 м
Наглядную картину магнитного поля получают,
используя понятие о линиях магнитной индукции,
касательные к которым в каждой точке направле-
ны так же, как вектор В в той же точке. Эти си-
ловые линии всегда замкнуты. Поля с замкнутыми
силовыми линиями называют вихревыми, значит,
и магнитное поле вихревое: это обусловлено отсут-
ствием в природе магнитных зарядов (на которых
силовые линии могли бы начинаться или заканчи-
ваться).
Магнитное поле действует на движущийся со
скоростью о заряд q с некоторой силой, называе-
мой силой Лоренца-.
Fji = qvB sin а
(а — угол между V и В). Сила Лоренца всегда пер-
пендикулярна как В, так и Ё.
Сила, с которой магнитное поле действует на
прямолинейный проводник длиной /, по которому
течет ток I (сила Ампера), вычисляется по закону
Ампера:
F& = Bit sin а
(а — угол между направлениями тока и В).
Направление сил Лоренца и Ампера определяет-
ся по правилу левой руки: если левую руку распо-
ложить так, чтобы линии индукции входили бы в
ладонь, а четыре пальца были направлены по дви-
жению положительных зарядов (или против движе-
ния отрицательных), то отогнутый на 90° большой
палец покажет направление действующей силы.
37. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА
Когда вещество заполняет пространство вокруг
проводника с током, то магнитное поле создается
не только этим током, но и движением заряжен-
ных частиц внутри атомов и молекул вещества —
молекулярными токами.
Такая гипотеза бала выдвинута А. М. Ампером.
Эта гипотеза утверждала, что магнитные взаимо-
действия во всех случаях являются взаимодействи-
ями токов. В настоящее время она подтверждена
множеством экспериментов.
677
ФИЗИКА
В отсутствии внешнего магнитного Поля созда-
ваемые молекулярными токами поля оказываются
скомпенсированными вследствие хаотического дви-
жения атомов. Однако при наложении внешнего
магнитного поля Во эта компенсация нарушается,
и поле молекулярных токов изменяет индукцию
магнитного поля в веществе: тело намагничивает-
ся. Причем индукция магнитного поля в намагни-
ченном веществе в одних случаях становится боль-
шей, а в других — меньшей, чем Во.
Отношение индукции магнитного поля в одно-
родной среде к индукции магнитного поля в ваку-
уме называют магнитной проницаемостью среды:
/4 = Эта величина как раз и характеризует маг-
Во
нитные свойства вещества и зависит от рода веще-
ства и его состояния.
Большинство веществ являются слабомагнит-
ными: их магнитная проницаемость слабо отлича-
ется от единицы. Слабомагнитные вещества делят-
ся на парамагнетики, которые несколько усилива-
ют внешнее магнитное поле (их д > 1), и диа-
магнетики, несколько ослабляющие внешнее поле
(/* < 1).
Сильными магнитными свойствами обладают
так называемые ферромагнетики (д 1), причем:
— магнитная проницаемость зависит от ин-
дукции внешнего поля;
— способность намагничиваться падает с уве-
личением температуры и при определенном ее зна-
чении (температура Кюри) исчезает вовсе;
— при выключении внешнего поля ферромагне-
тик остается намагниченным.
38. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ
Явление порождения электрического поля пере-
менным магнитным называется электромагнитной
индукцией. Такое электрическое поле не связано с
зарядами, его силовые линии замкнуты: оно явля-
ется вихревым.
Поскольку это электрическое поле имеет неэлек-
тростатическую природу, оно является сторонним,
и его работа по замкнутой траектории отлична от
нуля. При внесении в это поле замкнутого провод-
ника в нем вследствие электромагнитной индукции
возникает индукционный ток.
Как и всякое стороннее поле, вихревое электри-
ческое характеризуется электродвижущей силой,
называемой в данном случае ЭДС индукции.
Закон электромагнитной индукции Фарадея:
ЭДС индукции в замкнутом контуре Е; равна ско-
рости изменения пронизывающего его магнитного
потока Ф, взятой с обратным знаком, т.е.
Потоком магнитной индукции Ф через площад-
ку <Я называют произведение Ф = BS cos a (a —
угол между нормалью к площадке и вектором маг-
нитной индукции В).
Значение закона электромагнитной индукции
состоит в том, что он устанавливает связь между пе-
ременным магнитным и вихревым электрическим
полем. Теоретическое объяснение этого закона с
позиций классической электродинамики было дано
Дж. Максвеллом.
При сближении магнита с контуром необходи-
мо совершить некоторую работу, поскольку возни-
кающий в контуре индукционный ток будет оттал-
кивать магнит, а при удалении магнита от конту-
ра работа пойдет на преодоление притяжения, воз-
никающего со стороны индукционного тока (этого
требует закон сохранения энергии). Направление
индукционного тока в контуре определяется пра-
вилом Ленца. Возникающий в замкнутом конту-
ре индукционный ток имеет такое направление,
что созданный им поток магнитной индукции че-
рез площадь, ограниченную контуром, стремится
компенсировать изменение внешнего потока маг-
нитной индукции, индуцирующего данный ток.
39. САМОИНДУКЦИЯ
Возникновение вихревого электрического поля
и ЭДС индукции в том же самом проводнике, по
которому течет переменный ток, называется само-
индукцией.
Возникающее при самоиндукции электрическое
поле препятствует изменению силы тока в провод-
нике (это определено правилом Ленца). В слу-
чае убывания тока вихревое электрическое поле его
поддерживает, а в случае возрастания — препят-
ствует ему. Вследствие этого при замыкании цепи
определенное значение силы тока устанавливается
постепенно, а при размыкании ток прекращается
не сразу.
Поскольку, с одной стороны, модуль магнитной
индукции В, создаваемый током I, пропорциона-
лен силе тока (В ~ /), а с другой стороны, магнит-
ный поток Ф пропорционален модулю индукции В
(Ф ~ В), следовательно, магнитный поток пропор-
ционален силе тока: Ф = L1. Коэффициент пропор-
циональности L называют коэффициентом самоин-
дукции или индуктивностью.
Индуктивность определяется размерами и фор-
мой проводника, магнитной проницаемостью сре-
ды.
Самоиндукция, естественно, подчиняется зако-
ну электромагнитной индукции. Поэтому ЭДС са-
моиндукции при неизменной индуктивности:
£ - - АФ _ -Д<Л/> = _/ А/
* д: Д1 Д|'
Физика
578
Таким образом, ЭДС самоиндукции пропорцио-
нальна индуктивности контура и скорости измене-
ния силы тока в нем.
Можно провести аналогию между явлением са-
моиндукции и явлением инерции в механике. При
самоиндукции «роль» скорости играет сила тока,
а «роль» массы — индуктивность. Используя эту
аналогию, запишем, чему равна энергия проводни-
ка индуктивностью L с током I (формула подобна
[Г*
выражению для кинетической энергии): W = —.
Правильность полученного выражения строго под-
тверждается.
Поскольку энергию тока можно выразить через
магнитную индукцию, то данную энергию рассма-
тривают и как энергию магнитного поля этого тока.
40. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ
Распространяющееся переменное электромаг-
нитное поле является электромагнитной волной.
Процесс ее образования примерно таков. В провод-
нике-источнике протекает переменный ток. Этот
ток порождает в окружающем пространстве пере-
менное магнитное поле. Это магнитное поле, в свою
очередь, порождает переменное электрическое, ко-
торое затем снова порождает магнитное, и т.д. Так
и возникает система взаимно перпендикулярных
периодически изменяющихся электрических и маг-
нитных полей, которая захватывает все большие и
большие области пространства.
Электромагнитное поле волны после излучения
«отрывается» от источника и затем существует уже
независимо от него как самостоятельный объект,
обладая собственными характеристиками и свой-
ствами. По этой причине можно назвать электро-
магнитные волны свободными электромагнитными
полями.
Основные свойства электромагнитных волн:
— могут распространяться не только в различ-
ных средах, но и в вакууме; ‘
— их скорость в вакууме — фундаментальная
физическая константа с й; 3 • 10я м/с. В любой
среде их скорость меньше;
— они поперечны, векторы S и В в электро-
магнитной волне перпендикулярны направлению
ее распространения;
— их интенсивность увеличивается с ростом
ускорения излучающей заряженной частицы, при-
чем интенсивность волны пропорциональна че-
твертой степени частоты колебаний излучающей
заряженной частицы;
— при определенных условиях проявляют ти-
пичные волновые свойства (например, в явлениях
отражения, преломления, дифракции, интерферен-
ции, поляризации);
— волны с частотами 44-8-1014 Гц вызывают
у человека ощущения света.
Способность электромагнитных волн отражать-
ся от различных объектов используется при радио-
локации: локатор посылает волну, которая, отра-
зившись от цели, возвращается обратно. По време-
ни прохождения волны t вычисляется расстояние
до цели: R —
41. РАДИОТЕЛЕФОННАЯ СВЯЗЬ
Передача речи, музыки и других звуков на рас-
стояние с помощью электромагнитных волн полу-
чила название радиотелефонной связи. Для ее осу-
ществления звуковые колебания воздуха с помо-
щью микрофона превращают в электрические коле-
бания той же формы. Однако частота этих электри-
ческих колебаний слишком низкая для излучения
электромагнитных волн. Поэтому в радиопередат-
чике используют генератор высокой — несущей —
частоты, и у этих высокочастотных колебаний из-
меняют какой-либо параметр (амплитуду, частоту)
синхронно с колебаниями, приходящими от микро-
фона. То есть высокочастотные колебания модули-
руют с помощью электрических колебаний низкой
частоты.
Модулированный сигнал подается на передаю-
щую антенну и вызывает в окружающем простран-
стве быстро изменяющееся электромагнитное поле.
Это поле распространяется в виде электромагнит-
ной волны и, достигая приемной антенны, вызы-
вает в ней вынужденные электрические колебания
той же частоты. Далее в приемнике из этих коле-
баний выделяется сигнал звуковой частоты — про-
изводится демодуляция (детектирование), на ко-
торый усиливается и подается громкоговоритель,
преобразующий электрические колебания в меха,
нические той же частоты: приемник звучит.
Для амплитудной модуляции в передатчике по-
следовательно с колебательным контуром генерато-
ра высокой частоты включают вторичную обмотку
трансформатора, на первичную обмотку которого
подается сигнал звуковой частоты.
Для настройки приемника на несущую частоту
используют колебательный контур. Изменяют ем-
кость или индуктивность в контуре до совпадения
его собственной частоты с несущей, когда вслед-
ствие резонанса резко возрастает напряжение сиг-
нала данной частоты.
При детектировании сначала с помощью де-
тектора (например, диода) получают пульсирую-
щий ток, а затем его сглаживают с помощью кон-
денсатора, который играет роль фильтра.
679
ФИЗИКА
42. СПЕКТР ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ
ИЗЛУЧЕНИЙ
Совокупность всех электромагнитных излуче-
ний: низкочастотных и радиоволн, инфракрас-
ных, видимых, ультрафиолетовых, рентгенов-
ских и гамма-лучей называют спектром электро-
магнитных излучений (или шкалой электромагнит-
ных волн).
Все эти излучения имеют общую — электромаг-
нитную — природу, а границы между соседними
участками спектра весьма условны, и в ряде случа-
ев соседние участки «пересекают» друг друга. Ско-
рость распространения этих излучений в вакууме
одна и та же — с К 3 • 108 м/с. Но из-за огромного
диапазона частот (от единиц герц до Ю20 Гц и бо-
лее) они проявляют и качественно разные свойства.
Кроме того, по мере перехода от низкочастотных
к высокочастотным излучениям волновые свойства
проявляются все слабее, а квантовые — все силь-
нее.
Низкочастотные волны (частота не более
30 кГц) слабо поглощаются землей и водой и по-
этому применяются при подземной и подводной ра-
диосвязи.
Радиоволны (3 • 104 4- 3 • 1012 Гц) применяются
в радиосвязи, телевидении, радиолокации и радио-
астрономии.
Инфракрасное (ИК) излучение (3 • 1011 4-
4-4 • 1014 Гц) используется в ИК-спектроскопии,
ИК-фотографии, в приборах ночного видения, а
также для нагрева и сушки овощей и фруктов, ла-
кокрасочных покрытий.
Видимый свет (4 4- 8 • 1014 Гц) находит много-
численные применения.
Ультрафиолетовое (УФ) излучение (8 • IO14 -J-
4-3 • 101В Гц) используют в УФ-спектроскопии, в
люминесцентных лампах, в криминалистике, ис-
кусствоведении, медицине.
Рентгеновское излучение (3,7 • 1016 4- 3 • 1О20 Гц)
широко используется в медицине, в рентгенострук-
турном анализе, в дефектоскопии, в других отрас-
лях экономики.
Гамма-излучение (3 • 1019 Гц и более) обладает
наибольшей проникающей способностью и исполь-
зуется в медицине, в промышленности и сельском
хозяйстве, в астрономии, в ядерной физике.
43. ГЕНЕРАТОР ПЕРЕМЕННОГО ТОКА.
ТРАНСФОРМАТОР
Генератор переменного тока — устройство, пре-
образующее какую-либо энергию в электрическую.
Например, электромеханический индукционный
генератор преобразует механическую энергию в
электрическую. Основные части такого генерато-
ра — это индуктор-магнит и якорь-обмотка. При
относительном вращении якоря и индуктора маг-
нитный поток, пронизывающий обмотку постоян-
но изменяется, что и приводит к появлению в яко-
ре ЭДС индукции. При частоте вращения а> маг-
нитный поток изменяется с течением времени так:
Ф “ BS cos wt. ЭДС индукции в этом случае будет
равна: е — -Ф' — BSw cos cut. Эта ЭДС по закону
Ома приводит к возникновению гармонически из-
меняющегося переменного тока.
Переменный ток используется в осветительной
сети квартир, на заводах и фабриках и т.д. Он
представляет собою вынужденные колебания, при
которых сила тока и напряжение меняются по гар-
моническому закону. Частота промышленного тока
в нашей стране 50 Гц.
Генераторы переменного тока устанавливают на
электростанциях. Электростанции же строятся в
тех местах, где близки источники топливных и ги-
дроресурсов. Однако потребители электроэнергии
имеется всюду, поэтому важной задачей является
передача электроэнергии на большие расстояния по
линиям электропередач (ЛЭП).
При передаче электроэнергии от электростан-
ций к потребителям часть энергии теряется за
счет нагрева линий. Снизить эти потери можно,
уменьшая силу тока в линиях передач, поскольку
Q - I2Rt.
Трансформатор преобразует переменный ток од-
ного напряжения в переменный ток другого напря-
жения без потери мощности. Поскольку потерь
мощности нет, то есть I{U\ “/г^2> то — — —. Зна-
‘Z 1'1
чит, во сколько раз трансформатор повысит напря-
жение, во столько же раз уменьшится сила тока.
Трансформатор состоит из замкнутого стально-
го сердечника, на который надеты две катушки с
обмотками: первичной (подключенной к источни-
ку) и вторичной (куда подключается потребитель).
Когда по первичной обмотке проходит переменный
ток, в сердечнике появляется переменное магнит-
ное поле. Оно наводит ЭДС индукции в каждой из
обмоток. Когда вторичная обмотка разомкнута (ре-
жим холостого хода), Ug “ £2- Вследствие малого
сопротивления первичной обмотки l/j RS £\. Но
поскольку каждая из ЭДС пропорциональна числу
витков N\ и Ng, то
{А _ Ni _
Щ
где К — коэффициент трансформации. Если
К > 1 — трансформатор понижающий, при
К < 1 — трансформатор повышающий.
Физика
580
44. ФОТОЭФФЕКТ
Испускание электронов телами под действием
света называется фотоэффектом. Исследования фо-
тоэффекта были выполнены А. Г. Столетовым, а за-
тем Ф. Э. А. Ленардом, и в результате открыты за-
коны фотоэффекта:
1. Количество электронов, выбиваемых светом с
поверхности металла за одну секунду, прямо про-
порционально интенсивности света.
2. Максимальная кинетическая энергия фото-
электронов линейно возрастает с частотой света и
не зависит от его интенсивности.
3. Для каждого вещества существует красная
граница фотоэффекта, т.е. минимальная частота
света ь’пйп, при которой еще возможен фотоэффект
(при v < I'inin фотоэффект невозможен).
Лишь первый из этих законов может быть объ-
яснен на основе волновой теории света, а два других
противоречат ей.
Уравнение Эйнштейна дает объяснение всем
трем законам, исходя из квантовых представлений:
свет — это совокупность отдельных квантов (фото-
нов) с энергией hv (h — постоянная Планка). При
фотоэффекте электрон, поглощая фотон и приобре-
тая его энергию, совершает работу выхода Ав и по-
кидает металл. Применяя закон сохранения энер-
гии, Эйнштейн получил уравнение для фотоэффек-
та:
hv — Ав + —>
т.е. энергия поглощенного фотона идет на соверше-
ние электроном работы выхода и сообщение этому
электрону кинетической энергии.
Теория Эйнштейна так объясняет законы фото-
эффекта:
1. Интенсивность света пропорциональна коли-
честву излучаемых за 1 с фотонов, и чем больше
фотонов, тем больше фотоэлектронов.
2. Объяснение следует из самого уравнения:
^-hv-Ав.
3. Из уравнения же следует и существование
д
красной границы фотоэффекта: !iv~^Ab => =>
А.
—> ^1111 и
Важнейшее значение фотоэффекта в том, что его
открытие и исследование стали эксперименталь-
ным основанием квантовой теории.
Сегодня фотоэффект широко используется в тех-
нике. Например, на явлении фотоэффекта основано
действие фотоэлементов. Комбинируя фотоэлемен-
ты с реле, создают разнообразные «видящие» авто-
маты. Такие автоматы могут вовремя включать и
выключать маяки, городское освещение, сортиро-
вать детали, останавливать работу прессов, если в
опасной эоне оказалась рука оператора и т.Д.
45. СТРОЕНИЕ АТОМА. ПОСТУЛАТЫ БОРА
Э. Резерфорд в 1911 г. предложил планетарную
(или ядерную) модель атома: 1) атом состоит из
положительно заряженного ядра и окружающей
его электронной оболочки; 2) в ядре сосредоточена
практически вся масса атома; 3) суммарный отри-
цательный заряд электронов равен положительно-
му заряду ядра — атом в целом нейтрален; 4) элек-
троны движутся вокруг ядра под действием куло-
новских сил. Однако такая модель атома проти-
воречила законам классической электродинамики,
поскольку ускоренно движущийся электрон (как
любой ускоренно движущийся заряд) должен был
бы излучать электромагнитные волны, теряя энер-
гию, и из-за этого достаточно быстро упасть на
ядро. На самом деле этого не происходит.
Постулаты Бора стали основой новой теории
строения атома:
Первый постулат', атом может находиться
только в особых квантовых (стационарных) состо-
яниях, каждому из которых соответствует опре-
деленная энергия Еп. В стационарном состоянии
атом не излучает.
Второй постулат: атом испускает или погло-
щает квант электромагнитного излучения только
при переходе из одного стационарного состояния в
другое.
При переходе и:< состояния с большей энергией
Eni в состояние с меньшей Еп% происходит излуче-
ние кванта: Еп{ - ЕП2 * hv. В случае поглощения
кванта атом переходит в состояние с большей энер-
гией: hv - ЕП2 ~ Е„].
Целое число п, определяющее номер квантово-
го состояния, называется главным квантовым чи-
слом. Состояние атома с п = 1 называют основ-
ным, все остальные состояния — возбужденными.
Каждое значение энергии, которой обладает атом в
том или ином стационарном состоянии, называют
энергетическим уровнем.
Построить количественную теорию строения
атома на основе постулатов Бора не удалось. Это
стало возможным только в рамках квантовой меха-
ники.
Задача на применение формулы связи энергии
фотона и длины волны излучения, испускаемого
при переходе атома нз одного энергетического со-
стояния в другое: Во время перехода электрона в
атоме водорода с третьей стационарной орбиты на
вторую атом излучает фотон, энергия которого со-
ответствует длине волны А — 652 нм (красная ли-
ния спектра). На сколько уменьшается при этом
энергия атома водорода?
581
ФИЗИКА
Решение: Согласно второму постулату Бора
энергия фотона равна разности энергий стационар-
ных состояний:
hv — Е3 - Ez.
Частота же v равна:
где с — скорость света.
Отсюда получаем:
Ei -Е2 -
где Л « 6,62 • 1О~34 Дж • с, с = 3 • 108 м/с.
Вычисляем уменьшение энергии Е\ - Е2:
„ „ 6,62 • 10'3‘ Дж с • 3 • 108 м/с
Д>3 — Л 2 “ ----------я---------- ~
652 • 10 9 м
И 3 • 10”19 Дж.
Задача на применение формулы связи им-
пульса фотона с частотой световой волны: Ка-
ков импульс фотона, если длина световой волны
А = 5 • 10 5 см?
Решение: Импульс фотона связан с частотой све-
та соотношением:
где Л — постоянная Планка, ас — скорость света.
•С другой стороны, длина волны и частота связа-
ны между собой соотношением:
Поэтому импульс фотона связан с длиной волны
следующим образом:
_ _ Лс _ Л
1 с сЛ Л ’
Вычисляем импульс р:
6,62 10”а< Дж • с , „„ - --27 _ ,
р = -1-------И--- И 1,33 • 10 кг • м/с.
. 5 • 1О'? м '
46. АТОМНОЕ ЯДРО. ЭНЕРГИЯ СВЯЗИ
Атомное ядро — положительно заряженная
центральная часть атома, где сосредоточено 99,97%
его массы. Радиус ядра R ~ 10”1J м (это примерно
в сто тысяч раз меньше радиуса атома).
Ядро образовано из нуклонов — положительно
заряженных протонов (р) с массой 1836ме и ней-
тральных нейтронов (п) с массой 1839/пе. Число
протонов в ядре равно заряду ядра Z и определя-
ет атомный номер элемента в периодической систе-
ме. Сумму числа протонов Z и числа нейтронов N
в ядре называют массовым числом А: А = Z + N.
Число А равно округленной до целого числа отно-
сительной атомной массе элемента.
Изотопы — ядра с одинаковым числом прото- •
нов, но разным массовым числом (вследствие раз-
ного числа нейтронов).
Нуклоны удерживаются в ядре ядерными сила-
ми, которые являются проявлением так называемо-
го сильного взаимодействия.
Энергия связи — это энергия, необходимая для
полного расщепления ядра на отдельные нуклоны.
Если ядру с энергией Ея сообщить извне энергию,
равную энергии связи Есв, в результате образуются
нуклоны с энергией Ея. Согласно закону сохране-
ния энергии Ея + Есв - Ея, откуда Ея = Ен - Есв.
Таким образом, при образовании ядра из отдельных
нуклонов его энергия оказывается меньше суммар-
ной энергии нуклонов на величину Есв.
Согласно теории относительности энергия свя-
зана с массой по закону Эйнштейна: Е — тс2
(с — скорость света в вакууме). Поэтому умень-
шение энергии должно сопровождаться и умень-
шением массы: масса ядра должна быть мень-
ше сумм масс отдельных нуклонов. Разность ме-
жду суммарной массой нуклонов и массой состо-
ящего из них ядра называют дефектом массы:
ДМ = (Z • nip + N • mn) - Мя. Именно такая до-
ля массы теряется при выделении энергии свя-
зи, поэтому, применяя закон Эйнштейна, получим:
Есв “ АЛ/ • с2. При образовании ядра эта энергия
уносится 7-квантами.
47. РАДИОАКТИВНОСТЬ
Самопроизвольное превращение атомных ядер
одного элемента в ядра другого, открытое в 1896 г.
А. Беккерелем, получило название радиоактивно-
сти. Радиоактивными являются все элементы с
атомным номером более 83, остальные элементы
имеют радиоактивные изотопы.
Проведенные с радиоактивными веществами
опыты показали, что никакие внешние условия не
влияют на характер скорость распада. С течени-
ем времени число радиоактивных ядер уменьшает-
ся по закону радиоактивного распада:
N -No2 т,
где No — число ядер в момент времени t = О, а
Т — период полураспада, то есть время, за которое
распадается половина из наличного числа радиоак-
тивных атомов.
Изучение радиоактивных излучений в сильном
магнитном поле, проводившееся Э. Резерфордом,
М. и П. Кюри, показали, что в результате радио-
активных превращений ядер возникают три вида
излучений: альфа-, бета- и гамма-лучи.
а-частицы — это ядра атомов гелия. При
а-распаде происходит следующее превращение:
iX-t iHe + i-lY.
Физика
682
а-лучи по сравнению с другими излучениями обла-
дают наименьшей проникающей способностью.
/3-частицы — это электроны. Превращение при
/3-распаде таково:
zX -» + z+^Y.
Проникающая способность /3-частиц выше, чем
а-частиц.
у-лучи — это жесткое электромагнитное излуче-
ние очень высокой частоты (на шкале электромаг-
нитных волн у-лучи непосредственно следуют за
рентгеновскими). Из-за высокой частоты у у-лучей
сильно выражены квантовые свойства, и они ведут
себя как поток частиц — у-квантов. у-лучи обла-
дают наибольшей проникающей способностью.
Общие свойства радиоактивных излучений:
а) вызывают ионизацию веществ; б) вызывают све-
чение некоторых твердых тел и жидкостей; в) обла-
дают химическим действием (например, вызывают
почернение фотопластинок); г) оказывают биологи-
ческое действие.
48. ЦЕПНАЯ ЯДЕРНАЯ РЕАКЦИЯ
Цепная ядерная реакция — процесс, когда в ре-
зультате взаимодействия нейтронов с ядрами ура-
на появляются радиоактивные ядра-осколки с мас-
сами и зарядами примерно вдвое меньшими, чем
масса и заряд ядер урана. Образование ядер-
осколков сопровождается вылетом нескольких ней-
тронов, которые, в свою очередь, взаимодействуют
с соседними ядрами урана, вызывая и их деление.
Происходящее в таких реакциях деление атомных
ядер называют вынужденным (в отличие от спон-
танного, происходящего при радиоактивных пре-
вращениях). Вот типичные ядерные реакции:
1 । 235», 144 д । 89 jr . nl
0п + 9217 56-°а + ЗвКг +
1_ 1 235»г 140 у , 94 Q , л!
, оп + 92U -+ 54Ае + 38*Г + 2дП.
Суммарная энергия связи ядер-осколков мень-
ше, чем энергия связи ядра урана. Поэтому цеп-
ная реакция сопровождается выделением огромной
энергии в виде кинетической энергии осколков,
энергии у-квантов и энергии вторичных нейтронов.
Необходимое условие для цепной ядерной реак-
ции — коэффициент размножения нейтронов k,
равный отношению числа нейтронов в каком-либо
поколении к числу нейтронов в предыдущем поко-
лении, должен быть не меньше единицы: k 1.
Наименьшую массу делящегося вещества, при
которой коэффициент k — 1, называют критиче-
ской массой тпкр. Если т > пгкр, то нейтроны бы-
стро размножаются, и реакция приобретает взрыв-
ной характер (такова ядерная реакция при взрыве
атомной бомбы). Если же т — ткр, то реакция
стационарна и управляема.
Устройство для поддержания управляемой ядер-
ной реакции называют ядерным реактором. Основ-
ные элементы ядерного реактора — это ядерное го-
рючее (2||lZ, 294-Pw и ДР-)> замедлитель ней-
тронов (лучшим замедлителем является тяжелая
вода, достаточно хорошим — графит), теплоноси-
тель для вывода образующегося при работе реакто-
ра тепла (вода, жидкий натрий и др.) и устрой-
ство для регулирования скорости реакции. Упра-
вление протеканием реакции в нем осуществляется
посредством регулирующих стержней из вещества,
хорошо поглощающего нейтроны (кадмия или бо-
ра). При помощи введения в рабочее пространство
реактора регулирующих стержней и выведения их
оттуда поддерживают k — 1.
Снаружи реактор защищен специальной оболоч-
кой, которая задерживает у-излучение и нейтроны.
Эту оболочку выполняют из бетона с железным за-
полнителем.
*
Задача на определение продукта ядерной реак-
ции: При бомбардировке ядер изотопа бора ней-
тронами из образовавшегося ядра выбрасывается
а-частица. Написать реакцию.
Решение: Составим уравнение ядерной реакции,
учитывая, что а-частица — это ядро атома гелия:
♦ у? + 1Не.
Вычислим атомную массу X и заряд Y получа-
ющегося ядра:
X “ 10 + 1 - 4 - 7,
Y - 5 - 2 - 3.
По таблице Менделеева определяем получив-
шийся элемент — это литий.
Получаем следующее уравнение:
‘?В +10п -+ iLi + %Не.
Химия
классы
химия
I
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИИ
1. ПРЕДМЕТ ХИМИИ.
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ХИМИИ
Основные понятия химии
Химия — наука о веществах, их строении, свой-
ствах и превращениях. Вещество — это любая со-
вокупность атомов и молекул.
Атом — наименьшая частица элемента в хими-
ческих соединениях (определение XIX века). Со-
временное определение: атом — это электроней-
тральная частица, состоящая из положительно за-
ряженного ядра и отрицательно заряженных элек-
тронов.
Химический элемент — это вид атомов, харак-
теризующихся определенным зарядом ядра.
Молекула — наименьшая частица вещества,
обладающая его химическими свойствами (опреде-
ление XIX века). Современное определение: мо-
лекула — это наименьшая электронейтральная за-
мкнутая совокупность атомов, образующих опреде-
ленную структуру с помощью химических связей.
Вещества делятся на индивидуальные вещества
(химические соединения), образованные молекула-
ми или атомами одного сорта, и смеси, состоящие
из нескольких индивидуальных веществ, не взаи-
модействующих друг с другом.
Индивидуальные вещества делятся на простые
и сложные. Простые вещества образованы атомами
одного элемента (Оз, Вгг, алмаз (С)), сложные ве-
щества образованы атомами разных элементов (эта-
нол С2Н5ОН, серная кислота H2SO4).
Один элемент может образовывать несколько
простых веществ. Это явление называется аллотро-
пия, а простые вещества называются аллотропны-
ми формами (модификациями) элемента.
Все химические элементы обозначают символа-
ми по их латинским названиям (углерод — С от
слова Carboneum). Состав соединений обозначается
с помощью химических формул, которые состоят из
символов элементов и подстрочных индексов, ука-
зывающих число атомов данного элемента в составе
молекулы. Химические формулы газообразных ве-
ществ отражают состав молекулы (Н2, Не, COCI2,
Оз), а формулы твердых и жидких веществ, как
правило, описывают простейшее соотношение ато-
мов элементов (CaS, С, Н2О).
Превращения веществ, сопровождающиеся из-
менением их состава и (или) строения, называют-
ся химическими реакциями. При химических ре-
акциях число атомов каждого элемента сохраня-
ется. Химические реакции записываются посред-
ством химических уравнений и схем. В химиче-
ских уравнениях, в отличие от схем, число атомов
каждого элемента одинаково в левой и правой ча-
стях, что отражает закон сохранения массы.
Коэффициенты перед формулами веществ в хи-
мических уравнениях называются стехиометриче-
скими коэффициентами. Количества веществ, ко-
торые точно соответствуют уравнению реакции, на-
зываются стехиометрическими количествами.
Классификация химических реакций.
1) По типу взаимодействия: реакции
а) разложения
б) соединения
в) замещения
г) обмена
Н§(ЫОз)2 = Hg + 2NO2 + Ог',
СаСОз + СО2 + Н2О = Са(НСОз)2?
CUSO4 + Fe - FeSO4 + Си;
MgO + H2SO4 - MgSO4 + Н2О.
2) По изменению степеней окисления:
а) реакции, протекающие без изменения степе-
ней окисления элементов:
NaOH + НС1 - NaCl + Н2О;
б) окислительно-восстановительные, реакции,
протекающие с изменением степени окисления хо-
тя бы одного элемента:
2Си° + Ог = 2Си+2О~2.
3) По тепловому эффекту:
а) экзотермические реакции, протекающие с
выделением теплоты (+Q):
Ре20з + 2А1 = AI2O3 + 2Fe + Q;
б) эндотермические реакции, протекающие с по-
глощением теплоты (-Q):
N2 + 02 = 2N0 - Q.
4) По направлению протекания процесса:
а) необратимые реакции, которые протекают
только в прямом направлении:
AgNO3 + NaCl - AgClJ. + NaNO3;
585
ХИМИЯ
б) обратимые реакции, которые протекают од-
новременно в прямом и обратном направлениях,
при этом реагенты превращаются в продукты лишь
частично (реакции не идут до конца):
2SO2 + О2 2SO3.
Масса атомов и молекул. Для измерения масс
атомов и молекул в физике и химии принята еди-
ная система измерения. Атомная единица массы
равна 1/12 массы атома углерода 12С.
1 а.е.м. - 1/12т(12С) - 1,66057- 1О~27 кг-
- 1,66057- 1О~24 г.
Относительная атомная масса элемента (обо-
значается Аг) — это безразмерная величина, равная
отношению средней массы атома элемента к 1/12
массы атома 12С. При расчете относительной атом-
ной массы учитывается распространенность изото-
пов элементов в земной коре.
Абсолютная масса атома равна относительной
атомной массе, умноженной на 1 а.е.м.:
т(С1) - 35,453 • 1,66057 • Ю"24 » 5,8872 • 10~23 г.
Относительная молекулярная масса соедине-
ния (обозначается Мг) — это безразмерная величи-
на, равная отношению массы молекулы вещества
к 1/12 массы атома 12С. Относительная молекуляр-
ная масса равна сумме относительных масс атомов,
входящих в состав молекулы.
Afr(N2O) - 2 • Ar(N) + Ar(O) -
- 2 • 14,0067+ 15,9994 = 44,0128.
Абсолютная масса молекулы равна относительной
молекулярной массе, умноженной на 1 а.е.м.
Моль — это количество вещества, которое содер-
жит столько же частиц (молекул, атомов, ионов,
злектронов), сколько атомов углерода содержится
в 12 г изотопа 12С.
Число атомов в 12 г изотопа 12С равно:
Na - 6,022 • 1023.
Таким образом, моль вещества содержит 6,022 X
X 1023 частиц этого вещества. Физическая вели-
чина TVA называется постоянной Авогадро и имеет
размерность [NA] “ моль-1.
Молярная масса (обозначается М) — это мас-
са 1 моля вещества. Численные значения моляр-
ной массы М и относительной молекулярной мас-
сы Мг равны, однако первая величина имеет раз-
мерность [М] — г/моль, а вторая безразмерна.
Число молей (р), содержащееся в веществе мас-
сой т г, определяется по формуле
v “ т/М.
Основные законы химии
Закон сохранения массы (М. Ломоносов, 1748;
А. Лавуазье, 1789): масса всех веществ, вступив-
ших в химическую реакцию, равна массе всех про-
дуктов реакции.
Периодический закон (Д. Менделеев, 1869):
свойства простых веществ, а также формы и свой-
ства соединений элементов находятся в периодиче-
ской зависимости от заряда ядра элемента.
Существует ряд частных законов химии, кото-
рые имеют ограниченную область применимости.
Закон постоянства состава (Ж. Пруст, 1808):
все индивидуальные вещества имеют постоянный
качественный и количественный состав, независи-
мо от способа их получения.
Известны соединения переменного состава, для
которых закон Пруста несправедлив, например
сверхпроводники общей формулы УВагСизС^-д.
Решающую роль в доказательстве существова-
ния атомов и молекул сыграли газовые законы.
Закон объемных отношений (Ж. Гей-Люссак,
1808): объемы газов, вступающих в реакцию, а так-
же объемы газообразных продуктов реакции, отно-
сятся друг к другу как небольшие целые числа.
Закон Авогадро: в равных объемах любых газов
при постоянных температуре и давлении содержит-
ся одинаковое число молекул.
Закон Авогадро является следствием уравнения
Клапейрона—Менделеева:
PV - vRT,
или
PV - (т/М) • КТ,
где Р — давление газа, V — его объем, v — коли-
чество газа (в молях), R — универсальная газовая
постоянная, Т — абсолютная температура, т —
масса газа, М — его молярная масса.
Численное значение R зависит от размерности
давления (объем газов, как правило, выражают в
литрах). Если[Р] — кПа, тоR = 8,314 Дж/(моль-К);
если [Р] — атм, то R — 0,082 л-атм/(моль-К).
Нормальные условия для газов:
Ро - 101,325 кПа - 1 атм, То - 273,15 К = 0°С.
При нормальных условиях объем одного моля газа
равен:
Vni — RTq/Po = 22,4 л/моль.
Количество газа при нормальных условиях рас-
считывают по формуле:
v - V(n)/V„, - V/22,4.
При произвольных условиях количество газа
рассчитывают по уравнению Клапейрона—Менде-
леева
и - PV/(RT).
Теоретические основы химии
686
Плотность газов прямо пропорциональна их мо-
лярной массе при заданных давлении и температу-
ре:
р-т/У - РМ/(ДТ) = (Р/ДТ) • М.
Относительная плотность газов показывает,
во сколько раз один газ тяжелее другого. Плот-
ность газа В по газу А определяется следующим
образом:
ВДВ) - р(В)/р(4) - М(В)/М(Л).
Средняя молярная масса смеси п газов равна об-
щей массе смеси, деленной на общее число молей:
ЯЦ +••• + &»« • Ь>1 + • • + Мп • Vn
Ля ср 1 в —""" - >
И + • • • + Vn Pl + • • • + Vn
2. СТРОЕНИЕ АТОМА.
ЭЛЕКТРОННЫЕ КОНФИГУРАЦИИ АТОМОВ.
АТОМНОЕ ЯДРО. ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН
И ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ
Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА
Планетарная модель строения атома была
предложена в результате открытия ядра атома Ре-
зерфордом:
1. В центре атома находится положительно за-
ряженное ядро, занимающее ничтожную часть про-
странства внутри атома.
2. Весь положительный заряд и почти вся масса
атома сосредоточены в его ядре (масса электрона
равна 1/1823 а.е.м.).
3. Вокруг ядра по замкнутым орбитам вращают-
ся электроны. Их число равно заряду ядра.
Ядро атома
Ядро атома состоит из протонов и нейтронов
(общее название — нуклоны). Оно характеризует-
ся тремя параметрами: А — массовое число, Z —
заряд ядра, равный числу протонов, и N — число
нейтронов в ядре. Этн параметры связаны между
собой соотношением:
А - Z + N.
Число протонов в ядре равно порядковому номеру
элемента. '
Заряд ядра обычно пишут внизу слева от сим-
вола элемента, а массовое число — вверху слева
(заряд ядра часто опускают).
Пример. 1яАг: ядро этого атома содержит
18 протонов и 22 нейтрона.
Атомы, ядра которых содержат одинаковое чи-
сло протонов и разное число нейтронов, называются
изотопами, например: 'gC и *|С. Изотопы водоро-
да имеют специальные символы и названия: *Н —
протий, 2D — дейтерий, 3Т — тритий. Химические
свойства изотопов идентичны, некоторые физиче-
ские свойства очень незначительно различаются.
Радиоактивность. Существует три основных ви-
да самопроизвольных ядерных превращений.
1. а-распад. Ядро испускает а-частицу, кото-
рая представляет собой ядро атома гелия 4 Не и со-
стоит из двух протонов и двух нейтронов. При а-
распаде массовое число изотопа уменьшается на 4,
а заряд ядра — на 2, например:
2^Иа -> 2||Ип + 1Не.
2. /3-распад. В неустойчивом ядре нейтрон пре-
вращается в протон, при этом ядро испускает элек-
трон (/3-частицу) и антинейтрино:
п р + е. + и.
При /3-распаде массовое число изотопа не изменя-
ется, поскольку общее число протонов и нейтронов
сохраняется, а заряд ядра увеличивается на 1, на-
пример:
234, 234-р , 0о
в0Тп —» 9iPa + _ie.
3. у-распад. Возбужденное ядро испускает элек-
тромагнитное излучение с очень малой длиной вол-
ны и очень высокой частотой (7-излучение), при
этом энергия ядра уменьшается, массовое число и
заряд ядра остаются неизменными.
Самопроизвольный распад всех ядер описывает-
ся одним и тем же уравнением:
m(t) - м(0)-(1/2)1/Т‘/2,
где m(t) и т(0) — массы изотопа в момент време-
ни t и в начальный момент времени, Т\/ч, — пери-
од полураспада, который является постоянным для
данного изотопа. За время Т]распадается ровно
половина всех ядер данного изотопа.
Электронные
конфигурации атомов
Теория Бора. Основные постулаты:
1. Электрон может вращаться вокруг ядра по
строго определенным (стационарным) круговым
орбитам. При движении по этим орбитам элек-
трон не излучает энергию. Радиус орбиты г и ско-
687
ХИМИЯ
рость электрона и связаны квантовым соотношени-
ем Бора:
тог — nh/2-к,
где т — масса электрона, п — номер орбиты, h —
постоянная Планка (Л — 6,625 • 10~34 Дж-с).
2. Энергия излучается и поглощается только
при переходе с одной орбиты на другую. Частота
излучения (поглощения) и связана с энергией орбит
соотношением:
Е\ — Е% “ hv.
Теория Бор а'справедлива только для атома во-
дорода.
Квантовая теория строения атома. В основе со-
временной теории строения атома (квантовой ме-
ханики атома) лежат следующие основные поло-
жения:
1. Электрон имеет двойственную (корпуску-
лярно-волновую) природу. Он может вести себя и
как частица, и как волна. Длина волны элек-
трона А и его скорость и связаны соотношени-
ем де Бройля:
А “ h/mv,
где т — масса электрона.
2. Для электрона невозможно одновременно
точно измерить координату и скорость. Чем точ-
нее мы измеряем скорость, тем больше неопреде-
ленность в координате, и наоборот. Математи-
ческим выражением принципа неопределенности
служит соотношение
Дх • т • До > h/kx,
где Дх — неопределенность положения координа-
ты, Др — погрешность измерения скорости.
3. Электрон в атоме не движется по опреде-
ленным траекториям, а может находиться в лю-
бой части околоядерного пространства. Простран-
ство вокруг ядра, в котором вероятность нахожде-
ния электрона достаточно велика, называют орби-
талью.
Квантовые числа электрона. Согласно кванто-
вой механике, движение электрона в атоме описы-
вается пятью квантовыми числами: главным п,
побочным (орбитальным) I, магнитным mi, спино-
вым s и проекцией спина (магнитным спиновым чи-
слом) т,.
Главное квантовое число п определяет общую
энергию электрона. Оно может принимать любые
целые значения, начиная с единицы (п •= 1, 2, 3,
... ).
Побочное (орбитальное) квантовое число I ха-
рактеризует форму орбитали. Оно может прини-
мать целые значения от 0 до п-1 (I — 0,1,... , п-1).
Обычно численные значения I принято обозначать
следующими буквенными символами:
Значение I 0 12 3 4
Буквенное обозначение a р d f g
В этом случае говорят о s-, р-, d-, f-, g-
орбиталях.
Набор орбиталей с одинаковыми значениями п
называется оболочкой (или энергетическим уров-
нем), с одинаковыми значениями п и I — подобо-
лочкой (подуровнем), например: 2s- подуровень.
Магнитное квантовое число mi характеризу-
ет направление орбитали в пространстве. Оно
может принимать любые целые значения от -I
до +1, включая 0, т.е. всего (21 + 1) значений.
Например, при I “ 1 mi — -1,0,+1. При за-
данном главном квантовом числе п возможна од-
на s-орбиталь, три р-орбитали, пять d-орбиталей и
семь /-орбиталей.
Каждый электрон характеризуется спиновым
квантовым числом s. Спин — это чисто кванто-
вое свойство электрона, не имеющее классических
аналогов. Для всех электронов абсолютное значе-
ние спина всегда равно в — 1/2. Проекция спина на
ось z (магнитное спиновое число тя) может иметь
лишь два значения: тя — +1/2 или тя — “1/2.
Принципы заполнения орбиталей.
1) Принцип Паули. В атоме не может быть двух
электронов, у которых все четыре квантовых числа
(n, I, mi и тя) были бы одинаковы.
Эквивалентное определение: на каждой орбита-
ли может находиться не более двух электронов.
2) Принцип наименьшей энергии: в основном со-
стоянии атома каждый электрон располагается так,
чтобы его энергия была минимальной.
Энергия орбиталей увеличивается в следующем
порядке: Is < 2s < 2р < Зз < Зр < 4s <
< 3d < 4р < 5s < 4d < 5р < 6s < 4/ < 5d <
< 6р < 7s < 5/ < 6d < 7p.
Как видно из этого ряда, чем меньше сумма п+1,
тем меньше энергия орбитали. При заданном зна-
чении п + I наименьшую энергию имеет орбиталь с
наименьшим п.
3) Правило Гунда. В основном состоянии атом
должен иметь максимально возможное число неспа-
ренных электронов в пределах определенного под-
уровня.
Принцип наименьшей энергии и правила Гунда
справедливы только для основных состояний ато-
мов. В возбужденных состояниях электроны могут
находиться на любых орбиталях атомов, если при
этом не нарушается принцип Паули.
Теоретические основы химии
688
Периодический закон
и периодическая таблица Д. И. Менделеева
Современная формулировка периодического за*
кона: свойства простых веществ, а также формы
и свойства соединений элементов находятся в пе-
риодической зависимости от заряда ядра элемен-
та.
Физический смысл периодичности химических
свойств состоит в периодическом изменении кон-
фигурации электронов на внешнем энергетическом
уровне (валентных электронов) с увеличением за-
ряда ядра.
Графическим изображением периодического за-
кона является периодическая таблица. Она состо-
ит из 7 периодов и 8 групп.
Период — это совокупность элементов с одина-
ковым максимальным значением главного кванто-
вого числа валентных электронов (с одинаковым
номером внешнего энергетического уровня), рав-
ным номеру периода.
Периоды могут состоять из 2, 8, 18 или 32 эле-
ментов в зависимости от максимального числа элек-
тронов на внешнем энергетическом уровне.
В коротких периодах металлические свойства
ослабляются, а неметаллические усиливаются с
увеличением порядкового номера элемента.
Группа — совокупность элементов с одинако-
вым числом валентных электронов, равным номеру
группы. Валентные электроны s и р соответствуют
элементам главных подгрупп, валентные электро-
ны d и / — элементам побочных подгрупп.
Во всех группах металлические свойства усили-
ваются с увеличением порядкового номера. Все эле-
менты побочных подгрупп являются металлами.
3. СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛ. ХИМИЧЕСКАЯ
СВЯЗЬ. ВАЛЕНТНОСТЬ ЭЛЕМЕНТОВ
Виды химической связи
Химическая связь — это взаимодействие двух
атомов, осуществляемое путем обмена электрона-
ми. При образовании химической связи атомы
стремятся приобрести устойчивую восьмиэлектрон-
ную (октет) или двухэлектронную (дублет) оболоч-
ки. Различают следующие виды химической связи:
ковалентная (полярная и неполярная; обменная и
донорно-акцепторная), ионная, водородная, метал-
лическая.
Ковалентная связь. Связь, осуществляемая за
счет образования электронной пары, принадлежа-
щей обоим атомам, называется ковалентной. Раз-
личают обменный и донорно-акцепторный механиз-
мы образования ковалентной связи.
1) Обменный механизм. Каждый атом дает по
одному неспаренному электрону в общую электрон-
ную пару:
н- + -н-+н:н, н-+-ci:-+н:с!:.
2) Донорно-акцепторный механизм. Один атом
(донор) предоставляет электронную пару, а другой
атом (акцептор) предоставляет для этой пары сво-
бодную орбиталь:
Н Г Н -| +
H:N: + H+-+ h:N:h .
н L н J
Два атома могут обобществить несколько пар
электронов. В этом случае говорят о кратных свя-
зях:
:N”N: (или N = N) — тройная
связь.
Если электронная плотность расположена сим-
метрично между атомами, ковалентная связь на-
зывается неполярной. Если электронная плотность
смещена в сторону одного из атомов, то ковалент-
ная связь называется полярной. Полярность связи
тем больше, чем больше разность электроотрица-
тельностей атомов.
Электроотрицательность — это способность
атома притягивать электронную плотность от дру-
гих атомов. Самый электроотрицательный эле-
мент — фтор, самый электроположительный — це-
зий.
Иоиная связь. Если разность электроотрица-
тельностей атомов велика, то электронная пара,
осуществляющая связь, переходит к одному из ато-
мов, и оба атома превращаются в ионы. Химиче-
ская связь между ионами, осуществляемая за счет
электростатического притяжения, называется ион-
ной связью.
Водородная связь — это связь между положи-
тельно заряженным атомом водорода одной моле-
кулы и отрицательно заряженным атомом другой
молекулы. Водородная связь имеет частично элек-
тростатический, частично донорно-акцепторный
характер.
Примеры. (НгО)2, (СНзСООН)г
6- 6+ 6- «+
О—Н-О—Н
i6+ i6+
7° н°\
СН3—С' ,, С—СНз
\>н—ст
Водородная связь изображена точками.
Наличие водородной связи объясняет высокие
температуры кипения воды, спиртов, карбоновых
кислот.
Металлическая связь. Валентные электроны ме-
таллов достаточно слабо связаны со своими ядрами
и могут легко отрываться от них. Поэтому металл
689
ХИМИЯ
содержит ряд положительных ионов, расположен-
ных в определенных положениях кристаллической
решетки, и большое количество электронов, сво-
бодно перемещающихся по всему кристаллу. Элек-
троны в металле осуществляют связь между всеми
атомами металла. Такой тип связи называется ме-
таллической связью.
Гибридизация орбиталей — это изменение фор-
мы некоторых орбиталей при образовании кова-
лентной связи для достижения более эффективного
перекрывания орбиталей.
а) зр^-гибридизация. Одна s-орбиталь и три р-
орбитали превращаются в четыре одинаковые «ги-
бридные* орбитали, угол между осями которых ра-
вен 109,5° (рис. 3.1).
Рис. 3.1. «рэ-гибридизиция орбиталей
Молекулы, в которых осуществляется зр3-гиб-
ридизация, имеют тетраэдрическую геометрию
(СН4, NH3).
б) зр%-гибридизация. Одна s-орбиталь и две р-
орбитали превращаются в три одинаковые ор-
битали, угол между осями которых равен 120°
(рис. 3.2).
Рис. 3.2. вр1-гибридииация орбиталей
Если связь образуется при перекрывании орби-
талей по линии, соединяющей ядра атомов, она на-
зывается а-связъю. Если орбитали перекрывают-
ся вне линии, соединяющей ядра, то образуется тг-
связь.
Три зр2-орбитали могут образовывать три <т-
связи (BF3, А1С13). Еще одна связь (я -связь) может
образоваться, если на р-орбитали, не участвующей
в гибридизации, находится электрон. Пример —
молекула С2Н4.
Молекулы, в которых осуществляется зр2-гиб-
ридизация, имеют плоскую геометрию.
в) зр-гибридизация. Одна s-орбиталь и одна
р-орбиталь превращаются в две одинаковые ор-
битали, угол между осями которых равен 180°
(рис. 3.3).
Рис. 3.3. яр-гибридизация орбиталей
Две sp-орбитали могут образовывать две <т-связи
(ВеНг, ZnClg). Еще две тг-связи могут образовать-
ся, если на двух р-орбиталях, не участвующих в
гибридизации, находятся электроны. Пример —
молекула С2Н2.
Молекулы, в которых осуществляется зр-гибри-
дизация, имеют линейную геометрию.
Валентность и степень окисления
Валентность — число химических связей,
образованных данным атомом в соединении. Это
понятие применимо только к соединениям с кова-
лентным типом связи или к молекулам в газовой
фазе.
Степень окисления — условный заряд атома в
молекуле, вычисленный В предположении, что все
связи имеют ионный характер.
Правила определения степеней окисления.
1. Степень окисления элемента в простом веще-
стве равна 0.
2. Степень окисления фтора во всех соединени-
ях, кроме F2, равна -1. Пример: S+6Fg1.
3. Степень окисления кислорода во всех соеди-
нениях, кроме О2, О3, F2O и перекисных соедине-
ний, равна -2. Примеры: С+4С>2 ,
4. Степень окисления водорода равна +1, если в
соединении есть хотя бы один неметалл; -1 в соеди-
нениях с металлами (гидридах); 0 в Н3. Примеры:
C^Hj1, Ba+2Hi‘.
5. Степень окисления металлов всегда положи-
тельна (кроме простых веществ). Степень окисле-
ния металлов главных подгрупп всегда равна номе-
ру группы. Степень окисления металлов побочных
подгрупп может принимать разные значения. При-
меры: Na+'СГ1, AlJ3O32, Сг+2О~2, Сг£30з2.
6. Максимальная положительная степень оки-
сления равна номеру группы (исключения — Cu+Z,
Теоретические основы химии
590
Аи+3). Минимальная степень окисления равна но-
меру группы минус восемь. Примеры: H+1N+sOg2,
7. Сумма степеней окисления атомов в молекуле
(ионе) равна 0 (заряду иона).
4. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОТЕКАНИЯ
ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ (ТЕПЛОВОЙ ЭФФЕКТ
РЕАКЦИЙ, СКОРОСТЬ РЕАКЦИЙ,
ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ)
Тепловой эффект химических реакций
Все химические реакции протекают с выделени-
ем или поглощением теплоты. Тепловой эффект
химической реакции обычно обозначают символа-
ми Q или AW (Q “-АН). Химическое уравнение, в
котором приводится тепловой эффект, называется
термохимическим уравнением:
аА + ЬВ-t cC + dD + Q(AH).
Если Q > О (АН < 0), то реакция идет с выде-
лением теплоты и называется экзотермической:
Н2 + С12 - 2НС1 + 184,6 кДж.
Если Q < О (АН > 0), то реакция идет с погло-
щением теплоты и называется эндотермической:
N2 + О2 — 2NO - 180,8 кДж.
Теплотой образования соединения называется
количество теплоты, которое выделяется или по-
глощается при образовании одного моля химиче-
ского соединения из простых веществ при стандарт-
ных условиях (р =• 101325 Па, Т — 298 К). Она из-
меряется в кДж/моль. Теплота образования про-
стого вещества при стандартных условиях рав-
на 0.
Для расчета тепловых эффектов химических
реакций основное значение имеет закон Гесса
(Г. Гесс, 1840):
Тепловой эффект химической реакции не зави-
сит от пути реакции, а определяется только со-
стоянием исходных веществ и продуктов реакции.
Из этого закона и определения теплоты образова-
ния вытекает следствие:
Тепловой эффект химической реакции равен
разности суммы теплот образования продуктов
реакции и суммы теплот образования исходных
веществ (суммирование проводится с учетом сте-
хиометрических коэффициентов):
Q " с • Qo6p(C) + d • Qo6p(O) — а • Qo6p(A) — b Qo6p(B).
Скорость химических реакций
Скорость химической реакции определяется как
скорость изменения молярной концентрации одно-
го из реагирующих веществ.
Если при неизменных объеме и температу-
ре концентрация одного из реагирующих веществ
уменьшилась от С] до с2 за промежуток времени
от «1 до t2, то скорость реакции за данный проме-
жуток времени равна:
V - ~(сг - ci)/(t2 - ti) “ ~Ас/At.
Химические реакции происходят при столкно-
вении молекул, поэтому скорость реакции зависит
от:
а) числа столкновений:
б) вероятности того, что столкновение приведет
к превращению.
Число столкновений определяется концентра-
циями реагирующих веществ, а вероятность реак-
ции — энергией сталкивающихся молекул (темпе-
ратурой).
Влияние концентрации. Зависимость скорости
реакции от концентраций реагирующих веществ
описывается основным законом химической кине-
тики — законом действующих масс:
Скорость химической реакции при постоянной
температуре прямо пропорциональна произведе-
нию концентраций реагирующих веществ.
Для реакции
аА + ЬВ —> сС + ...
скорость реакции в любой момент времени равна:
v - k(T) • [А]я • [В]6,
где k(T) — константа скорости данной реакции,
зависящая только от температуры. Физический
смысл константы скорости заключается в том, что
она равна скорости реакции при единичных кон-
центрациях реагирующих веществ.
В зависимости от числа молекул, участвующих
в столкновении, различают моно-, би- и тримолеку-
лярные реакции:
1) Мономолекулярными называются реакции
распада (или изомеризации):
А-С + ...
Для мономолекулярных реакций закон действую-
щих масс записывается в виде:
•> - k(T) • [А].
2) Бимолекулярные — это реакции, которые
происходят при столкновении двух молекул:
А + В - С + ...,
w - k(T) • [А] • [В].
691
ХИМИЯ
Пример. Н + С12 - НС1 + С1.
! 3) В тримолекулярных реакциях происходит
одновременное столкновение трех молекул:
2А + В - С,
v - k • [А]2 • [В].
Пример. 2NO + О2 = 2NO2.
Влияние температуры. Зависимость скорости
реакции от температуры определяется константой
скорости.
Правило Вант-Гоффа: при повышении темпе-
ратуры скорость большинства химических реакций
возрастает в 2—4 раза при нагревании на каждые
десять градусов.
Это правило связано с понятием температурно-
го коэффициента скорости реакции 7:
7 - v(T + 10)/р(Т) -2 4-4.
При увеличении температуры от до Т2 изме-
нение скорости можно рассчитать по формуле:
^2)/Р(Т1) - 7<7’2-7’1>/Ю.
Правило Вант-Гоффа применимо только в узком
интервале температур.
Более точным является уравнение Аррениуса,
описывающее зависимость константы скорости от
температуры:
Л(Т) - А • е~Ел/^,
где А — постоянная, зависящая только от приро-
ды реагирующих веществ, R — универсальная га-
зовая постоянная, Ел — энергия активации, т.е.
энергия, которой должны обладать сталкивающи-
еся молекулы, чтобы столкновение привело к хи-
мическому превращению. Для большинства реак-
ций энергия активации составляет несколько де-
сятков кДж/моль.
Физический смысл энергии активации демон-
стрирует энергетическая диаграмма химической ре-
акции (рис. 4.1).
б
3
3
«
S
S
О
И
и
Активированный комплекс
(переходное состояние)
/ \ Я
У£. \ i
.....Л-\ДН отрица- ЕХ
только S
о
К
Активированный комплекс
(переходное состояние)
Реагенты
Координата реакции —<►
________"ТТродукты"'
Координата реакции
Рис. 4.1. Энергетическая диаграмма химической реакции,
а) Экзотермическая реакция. 6) Эндотермическая реакция
Чем' больше энергия активации, тем сильнее
возрастает скорость реакции при увеличении тем-
пературы. s
Понятие о катализе. Катализатором называет-
ся вещество, увеличивающее скорость химической
реакции, но остающееся неизменным после того,
как химическая реакция заканчивается.
Механизм действия катализаторов связан с
тем, что они уменьшают энергию активации за
счет образования промежуточных соединений.
Химическое равновесие
Химические реакции, которые при одних и тех
же условиях могут идти в противоположных напра-
влениях, называются обратимыми:
*1
Н2 + I2 2HI.
*>2
Реакцию, протекающую слева направо, называ-
ют прямой (константа скорости fei), справа нале-
во — обратной (константа скорости Л2).
Состояние, в котором скорость обратной реак-
ции становится равной скорости прямой реакции,
называется химическим равновесием.
Состояние химического равновесия количест-
венно характеризуется константой равновесия,
которая представляет собой отношение констант
скорости прямой и обратной реакции. Для обра-
тимой реакции
mA + пВ <=i рС + qD,
константа равновесия равна:
к - *1/*2 “ ([Cf • [П]’)/([4]т . [В]").
Данная формула выражает закон действующих
масс для химического равновесия. В правую часть
этой формулы входят равновесные концентрации
участников реакции.
Константа равновесия зависит от температуры и
природы реагирующих веществ.
Чем больше константа равновесия, тем больше
равновесие смещено в сторону образования продук-
тов прямой реакции.
Смещение химического равновесия. Изменения,
происходящие в равновесной системе в результа-
те внешних воздействий, определяются принципом
подвижного равновесия — принципом Ле Шате-
лье:
Внешнее воздействие на систему, находящую-
ся в состоянии равновесия, приводит к смещению
этого равновесия в направлении, при котором эф-
фект произведенного воздействия ослабляется.
1) Если увеличить давление, то в равновесной
системе будут развиваться реакции, происходящие
с уменьшением давления, т.е. с уменьшением числа
газообразных молекул.
2SO2 + О2 <=* 280з, .
2СН4 ;=» С2Н2 + ЗН2.
Теоретические основы химии
692
Увеличение давления будет смещать равновесие
первой реакции вправо, а второй реакции влево.
Если газовая реакция происходит без изменения
числа молекул (Ng + О2 «=± 2NO), то давление не
влияет на положение равновесия.
2) Если увеличить температуру, то в равновес-
ной системе будут развиваться реакции, происхо-
дящие с уменьшением температуры, т.е. с поглоще-
нием теплоты (эндотермические реакции).
Ng + ЗН2 «=± 2NH3 + 92,4 кДж,
N2 + О2 «=± 2NO - 180,8 кДж.
Увеличение температуры будет смещать равновесие
первой реакции влево, а второй реакции вправо.
5. РАСТВОРЫ. ЭЛЕКТРОЛИТЫ
И ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ.
ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ
Растворы
Растворами называются гомогенные (однород-
ные ) системы, содержащие два или большее число
веществ. По агрегатному состоянию растворы де-
лятся на твердые, жидкие и газообразные.
Способы выражения концентрации растворов
1) Массовая доля растворенного вещества — это
безразмерная величина, равная отношению массы
вещества к массе раствора:
и> - тп(в-ва)/т(р-ра).
Массовую долю часто выражают в процентах.
2) Молярная концентрация вещества показыва-
ет, сколько молей вещества содержится в 1 л рас-
твора:
с р(в-ва)/У(р-ра).
Молярная концентрация выражается в моль/л (эта
размерность иногда обозначается М, например:
2М NaOH).
Растворимость веществ. Одни вещества способ-
ны смешиваться друг с другом в любых количе-
ствах (вода и спирт), другие — в ограниченных ко-
личествах (хлорид натрия и вода). Растворимость
веществ зависит от природы растворяемого веще-
ства и растворителя, температуры и давления.
Растворимость (коэффициент растворимос-
ти ) — зто масса вещества, которая может раство-
риться в 100 г растворителя. Растворимость твер-
дых веществ в воде изменяется в больших преде-
лах — от тысячных долей грамма (AgCl) до сотен
граммов (AgNOs).
Раствор, находящийся в равновесии с избытком
растворенного вещества, называют насыщенным, а
раствор, в котором еще можно растворить добавоч-
ное количество данного вещества, — ненасыщен-
ным.
Для подавляющего большинства твердых ве-
ществ растворимость в воде увеличивается с по-
вышением температуры. Растворимость газов в
воде с повышением температуры уменьшается.
Электролиты
н электролитическая диссоциация
Все вещества принято условно делить по их по-
ведению в растворах на две категории: а) веще-
ства, растворы которых проводят ток (электроли-
ты)’, б) вещества, растворы которых не проводят
ток (неэлектролиты). К электролитам относится
большинство неорганических кислот, оснований и
солей. К неэлектролитам относятся многие орга-
нические соединения, например кетоны, углеводы.
Распад электролитов на ионы при растворении в во-
де называется электролитической диссоциацией.
Основные положения теории электролитиче-
ской диссоциации (С. Аррениус, 1887):
1. При растворении в воде электролиты распада-
ются на положительно и отрицательно заряженные
ионы. Процесс диссоциации является обратимым.
2. Под действием электрического тока положи-
тельные ионы (катионы) движутся к катоду, отри-
цательные (анионы) — к аноду.
3. Степень диссоциации зависит от природы
электролита и растворителя, концентрации элек-
тролита и температуры.
Степень диссоциации а — зто отношение числа
молекул, распавшихся на ионы (п1), к общему чи-
слу растворенных молекул (п):
а “ п'/п.
а может изменяться от 0 (диссоциации нет) до 1
(полная диссоциация). Степень диссоциации уве-
личивается с разбавлением раствора.
Электролиты со степенью диссоциации боль-
ше 30% обычно называют сильными, со степенью
диссоциации от 3 до 30% — средними, менее 3% —
слабыми электролитами.
К сильным электролитам относятся почти все
соли, сильные кислоты (НС1, HBr, HI, HNO3,
HCIO4, НгБО^разб)) и некоторые основания (LiOH,
NaOH, КОН, Са(ОН)2, Sr(OH)2, Ва(ОН)2). К сла-
бым электролитам относятся слабые кислоты (H2S,
H2SO3, СН3СООН, CgHsOH, H2S1O3) и слабые осно-
вания.
Важной количественной характеристикой про-
цесса диссоциации является константа диссоци-
ации электролита. Для уравнения диссоциации
электролита АК
АК А" + К+
константа равновесия равна:
= [А’] • [К+]
К “[АК].......
693
ХИМИЯ
Для электролитов типа АК константу диссоциа-
ции можно выразить через степень диссоциации а
и молярную концентрацию С:
Ионное произведение воды. pH раствора. Вода
диссоциирует по уравнению
Н2О ё* Н+ + ОН".
Константа ее диссоциации равна:
к [Н*И°Н~]
[Н2О] ’
I
Вода — очень слабый электролит, поэтому кон-
центрация [Н2О] остается практически постоянной
при диссоциации, а следовательно, остается посто-
янной и величина
Kw - [Н+][ОН~],
которая называется ионным произведением воды.
Ионное произведение воды зависит только от тем-
пературы: при 25° С Kw “ 1 ’ Ю'14.
В чистой воде
[Н+] - [ОН-] - \/10'14 - 10"7 моль/л.
В кислых растворах [Н+1 > 10"7 моль/л,
в нейтральных [Н+] = 10"‘ моль/л, в щелоч-
ных [Н+] < 10"7 моль/л.
Для описания кислотности раствора используют
водородный показатель (pH), который определяет-
ся как
PH--lg[H+],
В кислых растворах pH < 7, в нейтральных pH — 7,
в щелочных pH > 7.
Диссоциация кислот и оснований. Однооснов-
ные кислоты диссоциируют в водном растворе по
уравнению
НА Щ Н++А",
где А — кислотный остаток. Константа диссоциа-
ции равна
[Н*][А-]
“ [НА] ’
где индекс a (acid) обозначает кислотный тип дис-
социации.
Диссоциация многоосновных кислот происходит
в несколько стадий, каждая из которых характери-
зуется своей константой:
Н2Ь «= н + Н2Ь , «1 • —[H^sj—’
hs-sh*+s2-. к,-
20—782
Аналогичным образом записываются константы
диссоциации оснований, например:
LiOH Ft Li+ + ОН", Kb - - 0,44,
[LiOH]
где индекс Ь (basic) обозначает основной тип диссо-
циации.
Произведение растворимости. Диссоциацию ма-
лорастворимых веществ характеризуют с помо-
щью специальной константы — произведения рас-
творимости (ПР). Для электролита, диссоциирую-
щего по уравнению
А®(тв) + В ,
ПР(АВ) - [А+][В~].
Пример. РЬС12(ТВ) «=► РЬ2+ + 2СГ, ПР(РЬС12) -
- [РЬ2+][СГ]2.
Направление протекания ионных реакций.
Реакции между ионами в растворах электролитов
идут практически до конца в сторону образования
а) осадков, б) газов, в) слабых электролитов.
Примеры, а) Образование осадков.
ВаС12 + Na2SO4 “ BaSO44- + 2NaCl.
Полное ионное уравнение:
Ва2+ + 2СГ + 2Na+ + SO2" - BaSO4J. + 2Na+ + 2СГ.
Сокращенное ионное уравнение:
Ва2+ + SO2" ° BaSO4j..
б) Образование газов:
СаСОз + 2НС1 - СаС12 + СО2| + Н2О, или
СаСО3 + 2Н+ - Са2+ + CO2f + Н2О.
NH4NO3 + КОН - KNO3 + NH3f + Н2О, или
ЫН| + ОН" ± ЫНзТ + Н2О.
в) Образование слабых электролитов (воды, сла-
бых кислот и оснований, комплексных соедине-
ний).
НС1 + NaOH - NaCl + Н2О, или
Н+ + ОН" - Н2О.
2KF + H2SO4 - K2SO4 + 2HF, иля
F" + Н+ = HF.
Во всех этих примерах реакции идут с образо-
ванием веществ с меньшей концентрацией ионов В
растворе.
Гидролиз солей
Взаимодействие солей с водой, в результате
которого образуется кислота (кислая соль) или
основание (основная соль), называется гидролизом
солей.
Теоретические основы химии
694
Типы гидролиза. 1. Если соль образована силь-
ным основанием и слабой кислотой (например,
СНзСООЫа), то в водном растворе она диссоциирует
CH3COONa СН3СОО" + Na+,
И остаток слабой кислоты стремится забрать протон
у воды:
СН3СОО' + Н2О «=» СН3СООН + ОН .
Молекулярное уравнение гидролиза:
CH3COONa + Н2О СН3СООН + NaOH.
При растворении в воде соли сильного основа-
ния и слабой кислоты раствор приобретает щелоч-
ную реакцию.
При растворении солей многоосновных кислот
гидролиз протекает ступенчато.
2. Соли слабого основания и сильной кислоты,
например A12(SO4)3, FeCl2, CuBr2, NH4CI.
Рассмотрим гидролиз FeCl2. Первая ступень:
FeCl2 + Н2О <=t Fe(OH)Cl + НС1, или
Fe2+ + Н2О Pt Fe(OH)+ + H+.
Вторая ступень:
Fe(OH)Cl + Н2О pt Fe(OH)2 + НС1, или
Fe(OH)+ + H2O pt Fe(OH)2 + H+.
В результате гидролиза солей слабого основания
И сильной кислоты раствор приобретает кислую ре-
акцию.
3. Соли слабого основания и слабой кислоты,
например А128з, Cr2S3, CH3COONH4, (NH4)2CO3.
При растворении в воде эти соли, как правило, ги-
дролизуются полностью с образованием слабой ки-
слоты и слабого основания:
CH3COONH4 + Н2О pt СН3СООН + NH4OH,
или в ионном виде:
СНзСОО- + NH4 + Н2О pt СН3СООН + NH4OH.
Реакция среды в растворах подобных солей за-
висит от относительной силы кислоты и осно-
вания. Так, при гидролизе CH3COONH4 реак-
ция раствора будет слабощелочной, поскольку кон-
станта диссоциации гидроксида аммония (Кь ш
» 6,3 • 10’5) больше константы диссоциации уксус-
ной кислоты (Ка •• 1,75’ IO'5).
4. Соли сильного основания и сильной кислоты
(иапример, NaCl, Ca(NOs)2, K2SC>4) не гидролизу-
ются, и растворы этих солей имеют нейтральную
реакцию.
6. ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ
РЕАКЦИИ. ЭЛЕКТРОЛИЗ
Окислительно-восстановительные реакции
Химические реакции, протекающие с изменени-
ем степени окисления элементов, входящих в со-
став реагирующих веществ, называются окисли-
тельно-восстановительными.
Окисление — это процесс отдачи электронов ато-
мом или ионом, например:
Zn° - 2е - Zn+2.
Восстановление — это процесс присоединения
электронов атомом или ионом, например:
Мп+7 + 5е >= Мп+2.
Окислителем называется атом или ион, прини-
мающий электроны. Восстановителем называет-
ся атом или ион, отдающий электроны.
Окислитель
+пе
понижает ст. ок.
восстанавливается
Восстановитель
-не
повышает ст.ок.
окисляется
Важнейшие окнслнтелн н восстановнтелн.
1) Сильные окислители: F2, О2, О3, Н2О2, С12
(особенно в водном растворе), НС1О, HCIO3, H2SO4
(только концентрированная), HNO3 (любой кон-
центрации), царская водка (смесь концентрирован-
ных HNO3 и НС1), NO2, КМпО4 (особенно в кислом
растворе), МпО2, К2Сг2С>7, СгОз, РЬО2 и др. Сла-
бые окислители: 12, бромная вода (Br2+H2O), SO2,
HNO2, Fe3+ и др.
2) Сильные восстановители: щелочные и ще-
лочно-земельные металлы, Mg, Al, Н2 (особенно в
момент выделения), HI и йодиды, НВг и бромиды,
H2S и сульфиды, NH3, РН3, Н3РО3, С, СО, Fe2+,
Сг2+ и др. Слабые восстановители: малоактивные
металлы (Pb, Си, Ag, Hg), НС1 и хлориды, SO2,
HNO2 и др.
Типы окислительно-восстановительных реак-
ций. 1) Межмолекулярные реакции, в которых оки-
слитель и восстановитель находятся в составе раз-
ных молекул, например:
3Cu° + 8HN+5O3(p.p) - 3Cu+2(NO3)2 + 2N+2O + 4Н2О
(Cu° — восстановитель, N+s — окислитель).
2) Внутримолекулярные реакции, в которых
окислитель и восстановитель находятся в составе
одной молекулы, например:
2РЬ(Ы+50з2)2 - 2РЬ0 + 4N+4O2 +
(О-2 — восстановитель, N+s — окислитель).
3) Реакции диспропорционирования* в которых
атомы одного элемента одновременно повышают и
понижают степень окисления, например:
ЗС1“ + 6КОН » 5КСГ* 1 2 3 + КС1+5О3 + ЗН2О.
595
ХИМИЯ
Составление уравнений окислительно-восстано-
вительных реакции.
1) Метод электронного баланса основан на под-
счете числа электронов, отдаваемых и принимае-
мых атомами, меняющими степень окисления.
FeS2 + HN03(KOHn) -i Fe(NO3)3 + H2SO4 + NO + H2O.
Число отданных атомов должно быть равно числу
принятых:
5 N+5 + Зе -+ N+2
1 FeS2 - 15е —» Fe+3 + 2S+®
FeS2 + 5N+6 - Fe+b + 2S+0 + 5N+2
5 молекул HNO3 идут на окисление FeS2, и
еще 3 молекулы HNO3 необходимы для образова-
ния Fe(NO3)3:
FeS2 + 8HNO3(KOHn) -
- Fe(NO3)3 + 2H2SO4 + 5NO + 2H2O.
2) В методе электронно ионного баланса (мето-
де полуреакций) рассматривают переход электро-
нов от одних атомов или ионов к другим с уче-
том характера среды. Сильные электролиты за-
писывают в виде ионов, слабые электролиты или
Нерастворимые вещества — в молекулярной форме.
Для уравнивания числа атомов водорода и кислоро-
да используют молекулы Н2О и ионы Н+ (в кислой
среде) или ОН (в щелочной среде):
1 FeS2 + 8Н2О - 15е —+ Fe3++ 2SO2'+ 16Н+
5 NO3 + 4Н+ + Зе —> NO + 2Н2О
FeS2 + 5NO3 + 4Н+ - Fe3+ + 2H2SO4 + 5NO + 2Н2О
FeS2 + 8HN03(KO„n) -
- Fe(NO3)3 + 2H2SO4 + 5NO + 2H2O.
Метод полуреакций применим только к окис-
лительно-восстановительным реакциям в раство-
рах.
Типичные полуреакцин окислеиня-восстанов-
ления
1) г~- МпО< + 8Н+ + 5е -+ Мп2+ + 4Н2О
КМпО4 --Ц- МпО; + 2Н2О + Зе -ч MnO2 + 4ОН“
1^- Мпо; + е -ч МпО2'
(1) — кислая среда, (2) — нейтральная среда,
(3) — щелочная среда.
2) — SO?' + 4Н+ + 2е -ч SO2 + 2Н2О
H2SO4 - лПгГ Б0Г + 8н+ + бе —+ S + 4Н2О
------ So|' + 10Н+ + 8е -+ H2S + 4Н2О 1 *
(1) — слабый восстановитель, (2) — очень силь-
ный восстановитель.
20*
3) NO3 + 2Н+ + е -+ NO2 + Н2О
---NO3 + 4Н+ + Зе -+ NO + 2Н2О
HNO3 -
2NO3 + 12Н+ + 10е '-ч N2 + 6Н2О
ДД NO3 + 10Н+ + 8е -+ NHJ + ЗН2О
4) а)
б)
Сг8+
(1) — концентрированная кислота + слабый вос-
становитель, (2) — разбавленная кислота + сильный
восстановитель.
Сг2О2' + 14Н+ + бе -ч 2Сг3+ + 7Н2О,
СгО2' + 4Н2О + Зе -+ [Cr(OH)6]3' + 2ОН".
рД 2Сг3+ + 7Н2О - бе -ч Сг2О2' + 14Н+
— Сг3+ + 8ОН~ - Зе -+ СгО2' + 4Н2О
(1) — кислая среда, (2) — щелочная среда.
Количественная характеристика окислительно-
восстановительных реакций. Любую полуреакцню
окисления и восстановления можно записать в
стандартном виде: Ох + пе —» R, где Ох — оки-
сленная форма, R — восстановленная форма.
Каждая такая полуреакция характеризуется
стандартным окислительно-восстановительным
потенциалом Е° (размерность — вольт, В). Чем
больше Е°, тем сильнее Ох как окислитель и тем
слабее R как восстановитель, и наоборот. За точку
отсчета потенциалов принята полуреакция
2Н+ + 2е Н2,
для которой Е° — 0.
Для полуреакций
Меп+ + пе-> Ме°
Е° называется стандартным электродным потен-
циалом. По величине этого потенциала металлы
принято располагать в ряд стандартных электрод-
ных потенциалов (ряд напряжений металлов):
Li,Rb,K,Ba,Sr,Ca,Na,Mg,Al,Mn,Zn,Cr,Fe,Cd,
Co,Ni,Sn,Pb, Н, Sb,Bi,Cu,Hg,Ag,Pd,Pt,Au.
Ряд напряжений характеризует химические
свойства металлов:
1. Чем левее расположен металл в ряду напря-
жений, тем сильнее его восстановительная способ-
ность и тем слабее окислительная способность его
иона в растворе.
2. Каждый металл способен вытеснять из рас-
творов солей те металлы, которые стоят в ряду на-
пряжений правее него.
3. Металлы, находящиеся в ряду напряжений
левее водорода, способны вытеснять его из раство-
ров кислот.
Неорганическая химия
596
Электролиз
Электролиз — это совокупность окислительно-
восстановительных реакций, которые протекают
на электродах в растворах или расплавах электро-
литов при пропускании через них электрического
тока.
На отрицательном электроде (катоде) происхо-
дит передача электронов катионам, т.е. восстано-
вление катионов (Н+ и ионов металла). На положи-
тельном электроде (аноде) происходит отдача элек-
тронов анионами, т.е. окисление анионов (ОН и
кислотных остатков).
Катодные процессы, а) Если металл стоит в ряду
напряжений правее водорода, то на катоде восста-
навливаются ионы металла, например:
Си2+ + 2е —> Си.
Если в растворе есть несколько катионов, то пер-
вым выделяется металл, стоящий в ряду напряже-
ний правее всего.
б) Если металл стоит в ряду напряжений левее
алюминия (включительно), то на катоде восстана-
вливаются ионы водорода:
2Н+ + 2е -> Н2.
в) Если металл стоит в ряду напряжений пра-
вее алюминия, но левее водорода, то на катоде мо-
гут одновременно восстанавливаться ионы металла
и ионы водорода.
Анодные процессы. 1) На инертном, или нерас-
творимом, аноде (графит, платина) возможны два
процесса:
а) Если ионы кислотного остатка не содержат
атомов кислорода, то окисляются именно они, на-
пример:
2СГ - 2е -> С12.
б) Если ионы кислотного остатка содержат ато-
мы кислорода (SO4~, NOg), то окисляются ио-
ны ОН-:
4ОН“ - 4е -► О2 + 2Н2О.
2) Если анод растворимый (медь, никель), то
происходит окисление материала анода, и металл
переходит в раствор в виде ионов, например:
Ni - 2е —> Ni2+.
Количества веществ, выделившихся на элек-
тродах, определяют по уравнениям электродных
реакций. Для этого находят количество электро-
нов с помощью уравнения:
v(e) - I • t/F,
где I — сила тока (A), t — продолжительность элек-
тролиза (с); F — 96 500 Кл/моль — константа Фа-
радея, равная заряду 1 моля электронов.
Глава II.
НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
7. ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ
СОЕДИНЕНИЙ
Сложные неорганические вещества обычно де-
лят на четыре важнейших класса: оксиды, основа-
ния, кислоты, соли.
Оксиды
Оксидами называют соединения, состоящие из
двух элементов, одним из которых является ки-
слород.
Оксиды делят на две группы: солеобразующие
и несолеобразующие (СО, NO, Na2O2). Солеобра-
зующие оксиды принято делить на три группы:
основные, амфотерные, кислотные.
Оснбвные оксиды. К основным относятся окси-
ды типичных металлов, им соответствуют гидрок-
сиды, обладающие свойствами оснований.
Получение. 1. Окисление металлов:
2Cu + О2 = 2СиО.
Этот метод неприменим для щелочных металлов,
которые при окислении дают пероксиды.
2. Обжиг сульфидов:
4FeS2 + 11О2 = 2Fe2O3 + 8SO2.
3. Разложение гидроксидов:
Cu(OH)2 CuO + Н2О.
4. Разложение солей кислородсодержащих ки-
слот:
2Pb(NO3)2 - 2РЬО + 4NO2 + О2,
[ZnOH]2CO3 = 2ZnO + СО2 + Н2О.
Химические свойства. 1. Реакция с водой (ок-
сиды щелочных и щелочно-земельных металлов) с
образованием гидроксидов:
СаО + Н2О - Са(ОН)2.
2. Реакция с кислотными и амфотерными окси-
дами с образованием солей:
ВаО + SiO2 - BaSiO3,
MgO + А12О3 = Mg(AlO2)2.
3. Реакция с кислотами с образованием солей:
FeO + H2SO4 = FeSO4 + Н2О.
4. Окислительно-восстановительные реакции:
Fe2O3 + 2А1 = А12О3 + 2Fe,
ЗСиО + 2NH3 ± ЗСи + N2 + ЗН2О,
4FeO + О2 = 2Fe2O3.
697
ХИМИЯ
Кислотные оксиды представляют собой оксиды
нем таллов или переходных металлов в высоких
степенях окисления, которым соответствуют кисло-
ты.
Получение. 1. Окисление неметаллов или окси-
дов в низших степенях окисления:
4Р + 5О2 - 2Р2О5,
2СО + О2 = 2СО2.
2. Разложение неустойчивых кислот:
К2Сг2О7 + H2SO4(KOHI0 — 2CrO3J. + K2SO4 + Н2О,
Na2SiO3 + 2НС1 = 2NaCl + SiO2J. + Н2О.
Химические свойства. 1. Реакция с водой с
образованием кислот:
Р2О5 +ЗН2О - 2Н3РО4.
2. Реакция с основными и амфотерными окси-
дами с образованием солей:
Р2Од + ЗСаО “ Са3(РО4)2,
3SO3 + А12О3 — A12(SO4)3.
3. Реакция с основаниями с образованием солей:
СО2 + Са(ОН)2 = СаСО3 + Н2О,
2СО2 + Са(ОН)2 - Са(НСО3)2.
4. Окислительно-восстановительные реакции:
SO2 + 2H2S = 3S + 2Н2О,
4CrO3 + С2Н3ОН = 2Cr2O3 + 2CO2 + 3H2O.
Амфотерные оксиды обладают двойственной
природой: они реагируют и с кислотами, и с ще-
лочами:
А12О3 + 6НС1 - 2А1С13 + ЗН2О,
А12О3 + 2NaOH + ЗН2О - 2Na[Al(OH)4].
К амфотерным оксидам относятся А12О3, Сг2О3,
ВеО, ZnO.
Основания
Основаниями называются электролиты, при
диссоциации которых из отрицательных ионов
образуются только ионы ОН-:
Fe(OH)2 Ft Fe2+ + 2ОН-,
NH3 + Н2О Ft nh4oh Ft NH| + ОН".
Гидроксиды металлов принято делить на две
группы: растворимые в воде (щелочи) и нераство-
римые в воде.
Получение. 1. Обменные реакции:
CuSO4 + 2КОН - Cu(OH)2J. + K2SO4,
К2СО3 + Ва(ОН)2 - 2КОН + ВаСО34..
2. Реакция активных металлов или их оксидов
с водой:
2Li + 2Н2О - 2ЫОН + Н2ф,
ВаО + Н2О - Ва(ОН)2.
3. Электролиз водных растворов:
2NaCl + 2Н2О - 2NaOH + Н2 + С12.
Химические свойства. 1. Термическое разложе-
ние. Все нерастворимые основания при нагревании
разлагаются с образованием оксидов:
2Fe(OH)3 = Fe2O3 + ЗН2О,
Mg(OH)2 ± MgO + Н2О.
2. Реакция с кислотными оксидами (только для
щелочей):
NaOH + СО2 - NaHCO3.
3. Реакция нейтрализации с кислотами или ки-
слыми солями:
Cu(OH)2 + H2SO4 - CuSO4 + 2Н2О,
, Са(ОН)2 + Са(НСО3)2 - 2CaCO3j. + 2Н2О.
Амфотерные основания проявляют также свой-
ства слабых кислот и реагируют с щелочами:
А1(ОН)3 + NaOH - Na[Al(OH)4].
К амфотерным основаниям относятся А1(ОН)3,
Zn(OH)2, Сг(ОН)3 и др.
4. Окислительно-восстановительные реакции
щелочей с некоторыми неметаллами:
2NaOH + Si + Н2О - Na2SiO3 + 2H2f.
Кислоты
Кислотами называются электролиты, при
диссоциации которых из положительных ионов
образуются только ионы Н+:
HNO3 Ft Н+ + NO3,
H2S Ft Н+ + HS- Ft 2H+ + S2-.
По числу атомов водорода, способных к от-
щеплению в водном растворе, кислоты делят на
одноосновные (HF, HNO2), двухосновные (Н2СО3,
H2SO4) и трехосновные (Н3РО4). По составу ки-
слоты делят на бескислородные и кислородсодержа-
щие.
Получение. 1. Реакция кислотных оксидов с во-
дой:
SO3 +Н2О - H2SO4.
2. Соединение неметаллов с водородом:
Н2 + S Ft H2S.
Неорганическая химия
698
3. Реакции обмена между солями и другими ки-
слотами:
K2SiO3 + 2НС1 - H2SiO34. + 2КС1.
Химические свойства, 1. Реакции с металлами:
Fe + H2SC>4(p.p) = FeSO4 + H2f.
2. Реакции с основными и амфотерными окси-
дами и основаниями:
FeO + 2НС1 - FeCl2 + Н2О,
А1(ОН)3 + 3HNO3 - A1(NO3)3 + ЗН2О.
3. Обменные реакции с солями. Сильные кисло-
ты вытесняют слабые из их солей:
CH3COONa + НС1 = СН3СООН + NaCl.
4. Специфические окислительно-восстановитель-
ные реакции, связанные со свойствами анионов ки-
слот:
H2SO3 + С12 + Н2О - H2SO4 + 2НС1.
Pb + 4HNO3(KOHU) - Pb(NO3)2 + 2NO2 + 2Н2О,
3H2S + 2HNO3(paa6) = 3S + 2NO + 4H2O.
Соли
Солями называются электролиты, при диссоци-
ации которых образуются катионы металлов (или
ион аммония и комплексные ионы) и анионы ки-
слотных остатков. Соли принято делить на три
большие группы: средние, кислые и основные. Кро-
ме того, выделяют двойные, смешанные и ком-
плексные соли.
Двойные соли образованы двумя катионами и
одним анионом:
KA1(SO4)2 pt К+ + А13+ + 2SO4~.
Смешанные соли образованы одним катионом и
двумя анионами:
) СаОС12 р» Са2+ + СГ + ОСГ.
Комплексные соли образованы сложным (ком-
плексным) катионом
[Ag(NH3)2]Cl [Ag(NH3)2]+ + СГ
или анионом
К[А1(ОН)4] pt К+ + [А1(ОН)4]'.
Средние соли при диссоциации дают только ка-
тионы металла (или NH4) и анионы кислотного
остатка. Они являются продуктом полного замеще-
ния атомов водорода соответствующей кислоты на
атомы металла.
Основные способы получения. 1. Реакции ки-
слот с металлами, основными или амфотерными
оксидами и основаниями:
Mg + H2SO4 - MgSO4 + Н2ф,
Ag2O + 2HNO3 - 2AgNO3 + H2O,
Cu(OH)2 + 2HC1 - CuCl2 +• 2H2O.
2. Реакции оснований с кислотными и амфотер-
ными оксидами и кислотами:
2КОН + SO2 - K2SO3 + Н2О,
Zn(OH)2 + H2SO4 - ZnSO4 + 2H2O.
3. Реакции между кислотным и основным окси-
дами:
CaO + SO3 = CaSO4.
4. Обменные реакции:
ВаС12 + MgSO4 - MgCl2 + BaSO44.,
НС1 + AgNO3 - AgClJ. + HNO3.
Химические свойства. 1. Термическое разложе-
ние. Большинство солей при нагревании разлагает-
ся:
СаСО3 - СаО + СО2,
NH4C1 - NH3 + НС1,
2Cu(NO3)2 - 2CuO + 4NO2 + O2,
(NH4)2Cr2O? = Cr2O3 + N2 + 4H2O.
2. Гидролиз:
A13S3 + 6H2O - 2A1(OH)3 + 3H2S,
K2S + H2O KHS + KOH,
Fe(NO3)3 + H2O Fe(OH)(NO3)2 + HNO3.
3. Обменные реакции с кислотами, основаниями
и другими солями:
Pb(NO3)2 + H2S = PbSJ. + 2HNO3,
Fe2(SO4)3 + 3Ba(OH)2 - 2Fe(OH)3J. + 3BaSO4J.,
CaBr2 + K2CO3 - CaCO34. + 2KBr.
4. Окислительно-восстановительные реакции,
обусловленные свойствами катиона или аниона:
2КМпО4 + 16НС1 - 5С12 + 2КС1 + 2МпС12 + 8Н2О,
2FeCl3 + H2S - SJ. + 2FeCl2 + 2HC1.
Кислые соли при диссоциации дают катионы
металла (или NH4), ионы водорода и анионы ки-
слотного остатка:
NaHCO3 pt Na+ + НСО3 Na+ + Н+ + Со|~.
Они являются продуктом неполного замещения ато-
мов водорода соответствующей кислоты на атомы
металла.
599
ХИМИЯ
Способы получения. 1. Неполная нейтрализа-
ция кислот:
NaOH + H2SO4 - NaHSO4 + Н2О.
2. Действие избытка кислотных оксидов на
основания:
Са(ОН)2 + 2СО2 - Са(НСО3)2.
3. Действие кислот на соли:
СаСО3 + СО2 + Н2О - Са(НСО3)2.
Химические свойства. 1. Термическое разложе-
ние с образованием средней соли:
Са(НСО3)2 - СаСО34. + СО2ф + Н2О.
2. Реакция нейтрализации со щелочами:
Са(НСО3)2 + Са(ОН)2 - 2СаСО34. + 2Н2О.
Основные соли при диссоциации дают катионы
металла, анионы кислотного остатка и ионы ОН”:
Fe(OH)Cl Fe(OH)+ + СГ ₽± Fe2+ + ОН’ + СГ.
Они являются продуктом неполного замещения
групп ОН соответствующего основания на кислот-
ные остатки.
Способы получения. 1. Осторожное добавление
небольших количеств щелочей к растворам средних
солей металлов:
А1С13 + 2NaOH - А1(ОН)2С1 + 2NaCl.
2. Действие солей слабых кислот на средние со-
ли:
2MgCl2 + 2Na2CO3 + Н2О =
- [Mg(OH)]2CO34. + СО2 + 2NaCl.
Химические свойства. 1. Термическое разложе-
ние:
[Cu(OH)]2CO3 = 2СиО + СО2 + Н2О.
2. Реакция нейтрализации с кислотами:
Fe(OH)Cl + НС1 FeCl2 + Н2О.
8. ВОДОРОД. ГАЛОГЕНЫ И ИХ СОЕДИНЕНИЯ
Водород
Электронная конфигурация атома: 1вЧ
Степени окисления: +1, -1.
Физические свойства. Водород — газ без цвета
и запаха, плохо растворим в воде, хорошо раство-
рим в некоторых металлах (Ni, Pd, Pt).
Получение. Лабораторные способы:
1. Взаимодействие металлов с кислотами:
Zn + 2НС1 - ZnCl2 + H2f.
2. Взаимодействие алюминия с водными раство-
рами щелочей:
2А1 + 2NaOH + 6Н2О - 2Na[Al(OH)4] + ЗН2-|-.
Промышленные способы: 1. Электролиз водных
растворов щелочей и солей:
2NaCl + 2Н2О - Н2ф + Cl2f + 2NaOH.
2. Пропускание паров воды над раскаленным
углем при температуре 1000° С:
С + Н2О СО + Н2.
3. Конверсия метана при 900° С:
СН4 + Н2О СО + ЗН2.
4. Железопаровой способ:
3Fe + 4Н2О = Fe3O4 + 4Н2.
Химические свойства. 1. Реакции с неметал-
лами. При обычных условиях водород реагирует
лишь со фтором
Н2 + F2 - 2HF.
Взаимодействие с хлором происходит на свету:
Н2 + С12 - 2НС1,
с бромом и иодом — при сильном нагревании.
При поджигании происходит взаимодействие
водорода с кислородом с образованием воды:
2Н2 + О2 - 2Н2О.
При пропускании водорода через расплав серы
образуется сероводород:
2Н2 + S = 2H2S.
При взаимодействии с азотом в присутствии же-
леза в качестве катализатора происходит обрати-
мый процесс образования аммиака:
ЗН2 +N2 2NH3.
2. Восстановительные свойства водород про-
являет в реакциях с оксидами металлов:
СиО + Н2 = Си + Н2О.
3. Окислительные свойства аодород проявляет
при взаимодействии с активными металлами:
Н2 + 2Na - 2NaH.
Образующиеся гидриды легко гидролизуются
водой и кислотами:
NaH + НС1 - NaCl + H2f.
Галогены н их соединения
Общая характеристика. Подгруппу галогенов
составляют элементы фтор (F), хлор (С1), бром (Вг)
и иод (I). Электронные конфигурации внешне-
го слоя галогенов имеют вид пв2пр5 (п - 2, 3, 4
и 5). Степени окисления: от -1 до +7 (для фтора
только -1).
Неорганическая химия
600
Молекулы галогенов двухатомны. Окислитель-
ная способность галогенов в ряду F2 — CI2 — Вг2 —
12 ослабляется. Это подтверждается процессами вы-
теснения нижестоящих галогенов вышестоящими
из галогеноводородных кислот и их солей:
Br2 + 2HI - 12 + 2НВг,
С12 + 2KBr - Br2 + 2КС1.
Физические свойства. При обычных условиях
F2 — газ, который трудно сжижается, CI2 — также
газ, но сжижается легко, Вг2 — жидкость, I2 —
твердое вещество.
Получение. 1. Электролиз растворов и распла-
вов галогенидов.
2. Окисление галогеноводородных кислот:
MnO2 + 4НС1 - МпС12 + С12Т + 2Н2О,
К2Сг2О7 + 14НС1 - 3Cl2t + 2КС1 +2СгС13 + 7Н2О,
2КМпО4 +16НС1 = 2МпС12 + 5С12ф + 8Н2О + 2КС1.
Химические свойства. Наибольшей активно-
стью обладает фтор. Большинство элементов да-
же при комнатной температуре взаимодействует со
фтором, выделяя большое количество теплоты. Во
фторе горит даже вода:
2F2 + 2Н2О = 4HF + О2.
Свободный хлор менее реакционноспособен, чем
фтор. Он непосредственно не реагирует с кисло-
родом, азотом и благородными газами. Со всеми
остальными веществами он взаимодействует подоб-
но фтору:
2Fe + ЗС12 = 2FeCl3,
2Р(бел) + 6С12 = 2РС15.
При взаимодействии хлора с водой на холоде
происходит обратимая реакция:
С12 + Н2О НС1 + нею.
Смесь соляной (НС!) и хлорноватистой (НС1О)
кислот называется хлорной водой. НС1О неустойчи-
ва и разлагается на свету с выделением атомарного
кислорода:
НС1О = НС! + О.
При взаимодействии хлора с щелочами на холо-
де образуются смеси хлоридов и гипохлоритов:
С12 + Са(ОН)2 = Са(С1)ОС1 + Н2О.
При растворении хлора в горячем растворе ще-
лочи происходит реакция:
ЗС12 + 6КОН = 5КС1 + КС1О3 + ЗН2О.
Бром, как и хлор, растворяется в воде и, ча-
стично реагируя с ней, образует так называемую
«бромную воду», тогда как иод практически в воде
не растворим.
Галогеиоводороды и галогеноводородные ки-
слоты. Все галогеиоводороды при обычных услови-
ях газообразны. Полярность и прочность связи в
ряду HF — НС1 — НВг — HI уменьшаются.
HF и НС1 получают взаимодействием их твер-
дых солей с концентрированной серной кислотой
при нагревании:
СаС12 + H2SO4(kohu) = CaSO4 + 2НС1ф.
НВг и HI получить таким способом нельзя, по-
скольку они — сильные восстановители и окисля-
ются серной кислотой:
2KBr + 2H2SO4(KOHIt) = K2SO4 + Br2 + 2Н2О + SO2,
8KI + 5Н28О4(КОНц) = 4K2SO4 + 4I2 + 4Н2О + H2S.
Поэтому НВг и HI получают гидролизом соответ-
ствующих галогенидов фосфора:
РВг3 + ЗН2О = ЗНВг + Н3РО3. -
Все галогеиоводороды очень хорошо растворимы
в воде. При этом образуются растворы соответству-
ющих галогеноводородных кислот. Сила кислот в
ряду HF — НС1 — НВг — HI увеличивается (HF —
слабая кислота, остальные кислоты — сильные).
Все галогениды металлов, за исключением со-
лей Ag и РЬ, хорошо растворимы в воде. Малая рас-
творимость галогенидов серебра позволяет исполь-
зовать обменную реакцию типа
Ag+ + Hal" - AgHalJ.
как качественную для обнаружения соответствую-
щих ионов. В результате реакции AgCl выпадает
в виде осадка белого цвета, AgBr — желтовато-
белого, Agl — ярко-желтого цвета.
В отличие от других галогеноводородных кислот
HF взаимодействует с оксидом кремния с образова-
нием газообразного фторида кремния (IV):
SiO2 + 4HF - SiF4t + 2Н2О.
Кислородсодержащие соединения галогенов.
Наиболее важными из таких соединений являют-
ся кислородсодержащие кислоты хлора типа НС1ОП
(п = 1-4) и соответствующие им соли.
В ряду НСЮ — НСЮ2 — НСЮз — НСЮ4 сила
кислот увеличивается.
Из солей кислородсодержащих кислот хлора
наибольшее значение имеет бертолетова соль (хло-
рат калия) КСЮ3. В лабораторной практике КСЮ3
используется для получения О2 (в присутствии
МпО2 в качестве катализатора).
2КСЮ3 = 2КС1 + ЗО2.
В отсутствие катализатора хлорат калия при на-
гревании диспропорционирует:
' 4КСЮ3 - КС! + ЗКСЮ4.
601
химия
9. КИСЛОРОД. СЕРА И ЕЕ СОЕДИНЕНИЯ
Кислород
Электронная конфигурация атома: lsZ2sZ2p4.
Степени окисления: -2, -1 (в пероксидах), +2
(F2O).
Аллотропные модификации. О2 — кислород,
Оз — озон. Озон — газ с резким запахом, неустой-
чив.
Физические свойства. Кислород — бесцветный
газ, без запаха, плохо растворим в воде.
Получение. 1. В промышленности — перегонка
жидкого воздуха.
2. В лаборатории — реакции термическогр раз-
ложения:
2КМпО4 - K2MnO4 + MnO2 + O2t,
4К2Сг2О? = 4К2СгО4 + 2Сг2О2 + ЗО2ф,
2KNO3 X 2KNO2 + O2t,
2КС1О3 X 2КС1 + 3O2f.
Химические свойства. Кислород в реакциях со
всеми элементами (кроме фтора) является окисли-
телем.
1. Реакции с неметаллами происходят в основ-
ном при нагревании.
4Р + 5О2 = 2P20g,
S + О2 SO2,
С + О2 = СО2.
Взаимодействие кислорода с азотом начинается
лишь при 1200°С или в электрическом разряде:
N2 + О2 Я 2NO - Q.
2. Реакции с активными металлами происхо-
дят при комнатной температуре, например:
4Li + О2 = 2Li2O.
При нагревании натрия в сухом кислороде обра-
зуется пероксид натрия:
2Na + О2 = Na2O2,
при нагревании калия — надпероксид:
К + О2 - КО2.
3. При взаимодействии сложных веществ с ки-
слородом образуются оксиды соответствующих эле-
ментов.
2H2S + ЗО2 = 2SO2 + 2Н2О.
Еще более сильным окислителем, чем кислород,
является озон. Озон получают пропусканием элек-
трического разряда через кислород:
ЗО2 2O3 - Q.
Качественной реакцией на озон является его
взаимодействие с иодидом калия (с кислородом эта
реакция не идет):
2KI + О3 + Н2О = I2 + 2КОН + О2.
Выделившийся иод фиксируют по посинению
крахмала.
Сера и ее соедияеяяя
Сера. Электронная конфигурация атома:
[Ne]3s23p4.
Степени окисления: -2, +4, +6.
Аллотропные модификации. Ромбическая, мо-
ноклинная, пластическая. Наиболее устойчивой
модификацией является ромбическая сера, молеку-
лы которой состоят из восьми атомов.
Физические свойства. Сера — твердое кристал-
лическое вещество желтого цвета.
Получение. 1. Неполное окисление сероводоро-
да:
H2S + О2 = 2S + 2Н2О (недостаток О2).
2. Реакция Вакенродера:
2H2S + SO2 - 3SJ. + 2Н2О.
Химические свойства. 1. Окислительные свой-
ства сера проявляет при взаимодействии с металла-
ми:
Fe + S = FeS,
Hg + S - HgS.
Последняя реакция протекает при комнатной
температуре.
2. Восстановительные свойства сера проявляет
в реакциях с сильными окислителями:
S + о2 = so2.
Сера растворяется в концентрированных кисло-
тах-окислителях:
S + 2H2SO4(KOKUj = 3SO2 + 2Н2О,
S + 6ННОз(КОНЦ) = H2SO4 + 6NO2 + 2Н2О.
При кипячении в растворах щелочей сера может
диспропорционировать:
3S + 6КОН - K2SO3 + 2K2S + ЗН2О.
Сероводород, сероводородная кяслота, сульфи-
ды. При нагревании серы с водородом происходит
обратимая реакция
Н2 + S H2S
с очень малым выходом сероводорода H2S. Обычно
H2S получают действием разбавленных кислот нз
сульфиды:
FeS + 2НС1 - FeCl2 + H2Sf.
Неорганическая химия
602 .
Сероводород H2S — бесцветный газ с запахом
тухлых яиц, ядовит, плохо растворим в воде.
Раствор сероводорода в воде представляет со-
бой очень слабую сероводородную кислоту, которая
двухосновна:
H2S Й Н+ + HS”,
HS“ 2 Н+ + S2~.
Сероводородная кислота образует два типа со-
лей: сульфиды (в воде растворимы только сульфи-
ды щелочных металлов, аммония, кальция и бария)
и гидросульфиды (устойчивы только в растворах).
Сульфиды, как соли очень слабой кислоты, подвер-
гаются гидролизу.
Сульфиды металлов, стоящие в ряду напряже-
ний левее железа, растворимы в сильных кислотах:
ZnS + H2SO4 = ZnSO4 + НгЗ"!",
CuS + H2SO4 7^ .
Качественная реакция на H2S и растворимые
сульфиды:
H2S + Pb(NO3)2 = PbSJ. + 2HNO3.
PbS — осадок черного цвета.
Сероводородная кислота — очень сильный вос-
становитель, Состав продуктов окисления серо-
водородной кислоты зависит от силы и количества
окислителя:
H2S + 4С12 + 4Н2О = H2SO4 + 8НС1,
3H2S + 8HNO3(kohu) - 3H2SO4 + 8NO + 4Н2О,
H2S + 3H2SO4(KOlI10 = 4SC>2 + 4H2O,
H2S + Br2 = S + 2HBr,
2FeCl3 + H2S - 2FeCl2 + S + 2HC1.
Оксид серы (IV). Сернистая кислота. В промы-
шленности SO2 получают при обжиге сульфидов:
4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2.
В лаборатории SO2 получают при действии силь-
ных кислот на сульфиты*.
Na2SO3 + 2НС1 = 2NaCl + SO2 + Н2О.
SO2 — бесцветный газ с резким запахом, хорошо
растворим в воде.
В водном растворе сернистого газа одновременно
существуют следующие равновесия:
*1 . _ Ч . 2_
Н2О + SO2 П H2SO3 Н+ + HSO3 я 2Н+ + SO3 .
Сернистая кислота дает два ряда солей: сред-
ние — сульфиты и кислые — гидросульфиты.
Химические реакции, характерные для SO2,
сернистой кислоты и ее солей, можно разделить на
три группы:
1. Кислотно-осндвные реакции, протекающие
без изменения степени окисления:
Са(ОН)2 + SO2 = CaSO3J. + Н2О.
2. Реакции окисления:
Na2SO3 + С12 + Н2О - Na2SO4 + 2НС1,
SO2 + Вг2 + 2Н2О = H2SO4 + 2НВг.
Качественная реакция на SO2 и сульфиты —
обесцвечивание раствора перманганата калия:
6SO2 + 2КМпО4 + 2Н2О - 2H2SO4 + K2SO4 + MnSO4.
3. Реакции восстановления:
SO2+C = S + CO2,
SO2 + 2H2S - 3S + 2H2O.
Оксид серы (VI). Серная кислота. SO3 — бес-
цветная жидкость с Тпл w 16,8 °C и Ткип “
= 44,8 °C.
Оксид серы (VI) получают окислением SO2 ки-
слородом в присутствии катализатора (V2O6):
2SO2 + О2 2SO3.
Оксид серы (VI) энергично соединяется с водой,
образуя серную кислоту:
SO3 + Н2О = H2SO4.
SO3 очень хорошо растворяется в 100% -ной сер-
ной кислоте. Такой раствор называется олеумом.
Серная кислота Н28О4 — тяжелая вязкая жид-
кость, смешивается с водой в любых отношениях.
Ее раствор в воде является сильной кислотой, ко-
торая образует два ряда солей: сульфаты и гидро-
сульфаты.
При взаимодействии концентрированной сер-
ной кислоты с различными металлами, как прави-
ло, происходит ее восстановление до SO2:
Zn + 2H2SO4(kohu) = ZnSC>4 + SO2'|' + 2H2O.
Концентрированная серная кислота окисляет
медь, серебро, углерод, фосфор:
Си + 2H2SO4 - CuSO4 + SO2t + 2Н2О,
2Ag + 2H2SO4 - Ag2SO4 + SO2f + 2H2O,
C + 2H2SO4 - CO2t + 2SO2t + 2H2O,
2P + 6H2SO4 - 2H3PO4 + 6SO2t + 2H2O.
Разбавленная серная кислота окисляет только
металлы, стоящие в ряду активности левее водоро-
да, за счет ионов Н+, например:
Zn + H2SO4(paa6) = ZnSC>4 + H2f.
Качественная реакция на серную кислоту и рас-
творимые сульфаты — образование белого осадка
сульфата бария, нерастворимого в кислотах и ще-
лочах:
Ва2+ + So| - BaSO44..
603
химия
10. АЗОТ, ФОСФОР И ИХ СОЕДИНЕНИЯ
Азот и его соединения
Азот. Электронная конфигурация атома:
ls22s22p3. .
Степени окисления: от -3 до +5.
Физические свойства. Азот N2 в свободном со-
стоянии — газ без цвета и запаха, мало растворим
в воде.
Получение. 1. В промышленности азот получа-
ют перегонкой жидкого воздуха.
2. В лаборатории для получения азота использу-
ют разложение нитрита аммония:
NaNO2 + NH4CI - N2f + NaCl + 2Н2О.
Химические свойства. В молекуле N2 ато-
мы связаны тремя ковалентными связями (две тг-
связи, одна a-связь), поэтому молекула обладает
низкой реакционной способностью.
1. Реакции с активными металлами. При
обычных условиях азот реагирует только с литием,
образуя нитрид:
6Li + N2 = 2Li3N.
С натрием, кальцием и магнием реакция идет
при нагревании. Образующиеся нитриды пол-
ностью гидролизуются при контакте с водой:
Ca3N2 + 6Н2О - ЗСа(ОН)2 + 2NH3f.
2. Реакции с неметаллами, а) Азот реагирует
с кислородом при высокой температуре или в элек-
трическом разряде:
N2 + О2 & 2NO.
б) Реакция азота с водородом происходит при
нагревании, высоком давлении и в присутствии ка-
тализатора:
N2 + ЗН2 & 2NH3.
Аммиак NH3 представляет собой бесцветный
газ, легче воздуха, с резким запахом, хорошо рас-
творим в воде.
Получение. В лаборатории аммиак получают
действием щелочей на растворы солей аммония при
нагревании:
NH4CI + КОН - NH3f + КС1 + Н2О,
или в ионном виде:
NH4 + ОН” - NH3f + Н2О.
Это качественная реакция на ион аммония.
Химические свойства. 1. Восстановительные
свойства. При нагревании аммиака с галогенами,
оксидами тяжелых металлов, кислородом образует-
ся азот:
2NH3 + ЗВг2 - N2 + 6НВг,
2NH3 + ЗСиО - ЗСи + N2 + ЗН2О,
4NH3 + ЗО2 - 2N2 + 6Н2О.
В присутствии катализатора аммиак может оки-
сляться и до оксида азота NO:
4NH3 + 5О2 Д 4NO + 6Н2О.
2. Основные свойства аммиака обусловлены на-
личием неподеленной пары электронов у атома азо-
та. Раствор аммиака в воде имеет щелочную среду:
NH3 + Н2О <=i NH4OH ♦=» NH4 + ОН".
При взаимодействии аммиака с кислотами обра-
зуются соли аммония, которые при нагревании раз-
лагаются:
NH4CI - NH3 + НС1,
NH4HCO3 = NH3 + Н2О + СО2,
NH4NO3 - N2O + 2Н2О.
Оксиды азота. В оксидах азота его степень оки-
сления меняется от +1 до +5.
Оксид азота (I) N2O — бесцветный газ со
сладковатым запахом, хорошо растворимый в во-
де. Его получают разложением нитрата аммония.
При 700°С N2O разлагается с выделением кислоро-
да:
2N2O - 2N2 + О2.
Оксид азота (II) NO — бесцветный газ, плохо
растворим в воде. В промышленности его получа-
ют каталитическим окислением аммиака, в лабо-
ратории — действием 30% -ной азотной кислоты на
медь:
ЗСи + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NOf + 4Н2О.
NO может проявлять свойства восстановителя:
2NO + О2 = 2NO2
и окислителя:
2NO + 2SO2 - 2SO3 + N2.
Оксиды N2O и NO — несолеобразующие, они не
реагируют с водой, щелочами и кислотами.
Оксид азота (IV) NO2 — бурый газ с харак-
терным запахом, очень ядовит. В промышленности
NO2 получают окислением NO, в лаборатории —
действием концентрированной азотной кислоты на
медь:
Си + 4HNO3 - Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2Н2О.
При взаимодействии с водой NO2 диспропорци-
онирует, образуя азотистую и азотную кислоты:
2NO2 + Н2О = HN02 + HNO3.
Поскольку образующаяся азотистая кислота не-
устойчива, то при нагревании реакция идет по-
другому:
3NO2 + Н2О - 2HNO3 + NO.
Неорганическая химия
604
Если NO2 растворяют в воде в присутствии ки-
слорода, то получают только азотную кислоту:
4NO2 + 2Н2О + О2 - 4HNO3.
При взаимодействии ЫО2 со щелочами образу-
ются соответствующие нитриты и нитраты:
2NO2 + 2NaOH = NaNO2 + NaNO3 + H2O,
Оксид азота (V) N2Og при обычных услови-
ях — прозрачные бесцветные нестойкие кристал-
лы. Их получают обезвоживанием азотной кислоты
оксидом фосфора:
2HNO3 + Р2О5 - 2НРО3 + N2O5.
При взаимодействии N2O3 с водой образуется
азотная кислота:
N2O5 + Н2О - 2HNO3.
Азотистая кислота HNO2 является слабой ки-
слотой. Она неустойчива и существует только в раз-
бавленных растворах. Азотистая кислота — слабый
окислитель:
2HI + 2HNO2 - I2 + 2NO + 2Н2О
и сильный восстановитель:
HNO2 + С12 + Н2О - HNO3 + 2НС1.
Азотная кислота HNO3 — бесцветная жидкость,
неограниченно смешивающаяся с водой. При хра-
нении на свету она частично разлагается:
4HNO3 4NO2 + 2Н2О + О2.
Получение. В промышленности азотную кисло-
ту получают из аммиака, в лаборатории — действи-
ем серной кислоты на нитраты при нагревании:
KNO3(TB) + H2SO4(kqhu) - KHSO4 + HNO3t.
Химические свойства. 1. Кислотные свойства.
HNO3 — очень сильная кислота, и для нее харак-
терны все реакции кислот:
CuO + 2HNO3 - Cu(NO3)2 + Н2О,
КОН + HNO3 - KNO3 + Н2О.
2. Окислительные свойства. HNO3 — силь-
ный окислитель. Состав продуктов окисления за-
висит от концентрации кислоты, природы восстано-
вителя, температуры. Восстановление HNO3 может
протекать следующим образом:
NO3 + 2Н+ + le -> NO2 + Н2О,
NO3 + 4Н+ + Зе —> NO + 2Н2О,
2NO3 + 10Н+ + 8е -+ N2O + 5Н2О,
2NO3 + 12Н+ + 10е -+ N2 + 6Н2О,
NO3 + 10Н+ + е -+ NH4 + ЗН2О.
Первая реакция протекает между слабыми вос-
становителями (Си, Ag) и концентрированной
HNO3, последняя — между очень сильными вос-
становителями (Mg) и очень разбавленной HNO3.
Концентрированная HNO3 не взаимодействует
при обычных условиях с Fe, Al и Сг, которые она
пассивирует за счет образования оксидной пленки,
однако при сильном нагревании HNO3 растворяет и
эти металлы.
Концентрированная азотная кислота не раство-
ряет золото, но смесь, состоящая из одного объема
концентрированной HNO3 и трех объемов концен-
трированной соляной кислоты (царская водка) пе-
реводит золото в растворимое состояние:
Au + HNO3 + 4НС1 - H[AuC14] + NO + 2H2O.
Концентрированная HNO3 окисляет большин-
ство неметаллов до их высших степеней окисления:
ЗР + 5HNO3 + 2Н2О = ЗН3РО4 + 5NO,
S + 2HNO3 - H2SO4 + 2NO,
ЗС + 4HNO3 = ЗСО2 + 4NO + 2Н2О.
Качественной реакцией на NO3 является выде-
ление бурого газа NO2 при подкислении раствора и
его взаимодействии с металлической медью:
2NaNO3 + 2H2SO4 + Си =
- 2NO2 + CuSO4 + Na2SO4 + 2H2O.
Разложение нитратов. Все нитраты по их тер-
мической устойчивости можно разделить на четыре
группы.
1. Нитраты щелочных металлов при нагрева-
нии разлагаются на нитриты и кислород, напри-
мер:
2NaNO3 - 2NaNO2 + О2.
2. Большинство нитратов менее активных ме-
таллов (от щелочно-земельных металлов до меди)
разлагаются на оксид металла, NO2 и кислород:
2Ca(NO3)2 - 2СаО + 4NO2 + О2,
2Zn(NO3)2 - 2ZnO + 4NO2 + О2,
2Fe(NO3)2 - Fe2O3 + 4NO2 + l/2O2.
3. Нитраты наиболее тяжелых металлов разла-
гаются на свободный металл, NO2 и кислород:
Hg(NO3)2 - Hg + 2NO2 + О2,
2AgNO3 - 2Ag + 2NO2 + O2.
4. Нитрат аммония разлагается до N2O:
NH4NO3 - N2O + 2H2O.
605
ХИМИЯ
Фосфор и его соединения
Фосфор. Электронная конфигурация атома:
[Ne]3s23p .
Степени окисления: -3, +3, +5.
Аллотропные модификации. 1. Белый фос-
фор — кристаллический порошок, ядовит, самовоз-
горается на воздухе, химически активен. 2. Крас-
ный фосфор — кристаллический порошок, устой-
чив, неядовит, химически инертен. Известны так-
же черный фосфор и несколько аморфных алло-
тропных форм.
Получение. Белый фосфор получают из фосфата
кальция при нагревании его с песком и углем:
Са3(РО4)2 + 3SiO2 + 5С- 3CaSiO3 + 5СО+ 2Р.
Химические свойства. 1. Реакции с просты-
ми веществами. При обычных условиях на возду-
хе тонкоизмельченный белый фосфор самовоспла-
меняется:
4Р + 5О2 - 2Р2О5.
При недостатке кислорода образуется оксид фос-
фора (III):
4Р + ЗО2 = 2Р2О3>
При взаимодействии с хлором фосфор образует
хлориды фосфора (III) и (V):
2Р + ЗС12 - 2РС13,
2Р + 5С12 - 2РС15,
которые легко гидролизуются:
РС13 + ЗН2О - Н3РО3 + ЗНС1,
РС15 + 4Н2О = Н3РО4 + 5НС1.
При взаимодействии с активными металлами .
фосфор образует фосфиды, например:
3Li + Р - Li3P.
Фосфиды полностью гидролизуются водой и ки-
слотами с выделением фосфина РН3:
Са3Р2 + 6Н2О - ЗСа(ОН)2 + 2PH3f.
2. Реакции со сложными веществами. Фосфор
растворяется в кислотах-окислителях:
ЗР + 5HNO3 + 2Н2О - ЗН3РО4 + 5NO.
Фосфии РН3 — ядовитый газ. По своим хими-
ческим свойствам он напоминает аммиак, но явля-
ется более слабым основанием и более сильным вос-
становителем. На воздухе фосфин самопроизвольно
воспламеняется:
РН3 + 2О2 - Н3РО4.
Оксид фосфора (V) Р2О3 — белое кристалличе-
ское вещество. Он энергично взаимодействует с во-
дой, а также отнимает воду от других соединений.
При реакции с водой в первую очередь образуется
метафосфорная кислота НРО3:
Р2О5 + Н2О - 2НРО3,
при кипячении раствора метафосфорной кислоты
образуется ортофосфорная кислота Н3РО4:
НРО3 + Н2О- Н3РО4.
При нагревании Н3РО4 можно получить пиро-
фосфорную кислоту Н4Р2О7:
2Н3РО4 - Н4Р2О7 + Н2О.
Р2О3 — типичный кислотный оксид, он реаги-
рует с основными оксидами и основаниями:
Р2О5 + ЗСаО = Са3(РО4)2,
Р2О5 + 6NaOH = 2Na3PO4 + ЗН2О.
Ортофосфорная (фосфорная) кислота Н3РО4 —
белое твердое вещество, хорошо растворимое в
воде. Это трехосновная кислота средней силы,
в водном растворе она диссоциирует ступенчато.
Н3РО4 образует три типа солей: дигидрофосфа-
ты (NaH2PO4), гидрофосфаты (СаНРО4), фосфаты
(Ва3(РО4)2). Все дигидрофосфаты растворимы в во-
де. Из гидрофосфатов и фосфатов в воде раствори-
мы только соли щелочных металлов и аммония.
Качественная реакция на фосфорную кислоту и
ее соли:
3Ag+ + РО4- = Ag3PO4 (ярко-желтый осадок).
11. УГЛЕРОД, КРЕМНИЙ И ИХ СОЕДИНЕНИЯ
Углерод и его соединения
Углерод. Электронная конфигурация атома:
ls22s22p2.
Степени окисления: от -4 до +4.
Аллотропные модификации. 1. Алмаз. В его
кристаллах атомы углерода находятся в состоя-
нии вр3-гибридизации и образуют прочные кова-
лентные а-связи. 2. В графите атомы углерода*
находятся в состоянии вр2-гибридизации и распо-
ложены в параллельных слоях. 3. Карбин — ли-
нейный полимер (вр-гибридизация).
Химические свойства. Углерод в свободном
состоянии является типичным восстановителем.
При окислении кислородом в избытке воздуха он
превращается в оксид углерода (IV):
с + р2 = со2,
при недостатке — в оксид углерода (II):
2С + О2 = 2СО.
Неорганическая химия
60в
При нагревании углерода в атмосфере оксида
углерода (IV) образуется угарный газ:
С + СО2 - 2СО.
Углерод восстанавливает многие металлы из их
оксидов:
2СиО + С “ 2Си + СО2.
При взаимодействии избытка углерода с окси-
дами щелочно-земельных металлов образуются кар-
биды:
СаО + ЗС “ СаС2 + СО')’.
Углерод растворяется в концентрированных сер-
ной и азотной кислотах:
С + 2Н2ЗО4(КОНЦ) “ CO2f + 2SO2f + 2Н2О,
С + 4HNO3(kohu) - СО2Т + 4NO2t + 2Н2О.
Оксид углерода (II) СО — угарный газ. Это газ
без цвета и запаха, плохо растворим в воде, ядо-
вит. СО получают обезвоживанием муравьиной ки-
слоты:
НСООН-------:—=4 СО + Н2О.
Оксид углерода (II) не взаимодействует в обыч-
ных условиях с водой, кислотами и щелочами, од-
нако при пропускании СО через расплав щелочи
под давлением происходит следующая реакция:
СО + NaOH - HCOONa.
На воздухе СО горит синим пламенем:
2СО + О2 - 2СО2.
Он восстанавливает металлы из их оксидов:
NiO + СО —---> Ni + СО2.
Оксид углерода (IV) и угольная кислота. Оксид
углерода (IV) СО2 — углекислый газ. Это газ без
цвета и запаха, растворим в воде.
Получение. 1. В промышленности — обжиг из-
вестняка:
СаСОз = СаО + СО2.
' 2. В лаборатории — действие сильных кислот на
соли угольной кислоты:
СаСО3 + 2НС1 - СаС12 + СО2| + Н2О.
Химические свойства. СО2 — типичный ки-
слотный оксид. Он реагирует с основными оксида-
ми и основаниями, образуя соли угольной кислоты:
Na2O + СО2 “ Ыа2СОз,
Са(ОН)2 + СО2 - СаСОзД. + Н2О.
Вторая из этих реакций — помутнение известковой
воды — является качественной реакцией на СО2.
При растворении СО2 в воде частично образует-
ся угольная кислота Н2СО3, при этом в растворе
существует следующее равновесие:
*1 *2
Н2О + СО2 Н2СО3 Н+ + НСОз pi 2Н+ + cof .
Угольная кислота — очень слабая, она неустой-
чива и легко разлагается. Угольная кислота обра-
зует два ряда солей: средние — карбонаты и ки-
слые — гидрокарбонаты. Качественной реакцией
на эти соли является выделение СО2 при действии
на них сильных кислот.
Кремний и его соединения
Кремний. Электронная конфигурация атома:
[Ne]3s23p2.
Степени окисления: -4, +4.
Аллотропные модификации. 1. Кристалличе-
ский кремний имеет алмазоподобную структуру.
2. Аморфный кремний — бурый порошок, более
реакционноспособен по сравнению с кристалличе-
ским.
Получение. Кремний получают восстановлени-
ем SiO2 избытком магния при нагревании:
SiO2 + 2Mg - Si + 2MgO.
Химические свойства. Аморфный кремний ре-
агирует с кислородом при нагревании:
Si + О2 — SiO2,
а также со всеми галогенами:
Si + 2С12 — SiC14.
С активными металлами кремний образует си-
лициды:
2Mg + Si - Mg2Si.
При действии на силициды соляной кислоты по-
лучают простейшее водородное соединение крем-
ния — силан SiH4’.
Mg2Si + 4НС1 - 2MgCl2 + SiH4t.
Оксид кремния и кремниевая кислота. Оксид
кремния SiO2 — твердое, очень тугоплавкое веще-
ство. SiO2 — кислотный оксид, он является анги-
дридом ряда кремниевых кислот, самая простая из
которых — H2SiOs.
SiO2 растворим в плавиковой (фтороводородной)
кислоте:
SiO2 + 4HF - SiF4 + 2Н2О.
607
ХИМИЯ
При сплавлении Si02 взаимодействует с щело-
чами и карбонатами щелочных металлов:
SiO2 + 2NaOH - Na2SiO3 + Н20ф,
SiO2 + К2СО3 K2SiO3 + CO2t.
Кремниевая кислота H2SiO2 — очень слабая
(слабее угольной). Соли кремниевой кислоты на-
зывают силикатами. Растворы силикатов имеют
сильнощелочную реакцию вследствие гидролиза.
12. ЩЕЛОЧНЫЕ И ЩЕЛОЧНО-ЗЕМЕЛЬНЫЕ
МЕТАЛЛЫ
Щелочные металлы
К щелочным металлам относятся литий (Li), на-
трий (Na), калий (К), рубидий (Rb), цезий (Се)
и франций (Fr). Конфигурация внешнего электрон-
ного слоя этих элементов — ns1. В своих соедине-
ниях они проявляют единственную степень окисле-
ния +1,
Физические свойства. Щелочные металлы —
легкие, очень мягкие, имеют низкие температуры
плавления и кипения.
Получение. Электролиз расплавов солей:
2NaCl - 2Na + Cl2.
Химические свойства.
1. Все щелочные металлы активно взаимодей-
ствуют с водой:
2Na + 2Н2О - 2NaOH + Н2Т.
2. При взаимодействии с кислородом воздуха ли-
тий превращается в оксид:
4Li + 02 “ 2Li2O.
Натрий — в пероксид:
2Na + О2 “ Na2O2,
а калий, рубидий и цезий — в надпероксиды:
К + О2 - КО2.
Кислородные соединения щелочных металлов
активно взаимодействуют с водой:
Li20 + Н2О - 2LiOH,
Na2O2 + 2Н2О - 2NaOH + Н2О2.
3. Все щелочные металлы реагируют с неметал-
лами при нагревании:
2Na + С12 - 2NaCl, 2K + S- K2S,
6Li + N2 - 2L13N, 2Na + H2 - NaH,
2Li + 2C “ Li2C2.
Почти все соли щелочных металлов хорошо рас-
творимы в воде.
Качественной реакцией на щелочные металлы
является окрашивание пламени их катионами: Li+
окрашивает пламя в красный цвет, Na+ — в жел-
тый, а К+, Rb+, Cs+ — в фиолетовый.
Щелочно-земельные металлы
К щелочно-земельным металлам относят каль-
ций (Са), стронций (Sr), барий (Ва) и радий (Ra).
Кроме них в главную подгруппу II группы входят
бериллий (Be) и магний (Mg). Конфигурация внеш-
2
него электронного слоя этих элементов — пв , по-
этому для них характерна степень окисления +2.
Получение. Электролиз расплавов солей:
СаС12 “ Са + С12.
Химические свойства. Все щелочно-земельные
элементы — типичные металлы, они менее реакци-
онноспособны, чем щелочные металлы.
1. В обычных условиях поверхность Be и Mg
покрыта инертной оксидной пленкой, поэтому они
устойчивы по отношению к воде. В отличие от них
Са, Sr и Ва растворяются в воде с образованием ги-
дроксидов, которые являются сильными основани-
ями:
Ва + 2Н2О - Ва(ОН)2 + Н2ф.
2. При взаимодействии с кислородом все элемен-
ты второй группы, кроме бария, образуют оксиды:
2Са + 02 “ 2СаО,
а барий — пероксид:
Ва + О2 “ ВаО2.
Оксиды щелочно-земельных элементов проявляют
основные свойства.
3. Щелочно-земельные элементы при нагрева-
нии реагируют с неметаллами:
Mg + Br2 - MgBr2,
3Sr + N2 - Sr2N2,
2Mg + 2C “ Mg2C2,
Ca + S ° CaS,
3Ba + 2P “ Ba3P2l
Ba + H2 — BaH2.
Качественной реакцией на щелочно-земельные
металлы является окрашивание пламени их катио-
нами: Са2+ окрашивает пламя в темно-оранжевый
цвет, Sr2+ — в темно-красный, Ва2+ — в светло-
зеленый.
13. АЛЮМИНИЙ И ЕГО СОЕДИНЕНИЯ
Алюминий. Электронная конфигурация атома;
[Ne]3s23p1.
Степень окисления: +3.
Физические свойства. Алюминий — сереб-
ристо-белый, легкий металл, обладающий высокой
Неорганическая химия
воз
тепло- и электропроводностью. Поверхность ме-
талла покрыта тонкой, но очень прочной плен-
кой оксида AI2O3, которая препятствует взаи-
модействию с водой, концентрированными HNO3
И H2SO4.
Получение. Электролиз расплава оксида AI2O3
В присутствии криолита NagAlFg:
2AI2O3 “ 4А1 + ЗО2.
Химические свойства. 1. Если с поверхности
алюминия удалить защитную пленку AI2O3, то ме-
талл взаимодействует с водой:
2А1 + 6Н2О - 2А1(ОН)3 + 3H2f-
2. Алюминий горит на воздухе, выделяя боль-
шое количество теплоты:
2А1 + З/2О2 “ AI2O3.
Большое сродство алюминия к кислороду на-
шло применение в алюмотермии (восстановлении
металлов из их оксидов металлическим алюмини-
ем):
Сг20з + 2А1 “ 2Cr + AI2O3.
3. Алюминий реагирует с галогенами, при на-
гревании — с серой, азотом и углеродом:
2А1 + ЗС12 - 2А1С13, 2A1 + 3S-A12S3,
2А1 + N2 - 2A1N, 4А1 + ЗС - AI4C3.
Сульфид и карбид алюминия полностью гидро-
лизуются:
A12S3 + 6Н2О - 2A1(OH)3J. + 3H2St,
AI4C3 + 12Н2О - 4AI(OH)3J. +'3CH4f.
4. Алюминий легко растворяется в соляной ки-
слоте и в разбавленной серной кислоте:
2А1 + 6НС1 - 2А1С1з + 3H2t.
2А1 + 3H2SO4 - AI2(SO4)3 + 3H2t-
В разбавленной азотной кислоте реакция идет с
выделением оксида азота (П):
Al + 4HNO3 - A1(NO3)3 + NOf + 2Н2О.
При нагревании алюминий способен восстана-
вливать концентрированные серную и азотную ки-
слоты без выделения водорода:
2А1 + 6Н2804(КОНц) — A12(SO4)3 + 3SO2t + 6Н2О,
А1 + 6НЫОз(КОНЦ) — А1(ЫОз)з + 3NO2t + ЗН2О.
Алюминий растворяется в растворах щелочей:
2А1 + 2NaOH + 6Н2О - 2Na[Al(OH)4] + ЗН2|.
Оксид алюминия. В лаборатории оксид алюми-
ния получают, прокаливая его гидроксид:
2А1(ОН)з - А12О3 + ЗН2О.
Оксид алюминия с водой не взаимодействует, но
растворяется в кислотах и щелочах:
А12О3 + 6НС1 - 2А1С13 + ЗН2О,
А12О3 + 2NaOH + ЗН2О - 2Na[AI(OH)4],
При сплавлении со щелочами или карбонатами ще-
лочных металлов он образует метаалюминаты:
А120з + Ыа2СОз “ 2NaA102 + СО2Т,
AI2O3 + 2NaOH - 2NaA102 + H2Of.
Гидроксид алюминия А1(ОН)з — белое студени-
стое вещество, практически нерастворимое в воде,
обладающее амфотерными свойствами. Гидроксид
алюминия может быть получен обработкой солей
алюминия щелочами или гидроксидом аммония:
А1Вг3 + ЗКОН - A1(OH)3J. + ЗКВг.
В первом случае необходимо избегать избытка ще-
лочи, в которой гидроксид алюминия растворяется:
А1(ОН)з + КОН » К[А1(0Н)4].
При слабом подкислении тетрагидроксоалюми-
наты разрушаются:
Na[Al(OH)4] + СО2 - A1(OH)3J. + NaHCO3.
14. ПЕРЕХОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ
И ИХ СОЕДИНЕНИЯ
Переходные металлы — это элементы с валент-
ными d- или /-электронами (элементы побочных
подгрупп периодической системы). Эти элемен-
ты обладают рядом характерных свойств: перемен-
ные степени окисления; способность к образованию
комплексных ионов; образование окрашенных со-
единений.
Хром и его соединения
Хром. Электронная конфигурация атома:
[Ar]3d54e1.
Основные степени окисления: +2, +3, +6.
При высоких температурах хром горит в кисло-
роде с образованием Сг20з, при нагревании с гало-
генами хром образует галогениды состава СгНа13,
Хром пассивируется холодными концентриро-
ванными H2SO4 и HNO3, однако при сильном на-
гревании он растворяется в этих кислотах:
2Сг+ 6Н2ЗО4(КОНц) “ Сг2(ЗО4)з + 3SO2 + 6Н2О,
Сг + бНЫОз^юиц) — Сг(ЫОз)з + 3NO2 + ЗН2О-
609
ХИМИЯ
Хром растворяется в разбавленных сильных ки-
слотах (НС1, H2SO4). В этих случаях в отсутствие
воздуха образуются соли Сг2+, а на воздухе — со-
ли Сг3+:
Cr + 2НС1 - СгС12 + Н2,
4Cr + 12НС1 + ЗО2 - 4СгС13 + 6Н2О.
Соединения хрома (III). Соли трехвалентного
хрома сходны с солями алюминия. При действии
щелочей на соли хрома (III) выпадает зеленый оса-
док Сг(ОН)3:
Cr2(SO4)3 + 6NaOH - 2Сг(ОН)з4. + 3Na2SO4.
Гидроксид хрома (III) обладает амфотерными
свойствами, растворяясь как в кислотах:
2Cr(OH)3 + 3H2SO4 - Cr2(SO4)3 + 6Н2О,
так и в щелочах:
Сг(ОН)3 + КОН = К[Сг(ОН)4].
При прокаливании Сг(ОН)3 образуется оксид
хрома (III) Сг2О3:
2Сг(ОН)з - Сг2О3 + ЗН2О.
Соединения хрома (VI). Оксид хрома (VI)
(СгО3) — кислотный оксид. Он реагирует со щело-
чами, образуя желтые хроматы СгО2 , например:
СгО3 + 2К0Н = К2СгО4 + Н2О.
В кислой среде ион СгО4~ превращается в
ион Сг2О2- оранжевого цвета. В щелочной среде
эта реакция протекает в обратном направлении:
„ , кислая среда „
2СгО4 + 2Н+ F=====t Сг20?~ + Н2О.
щелочная среда
Все соединения хрома (VI) являются сильными
окислителями.
Марганец и его соединения
Марганец. Электронная конфигурация атома:
[Ar]3d54e2.
Основные степени окисления: +2, +4, +7.
Металлический марганец реагирует с кислота-
ми, образуя соли марганца (II):
Мп + 2НС1 = МпС12 + H2f.
Оксид марганца (IV) МпО2 — соединение
коричнево-черного цвета, не растворяется в воде.
Он может быть получен термическим разложением
нитрата марганца (II):
Mn(NO3)2 - MnO2 + 2NO2.
МпО2 — сильный окислитель, который окисля-
ет концентрированную соляную кислоту до хлора:
MnO2 + 4НС1 - МпС12 + С12| + 2Н2О.
Перманганат калия КМпО4 — кристаллы фи-
олетового цвета, хорошо растворимые в воде.
КМпО4 — сильный окислитель. В кислой среде он
восстанавливается до ионов Мп2+:
МпО; + 8Н+ + 5е -+ Мп2+ + 4Н2О,
в щелочной среде — до К2МпО4, а в нейтральной
среде — до МпО2:
3K2SO3 + 2КМпО4 + Н2О -
- 3K2SO4 + 2МпО24. + 2К0Н.
Железо и его соединения
Железо. Электронная конфигурация атома:
[Ar]3d64e2.
Основные степени окисления: +2, +3.
Железо — металл серого цвета. В чистом виде
оно довольно мягкое, ковкое и тягучее. Металли-
ческое железо реагирует с водяным паром, образуя
смешанный оксид железа (II, III) Fe3O4:
3Fe + 4Н2О(пар; Fe3O4 + 4Н2.
На воздухе железо легко окисляется, особенно в
присутствии влаги (ржавление):
4Fe + ЗО2 + 6Н2О - 4Fe(OH)3.
Взаимодействуя с галогенами при нагревании,
железо образует галогениды железа (III):
2Fe + 3Br2 = 2FeBr3.
Железо легко вступает во взаимодействие с со-
ляной и разбавленной серной кислотами:
Fe + 2НС1 - FeCl2 + H2f,
Fe + H2SO4 - FeSO4 + H2f.
Концентрированные кислоты — окислители
(HN03, H2SO4) пассивируют железо на холоде, од-
нако растворяют его при нагревании:
2Fe + 6Н28О4(конц) — Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6Н2О,
Fe + 6HNO3(kohu) - Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O.
Соединения железа (II). Гидроксид железа (11)
Fe(OH)2 можно получить при действии растворов
щелочей на соли железа (II) без доступа воздуха:
FeSO4 + 2NaOH - Fe(OH)24. + Na2SO4.
Неорганическая химия
ею
Fe(OH)a растворим в сильных кислотах:
Fe(OH)2 + H2SO4 — FeSO4 + 2Н2О.
В присутствии кислорода Fe(OH)2 окисляется до ги-
дроксида железа (Ш):
4Fe(OH)2 + О2 + 2Н2О - 4Fe(OH)3.
. Соединения железа (II) — сильные восстанови-
тели, они легко превращаются в соединения желе-
за (III) под действием окислителей:
3Fe(NO3)2 + 4HNO3 - 3Fe(NO3)3 + NO + 2H2O.
Соедниеиия железа (III). Оксид железа (III)
Fe2O3 образуется при сжигании сульфидов железа:
4FeS2 + IIO2 “ 2Fe2O3 + 8SO2
ИЛИ при Прокаливании солей железа:
2FeSO4 “ Fe2O3 + SO2 + SO3.
Fe2O3 растворим в сильных кислотах:
Fe2O3 + 6НС1 “ FeCl3 + ЗН3О.
Гидроксид железа (III) Fe(OH)3 образуется при
действии растворов щелочей на соли железа (III):
FeCI3 + 3NaOH - Fe(OH)34. + 3NaCl.
Соединения железа (III) — слабые окислители,
реагируют с сильными восстановителями:
2FeCl3 + H2S - S + 2FeCl2 + 2HC1.
Медь н ее соединения
Медь. Электронная конфигурация атома:
[Ar]3d104el.
Основные степени окисления: +1, +2.
Медь — довольно мягкий металл красного цве-
та. Медь не реагирует с разбавленными соляной
и серной кислотами, но растворяется в кислотах-
окислителях:
Си + 2Н2304(КОНЦ) “ CUSO4 + SO2f + 2НгО,
Си + 4HN03(KOHU) - Cu(NO3)2 + 2NO2T + 2Н2О,
ЗСи + 8HNO3(pB36) - 3Cu(NO3)2 + 2NOf + 4Н2О.
Соединения меди. Гидроксид меди (II) Си(ОН)2
образуется при действии щелочей на соли меди (II):
CuSO4 + 2NaOH - Cu(OH)24. + Na2SO4.
Гидроксид меди (П) — типичное основание. При
сильном нагревании Си(ОН)2 разлагается:
Cu(OH)2 - СиО + Н2О.
Оксид меди (II) СиО — вещество черного цве-
та. Под действием газообразных восстановителей
он превращается в медь:
СиО + СО = Си + СО2.
Серебро и его соединения
Серебро не реагирует с разбавленными соляной
и серной кислотами, ио растворяется в кислотах-
окислителях.
2Ag + 2H2S04(KOHU) - Ag2SO4 + SO2T + 2Н2О,
Ag + 2HN03(KOHU; - AgNO3 + NO2T + H2O,
3Ag + 4HNO3(pa36) - 3AgNO3 + NOf + 2H2O.
В большинстве соединений серебро проявляет
степень окисления +1.
Растворимый нитрат серебра используется как
реактив для качественного определения ионов СГ,
Вг~, Г:
Ag+ + Г - AglJ..
При добавлении NaOH к раствору AgNO3 обра-
зуется темно-коричневый осадок оксида серебра
Ag2O:
2AgNO3 + 2NaOH - Ag2O4. + 2NaNO3 + H2O.
Осадки AgCl и Ag2O растворяются в растворах
аммиака с образованием комплексных соединений.
Цинк н его соединения
Цинк в соединениях проявляет только одну сте-
пень окисления +2. В лабораториях его часто ис-
пользуют для получения водорода из разбавленной
соляной кислоты:
Zn + 2НС1 - ZnCl2 + H2T-
Оксид цинка ZnO проявляет амфотерные свой-
ства, реагируя как с кислотами:
ZnO + H2SO4 — ZnSO4 + Н2О,
так и со щелочами:
ZnO + 2NaOH + Н2О - Na2[Zn(OH)4].
Гидроксид цинка Zn(OH)2 также проявляет ам-
фотерные свойства. Он нерастворим в воде, но рас-
творяется в кислотах и щелочах:
Zn(OH)2 + 2HNO3 - Zn(NO3)2 + 2Н2О,
Zn(OH)2 + 2NaOH - Na2[Zn(OH)4].
en
химия
Глава III.
ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
15. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ
Органическая химия — это химия соединений
углерода (органических соединений).
Теория строения органических соединений
Основные положения". 1) атомы в молекулах со-
единены между собой в определенном порядке хи-
мическими связями в соответствии с их валентно-
стью. Углерод во всех органических соединениях
четырехвалентен.
2) Свойства веществ зависят не только от их ка-
чественного и количественного состава, но и от по-
рядка соединения атомов.
3) Атомы в молекуле взаимно влияют друг на
Друга.
Порядок соединения атомов в молекуле описы-
вается структурной формулой, в которой химиче-
ские связи изображаются черточками.
Классификация органических соединений
Для классификации органических соединений
по типам в молекуле органического соединения вы-
деляют углеродный скелет и функциональные груп-
пы.
Типы углеродных скелетов. Углеродные скеле-
ты делят на ациклические (не содержащие циклов,
или алифатические) и циклические. Циклические
скелеты, в свою очередь, делят на карбоцикличе-
ские (содержащие только атомы углерода) и гете-
роциклические (содержащие неуглеродные атомы).
В углеродных скелетах атомы углерода класси-
фицируют по числу связанных с ними других ато-
мов углерода. Если данный атом углерода связан
с одним атомом углерода, то его называют первич-
ным, с двумя — вторичным, тремя — третичным
и четырьмя — четвертичным.
Соединения, содержащие только одинарные свя-
зи углерод — углерод, называют насыщенными, со-
единения с кратными углерод — углеродными свя-
зями называют ненасыщенными. Соединения, в
которых атомы углерода связаны только с атома-
ми водорода, называют углеводородами.
Функциональные группы определяют многие хи-
мические и физические свойства органических
соединений и позволяют классифицировать их
по классам. Важнейшие группы приведены в
табл. 15.1.
Таблица 15.1, Важнейшие функциональные группы.
Обозначение Название Классы соединений
—F, —С1, —Вг, —I Галоген Галогенопроизводные
—ОН Гидроксил Спирты, фенолы
/С-о Карбонил Альдегиды, кетоны
-с^° Карбоксил Карбоновые кислоты
^он —no2 Нитрогруппа Нитросоединения
—nh2 Аминогруппа Амины
Гомологи — это соединения, принадлежащие од-
ному классу и отличающиеся друг от друга по со-
ставу на несколько групп СН2. Совокупность всех
гомологов образует гомологический ряд.
Изомерия органических соединений
Изомеры — это вещества, имеющие одинако-
вый состав (одинаковую молекулярную формулу),
но разное строение молекул.
Все изомеры делят на два больших класса •—
структурные изомеры и пространственные изоме-
ры.
Г Структурная
Изомерия углеродного скелета
ИЗОМЕРИЯ Изомерия положения функциональ-
ной группы или кратной связи
Межклассовая изомерия
----Пространственная
Цис-транс-изомерия
Оптическая изомерия
Структурными называют изомеры с разным по-
рядком соединения атомов.
Пространственные изомеры отличаются взаим-
ным расположением атомов в пространстве при
одинаковом порядке их соединения.
Среди структурных изомеров выделяют три
группы:
1) соединения, отличающиеся строением угле-
родных скелетов:
СН3
2-метилпропан (изобутен )
сн3—сн2—сн 2—сн3
бутан
2) соединения, отличающиеся положением заме-
стителя или кратной связи в молекуле:
СНз—СН=СН—СНз
бутен-2
сн3—сн2—сн=сн2
бутен-1
"1
Органическая химия
612 .
3) соединения, относящиеся к различным клас-
сам органических соединений.
Пространственные изомеры (стереоизомеры)
можно разделить на два типа: цис-транс-изомеры
и оптические изомеры.
Цис транс изомерия характерна для соедине-
ний, содержащих двойную связь или цикл. В та-
ких молекулах заместители у различных атомов
углерода могут оказаться по одну сторону (цис ) или
по разные стороны (транс ) от некоторой выбран-
ной плоскости:
Н' ХСН3
транс бутен 2
Нзс\с_с/снз
HZ
цис-бутен-2
Цис-транс-изомеры отличаются своими физиче-
скими и химическими свойствами.
Оптическая изомерия характерна для молекул,
которые не совпадают со своим зеркальным изо-
бражением. Таким свойством обладают молекулы,
имеющие асимметрический центр — атом углеро-
да, связанный с четырьмя различными замести-
телями.
Оптические изомеры имеют почти одинаковые
физические и химические свойства.
Взаимное влияние атомов в молекуле
Взаимное влияние атомов в молекуле передает-
ся через систему ковалентных связей с помощью
электронных эффектов. Электронными эффекта-
ми называют смещение электронной плотности в
молекуле под влиянием заместителей.
Индуктивный эффект (I) — смещение элек-
тронной плотности по цепи «т-связей.
Мезомерный эффект (М) — смещение элек-
тронной плотности по цепи тг-связей.
-Z: —С1, —Вг, —ОН, —NH2; +Z: —СН3, —С2Н5;
-М: —СН=О, —СООН, —NO2; +М: —ОН,
—NH2.
Классификация органических реакций
1. По типу разрыва связей, а) Радикальные ре-
акции идут с гомолитическим разрывом ковалент-
ной связи:
а:в -ч а- + -в
б) Ионные реакции идут с гетеролитическим
разрывом ковалентных связей:
а:в -ч а:" + в+
2. По типу реакции",
а) присоединение
RCH=CH2 + X Y -Ч RCHX—CH2Y
б) замещение
RCH2X + Y -Ч RCH2Y + X
в) отщепление (элиминирование)
RCHX—CH2Y -ч RCH=CH2 + XY
г) полимеризация
п(СН2=СН2) -Ч (—СН2—СН2—)„
3. Окислительно-восстановительные реакции.
Окисление и восстановление в органической хи-
мии связывают с потерей и приобретением атомов
водорода и кислорода.
Вещество окисляется, если оно теряет атомы Н
и (или) приобретает атомы О. Окислитель в общем
виде обозначают символом [О].
Вещество восстанавливается, если оно при-
обретает атомы Н и (или) теряет атомы О. Восста-
новитель в общем виде обозначают символом [Н].
16. ПРЕДЕЛЬНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ (АЛКАНЫ)
Алканы — это предельные алифатические угле-
водороды. Общая формула гомологического ряда
алканов СпН2п+2.
Простейшие представители: СН4 — метан,
С2Н0 — этан, С3Н8 — пропан, С4НЮ — бутан (2
изомера).
Углеводородные радикалы (общее обозначение
—R): —СН3 — метил, —С2Н3 — этил, —С3Н7 —
пропил (2 изомера), —С4Н9 — бутил (4 изомера).
Изомерия. 1. Изомерия углеродного скелета (на-
чиная с С4Нщ). 2. Оптическая изомерия (начиная
с С7Н16).
Строение, ер-гибридизация атомов углерода,
tr-связи С—С и С—Н, углы между связями 109,5°.
Физические свойства. При обычных услови-
ях Ci—С4 — газы, С5—С17 — жидкости, начиная
с Cis — твердые вещества. Алканы практически
нерастворимы в воде, но хорошо растворимы в не-
полярных растворителях (бензол и др.).
Получение. 1. Гидрирование непредельных
углеводородов в присутствии металлических ката-
лизаторов (Ni, Pd) при нагревании:
СН3—СН=СН2 + Н2 -Ч СН3—СН2—СН3.
2. Реакция Вюрца.
С2Н3Вг + 2Na + ВгС2Н3 -ч
—► С2Н3—С2Н3 + 2NaBr.
Пригодна только для получения симметричных ал-
канов.
3. Гидролиз карбида алюминия (лабораторный
метод получения метана):
А14С3 + 12Н2О -ч ЗСН4| + 4А1(ОН)3.
613
химия
Химические свойства. В обычных условиях
алканы химически инертны, что объясняется вы-
сокой прочностью tr-связей С—С и С—Н. Непо-
лярные связи С—С и С—Н способны расщеплять-
ся только гомолитически под действием активных
свободных радикалов. Поэтому алканы вступают в
реакции, протекающие по механизму радикального
замещения. При радикальных реакциях в первую
очередь замещаются атомы водорода у третичных,
затем у вторичных и первичных атомов углерода.
1. Галогенирование. При взаимодействии ал-
канов с хлором и бромом под действием УФ-
излучения или высокой температуры образуется
смесь продуктов от моно- до полигалогензамещен-
ных алканов:
С1о С1, С1о
СН4----^-ч СН3С1----СН2С12-------=-ч
—НС1 —НС1 —НС1
С1о
-»• СНС13---=-ч ССЦ.
—НС1
2. Нитрование (реакция Коновалова'). При дей-
ствии разбавленной азотной кислоты на алканы
при 140 °C и небольшом давлении протекает ра-
дикальная реакция:
СНз—СНз + HNO3 -ч СНз—СН2—NO2 + Н2О.
3. Крекинг — радикальный разрыв связей С—С.
Протекает при нагревании и в присутствии катали-
заторов. При крекинге высших алканов образуют-
ся алкены, при крекинге метана и этана образуется
ацетилен:
CgHjg -Ч С4Н10 + С4Н8,
2СН4 -1 С2Н2 + ЗН2.
4. Окисление. При мягком окислении метана
кислородом воздуха могут быть получены СН3ОН,
Н2СО, НСООН. На воздухе алканы сгорают до СО2
и Н2О:
С,.Н2„+2 + -—-—-О2 -Ч пСО2 + (п + 1)Н2О.
Z
17. АЛКЕНЫ. ДИЕНОВЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ
Алкены (этиленовые углеводороды)
Алкенами называются непредельные углеводо-
роды, молекулы которых содержат одну двойную
связь. Общая формула гомологического ряда алке-
нов С„Н2п.
Простейшие представители: СН2=СН2 — эти-
лен, СНз—СН=<ЗН2 — пропен (пропилен).
Углеводородные радикалы: —СН=СН2 — ви-
нил, —СН2—СН=СН2 — аллил.
Номенклатура. Самая длинная цепь должна
содержать двойную связь. Нумерация цепи начина-
ется с того края, ближе к которому двойная связь.
В названия соответствующего алкана окончание ан
заменяется на ен.
Изомерия. 1. Изомерия углеродного скелета (на-
чиная с С4Н8). 2. Изомерия положения двойной
связи (начиная с С4Н8). 3. Цис-транс-изомерия (на-
чиная с бутена-2). 4. Межклассовая изомерия с цИ-
клоалканами (СпН2п).
Строение. яр2-гибридизация атомов углерода,
3 «т-связи располагаются в одной плоскости под
углом 120° друг к другу, тг-связь образована р-элек-
тронами соседних атомов углерода. Двойная связь
является сочетанием or- и тг-связей.
Физические свойства. При обычных услови-
ях С2—С4 — газы, С5—Cj7 — жидкости, начиная
с Cig — твердые вещества. Алкены не растворимы
в воде, хорошо растворимы в органических раство-
рителях.
Получение. 1. Крекинг алканов:
С7НЩ —► C4H1Q + СНз—сн=чзн2.
2. Реакции элиминирования.
а) Дегидрогалогенирование происходит при дей-
ствии спиртовых растворов щелочей на моногало-
гениды:
СН3—СН2—СНВг—СНз + КОН(СП) -4
-ч СНз—СН=СН—СНз + КВг + Н2О.
Правило Зайцева: отщепление атома водорода
в реакциях дегидрогалогенирования и дегидрата-
ции происходит преимущественно от наименее ги-
дрогенизированного атома углерода (т.е. связанного
с наименьшим числом атомов водорода).
б) Дегидратация спиртов происходит при их на-
гревании с серной кислотой (t > 150 °C) или про-
пускании паров спирта над катализатором.
СН3—СН(ОН)—СНз ->
-Ч СНз—СН=СН2 + Н2О.
в) Дегалогенирование происходит при нагрева-
нии дигалогенидов, имеющих атомы галогена у со-
седних атомов углерода, с активными металлами:
СН2Вг—СНВг—СН2—СНз + Mg -ч
-Ч СН2=СН—СН2—СН3 + MgBr2.
Г) Дегидрирование алканов проводят при 500 °C
в присутствии катализатора:
СН3—СН2—СНз -> СН3—СН=СН2 + Н2.
Химические свойства. Многие реакции алке-
нов протекают по механизму электрофильного при
соединения.
Органическая химия
614
1. Гидрогалогенирование. При взаимодействии
алкенов с галогеноводородами (НС1, НВг) образу-
ются алкилгалогениды.
Правило Марковникова'. при присоединении по-
лярных молекул типа НХ к несимметричным алке-
нам водород присоединяется к более гидрогенизи-
рованному атому углерода при двойной связи:
СН3—СН=СН2 + НВг -+ СН3—СНВг—СН3.
Правило Марковникова объясняется электрон-
ными эффектами.
2. Гидратация. При взаимодействии алкенов с
водой в присутствии минеральных кислот (серной,
фосфорной) образуются спирты. Присоединение во-
ды идет по правилу Марковникова:
СН3 СН3
I Н3РО4 I
СНз—С=СН2 + Н2О------>• СНз——СН3.
ОН
3. Галогенирование. Алкены обесцвечивают
бромную воду:
СН2=СН2 + Вг2 —► ВгСН2—СН2Вг.
При нагревании до 500 °C возможно радикальное
замещение атома водорода при соседнем к двойной
связи атоме углерода:
СНз—СН=СН2 + С12 -4
-4 С1—СН2—СН=СН2 + НС1.
4. Окисление. а) Мягкое окисление алкенов
водным раствором перманганата калия приводит к
образованию двухатомных спиртов (диолов):
ЗСН2=СН2 + 2КМпО4 + 4Н2О -4
ЗСН2—СН2 + 2МпО2 + 2КОН.
ОН он
б) При жестком окислении алкенов кипящим
раствором перманганата калия в кислой среде про-
исходит полный разрыв двойной связи с образова-
нием кетонов, карбоновых кислот или СО2:
СНз—СН=СН—СНз 2СН3—СООН.
в) Окисление этилена кислородом при 200 °C в
присутствии СиС12 и PdCl2 приводит к ацетальде-
гиду:
СН2=СН2 + 1/2О2 —► СНз—СН=О.
5. Гидрирование алкенов приводит к алканам:
СН3—СН=СН2 + Н2 -2-4 СН3—СН2—СН3.
6. Реакция полимеризации.
пСН2=СН2 —+ (—СН2—СН2—)п.
Полимеризация этилена происходит под действием
кислот (катионный механизм) или радикалов (ра-
дикальный механизм).
7. Качественные реакции на алкены — обесцве-
чивание бромной воды и раствора перманганата ка-
лия.
Диеновые углеводороды (алкадиены)
Алкадиенами называются непредельные углево-
дороды, содержащие две двойные связи. Общая
формула алкадиенов СпН2п_2.
Если двойные связи разделены в цепи только од-
ной а-связью, то их называют сопряженными, по-
скольку тг-электроны двойных связей в этом случае
образуют единое тг-электронное облако. Простей-
шим сопряженным диеном является бутадиен-1,3:
СН2=СН—СН=СН2.
Изомерия. 1. Изомерия углеродного скелета (на-
чиная с CsHg). 2. Изомерия положения двойных
связей (начиная с CsHg). 3. Цис-транс-изомерия
(начиная с пентадиена-1,3). 4. Межклассовая изо-
мерия с алкинами (СпН2п_2).
Получение. 1. Дегидрирование алканов:
СНз
СНз—сн—сн2—СНз --4
fH3 . I
-4- СН2=С—СН=СН2 + 2Н2.
2. Реакция Лебедева — одновременное дегидри-
рование и дегидратация этанола с катализаторами
на основе ZnO и А120з:
—4 СН2=СН—СН=СН2 + Н2 + 2Н2О.
Химические свойства. 1. Реакции электро-
фильного присоединения.
СН2Вг—СНВг—СН=СН2
Вг2 | 1,2-присоедииенне
сн2=сн—сн=сн2
Вг2 1,4-присоединение
СН2Вг—СН=СН—СН2Вг
2. Полимеризация алкадиенов может протекать
как 1,2- или 1,4-присоединение:
пСН2=СН—СН=СН2 -24
-4 (—СН2—СН=СН—СН2—)п.
615
ХИМИЯ
18. АЦЕТИЛЕНОВЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ
(АЛКИНЫ)
Алкинами называются непредельные углеводо-
роды, молекулы которых содержат одну тройную
связь. Общая формула алкинов СпН2п_2.
Простейшие представители: СН==СН — аце-
тилен, СНз—С===СН — пропин (метилацетилен).
Номенклатура. Самая длинная цепь должна
содержать тройную связь. Нумерация цепи начина-
ется с того края, ближе к которому тройная связь.
В названии соответствующего алкана окончание -ан
заменяется на -ин.
Изомерия. 1. Изомерия углеродного скелета (на-
чиная с CgHg). 2. Изомерия положения тройной
связи (начиная с С4Нд). 3. Межклассовая изоме-
рия с алкадиенами (СпН2„-2).
Строение, sp-гибридизация атомов углерода,
две сг-связи располагаются на одной линии под
углом 180° друг к другу, две тг-связи образова-
ны р-электронами соседних атомов углерода и рас-
полагаются во взаимно перпендикулярных плоско-
стях. Тройная связь является сочетанием одной а-
и двух тг-связей.
Физические свойства. При обычных услови-
ях С2—С4 — газы, С5—Cie — жидкости, начиная
с С18 — твердые вещества. Температуры кипения
алкинов выше, чем у соответствующих алкенов.
Получение. 1. Общий способ — дегидрогалоге-
нирование:
СН3—СВг2—СН3 + 2КОН
—> СН3—С==СН + 2КВг + 2Н2О.
2. Ацетилен получают в промышленности путем
высокотемпературного крекинга метана:
2СН4 1600 °с> СН=СН + ЗН2.
В лаборатории ацетилен получают гидролизом
карбида кальция:
СаС2 + 2Н2О=Са(ОН)2 + С2Н2|.
Химические свойства. 1. Реакции присоедине-
ния. а) Галогенирование. Галогены присоединяют-
ся к алкинам в две стадии:
Br, Вго
CHesCH —Ч СНВг=СНВг —
—» СНВг2—СНВг2.
Алкины обесцвечивают бромную воду.
б) Гидрогалогенирование. Галогеиоводороды
присоединяются к тройной связи труднее, чем к
двойной. Присоединение второй молекулы галоге-
новодорода протекает по правилу М арковникова:
CHsCH -2^ СН2=СНС1 СНз—СНС12.
в) Гидратация (реакция Кучерова). Присоеди-
нение воды к алкинам катализируется солями рту-
ти (II):
ty+
сн==сн + н2о —...' -+
-> [СН2=СН—ОН] -+ СНз—сн=о.
2. Кислотные свойства. Особенностью алки-
нов, имеющих концевую тройную связь, являются
их слабые кислотные свойства. Алкины способны
образовывать соли, называемые ацетиленидами:
2R—С==С—Н + 2Na -+ 2R—С==С—Na + Н2.
Ацетиленид серебра легко образуется и выпада-
ет в осадок при пропускании ацетилена через ам-
миачный раствор оксида серебра:
СН==СН + Ag2O -+ Ag—С=С—Ag], + H2O.
3. Тримеризация. При пропускании ацетилена
над активированным углем при 600 °C образуется
бензол: /
ЗНС==СН -+ СвНв.
4. Реакции окисления и восстановления, а) Ал-
кины легко окисляются перманганатом калия. В
результате реакции образуются карбоновые кисло-
ты:
R—CssC—R' + [О] + Н2О ->
-+ R—СООН + R'—СООН.
б) В присутствии металлических катализаторов
алкины присоединяют молекулы водорода:
Но Н2
СНз—feCH —4 СНз—сн=сн2 —4
-> СНз—СН2—СНз.
5. Качественные реакции на тройную связь.
а) Обесцвечивание бромной воды и перманганата
калия, б) Реакция с аммиачным раствором окси-
да серебра в случае концевого положения тройной
связи.
19. АРОМАТИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ
Ароматическими углеводородами (аренами) на-
зываются вещества, в молекулах которых со-
держится одно или несколько бензольных ко-
лец. Общая формула гомологического ряда бензо-
ла C,iH2rt_g.
Простейшие представители: CgHg — бензол,
CgHg—СН3 — толуол.
Углеводородные радикалы: CgHg— — фенил,
CgHg—СН2-----бензил.
Изомерия в гомологическом ряду бензола обус-
ловлена взаимным расположением заместителей в
Органическая химия
616
ядре. Дизамещенные производные бензола суще-
ствуют в виде трех изомеров, различающихся вза-
имным расположением заместителей. Положение
заместителей указывают цифрами или приставка-
ми: орто (о-), мета (м ), пара (п-).
СНз
«икснлол
1,2-диметилбензол 1,3-днметилбензол 1,4-диметилбенэол
Строение. Все шесть атомов углерода в молеку-
ле бензола находятся в ер2-гибридном состоянии.
Каждый атом углерода образует 3 <т-связи с двумя
другими атомами углерода и одним атомом водо-
рода, лежащие в одной плоскости. Шесть атомов
углерода образуют правильный шестиугольник (o'-
скелет молекулы бензола).
Каждый атом углерода имеет одну негибриди-
зованную р-орбиталь, на которой находится один
электрон. Шесть р-электронов образуют единое it-
электронное облако (ароматическую систему), ко-
торое изображают кружочком внутри шестичленно-
го цикла.
Физические свойства. Первые члены гомоло-
гического ряда бензола — бесцветные жидкости со
специфическим запахом. Они легче воды и в ней
нерастворимы. Хорошо растворяются в органиче-
ских растворителях и сами являются хорошими
растворителями.
Получение. 1. Дегидроциклизация алканов (ка-
тализаторы — Pt, СГ2О3):
СНз—(СН2)5—СНз -+ СВН5—СН3 + 4Н2.
2. Дегидрирование циклоалканов.
метилциклогексан толуол
3. Тримеризация ацетилена:
Сакт. 600°С
ЗНС=СН ——--------^4 СВНВ.
4. Алкилирование бензола (реакция Фриделя—
Крафтса):
+ R—С1
А1С13
+ НС1.
Химические свойства бензола. 1. Реакции элек-
трофильного замещения.
а) Галогенирование. Бензол взаимодействует с
хлором или бромом в присутствии катализаторов —
безводных А1С13, FeCls, А1Вгз:
О, А1С13
+ С12------2» + НС1.
б) Нитрование. Бензол легко реагирует с ни-
трующей смесью (смесью концентрированных азот-
ной и серной кислот):
HoSO4
СеНв + HNO3 - 2. 4> СеН5—NO2 + Н2О.
в) Алкилирование по Фриделю — Крафтсу —
см. выше.
г) Алкилирование алкенами.
AlClo
СеНе + СН2=СН—СНз------4
-4 СвН5-СН(СНз)2.
2. Реакции присоединения к бензолу приводят к
разрушению ароматической системы и протекают
только в жестких условиях.
а) Гидрирование:
б) Присоединение хлора протекает под действи-
ем жесткого ультрафиолетового излучения с обра-
зованием твердого продукта — гексахлорциклогек-
сана (гексахлорана) СВНВС1В:
Химические свойства гомологов бензола связа-
ны со взаимным влиянием алкильного радикала и
беизольного кольца.
1. Реакции в боковой цепи. Атомы водорода в
боковой цепи могут замещаться на галоген при на-
гревании или УФ-облучении:
Замещение в бензольном кольце происходит в
присутствии катализатора AICI3 в орто- и пара- по-
ложения:
орто
С1
пара
2. Окисление, При действии на гомологи бензо-
ла перманганата калия и других сильных окислите-
617
ХИМИЯ
лей боковые цепи окисляются, причем от всей цепи
остается только один атом углерода:
СН2—СН3
Гомолога, содержащие две боковые цепи, дают
двухосновные кислоты:
СН3 СНз
Правила ориентации (замещения) в бензоль-
ном кольце. Заместители (ориентанты) 1-го ро-
да направляют последующее замещение преимуще*
ственно в орто- и пара-положения- К ним относят-
ся следующие группы: —CztH2n+l> —ОН, —NH2,
—Cl (—F, —Вг, —I).
Все заместители 1-го рода (кроме галогенов) уве-
личивают активность бензольного кольца и облег-
чают вступление второго заместителя. Так, фенол
легко реагирует с бромной водой:
Заместители (ориентанты) 2-го рода напра-
вляют последующее замещение преимущественно
в -чета-положение. К ним относятся следующие
группы: —NO2, —СООН, —СН=О.
находится гидроксильная группа, различают спир-
ты первичные (RCH2—ОН), вторичные (Л2СН—ОН)
и третичные (Л3С—ОН).
Одноатомные спирты
Общая формула гомологического ряда предель-
ных одноатомных спиртов — CnH2n+iOH.
Простейшие представители.
Первичные: СН3ОН — метанол (метиловый
спирт), СНзСН2ОН — этанол (этиловый спирт),
СНзСН2СН2ОН — пропанол-1 (пропиловый спирт).
Вторичные:
СНз—СН—СНз
ОН
пропанол-2 (изопропиловый спирт)
Третичные:
fH3
2 метилпропанол 2
ОН
Изомерия. 1. Изомерия углеродного скелета (на-
чиная с С4Н9ОН). 2. Изомерия положения гидрок-
сильной группы (начиная с С3Н7ОН). 3. Межклас-
совая изомерия с простыми эфирами.
Физические свойства. Низшие спирты (до
С15) — жидкости, высшие — твердые вещества.
Метанол и этанол смешиваются с водой в любых
соотношениях. С ростом молекулярной массы рас-
творимость спиртов в воде падает. Спирты имеют
высокие температуры плавления н кипения за счет
образования водородных связей.
Получение. 1. Гидратация алкенов.
Н3РО4
СНз—СН=СН2 + Н20 —.....% СН3—СН—СН8.
СООН
H2so4
+ HNO3 ——1
СООН
+ Н2О.
ОН
Реакция протекает по правилу Марковникова.
2. Гидролиз алкилгалогенидов под действием
водных растворов щелочей.
Все заместители 2-го рода уменьшают актив-
ность бензольного кольца и затрудняют вступление
второго заместителя.
20. СПИРТЫ И ФЕНОЛЫ
Спиртами называются соединения, содержа-
щие одну или несколько гидроксильных групп
—ОН, связанных с углеводородным радикалом.
Спирты, у которых гидроксильная группа связана
с бензольным кольцом, называются фенолами.
В зависимости от числа гидроксильных групп
спирты делят на одно-, двух- и трехатомные. В
зависимости от того, при каком углеродном атоме
R—Вг + NaOH R—ОН + NaBr.
3. Восстановление карбонильных соединений.
При восстановлении альдегидов образуются первич-
ные спирты, при восстановлении кетонов — вто-
ричные:
СН3—СН==О + 2[Н] СН3СН2ОН,
СНз—СО—СНз + 2[Н] -> СНз—СН(ОН)—СН3.
Химические свойства. 1. Реакции с разрывом
связи О—Н. а) Кислотные свойства спиртов выра-
жены очень слабо. Спирты реагируют с щелочными
металлами
2С2Н6ОН + 2К -» 2СаН6ОК + Н2,
Органическая химия
618
но не реагируют с щелочами. В присутствии воды
алкоголяты полностью гидролизуются:
С2Н5ОК + Н2О С2Н5ОН + КОН.
Это означает, что спирты — более слабые кислоты,
чем вода,
б) Образование сложных эфиров под действием
минеральных и органических кислот:
н+
сн3—со—он + н—осн3
СН3СООСН3 + Н2О.
в) Окисление спиртов под действием дихромата
или перманганата калия до карбонильных соедине-
ний. Первичные спирты окисляются в альдегиды,
которые, в свою очередь, могут окисляться в кар-
боновые кислоты.
R—СН2—ОН R—СН=О -1-4 R—СООН.
Вторичные спирты окисляются в кетоны:
R—CH—R' -^4 R—С—R'.
iH «
Третичные спирты более устойчивы к окислению.
2. Реакции с разрывом связи С—О.
а) Внутримолекулярная дегидратация с обра-
зованием алкенов происходит при сильном нагре-
вании спиртов с водоотнимающими веществами:
H2SO4, f>l50eC
СНз—СН2—СН2—ОН ———----------►
-4 СНз—СН==СН2 + Н2О.
б) Межмолекулярная дегидратация с образова-
нием простых эфиров происходит при слабом на-
гревании спиртов с водоотнимающими веществами:
HoSOj, |<150°С
2С2Н5ОН ? 4--------к С2Н5—О—С2Н5 + Н2О.
в) Слабые основные свойства спиртов проявля-
ются в обратимых реакциях с галогеноводородами:
С2Н5ОН + HBr <=t С2Н5Вг + Н2О.
Многоатомные спирты
Простейшие представители:
ОН ОН
втиленгликоль (этанднол)
уН2—<j?H—(jJH2
ОН он он
глицерин (пропантриол)
Физические свойства. Этиленгликоль и глице-
рин — вязкие жидкости, сладкие на вкус, хорошо
растворимые в воде.
Получение. 1. Гидролиз алкилгалогенидов:
Н2 + 2NaOH -4 (jJH2—СН2 + 2NaCl.
1 ОН ОН
2. Двухатомные спирты получают окислением
алкенов водным раствором перманганата калия:
СН2==СН2 + [О] + Н2О -4 НОСН2—СН2ОН.
3. Глицерин получают гидролизом жиров.
Химические свойства, 1. Для двух- и трехатом-
ных спиртов характерны основные реакции одно-
атомных спиртов,
2. Кислотность многоатомных спиртов выше,
чем одноатомных, что объясняется взаимным вли-
янием гидроксильных групп.
3. Качественная реакция на многоатомные
спирты. При взаимодействии свежеосажденного
гидроксида меди (II) с многоатомными спиртами,
содержащими гидроксильные группы при соседних
атомах углерода, образуется ярко-синий раствор.
Фенолы
Простейшие представители:
фенол о-креэол (2-метилфенол)
Строение. Неподеленная электронная пара ато-
ма кислорода втягивается в тг-электронную систему
бензольного кольца (+М-эффект). Это приводит к
а) увеличению электронной плотности в орто- и па-
ра-положениях бензольного кольца, б) ослаблению
связи О—Н.
Физические свойства. Многие фенолы — кри-
сталлические вещества. Они плохо растворимы в
воде, но хорошо растворяются в водных растворах
щелочей.
Получение. При нагревании хлорбензола и ги-
дроксида натрия под давлением получают фенолят
натрия, при дальнейшей обработке которого кисло-
той образуется фенол:
СеН5—Cl + 2NaOH -4 СВН5—ONa + NaCl + Н2О.
Химические свойства. 1. Кислотные свойства
фенола проявляются в реакциях с щелочными ме-
таллами и щелочами:
СеН5ОН + Na -4 CBH5ONa + 1/2Н2ф,
СВН5ОН + NaOH -4 CBH5ONa + Н2О.
2. Реакции электрофильного замещения в фено-
ле протекают значительно легче, чем в ароматиче-
ских углеводородах.
а) Галогенирование. При действии на фенол
бромной воды образуется осадок .2,4,6-трибромфе-
нола:
| + ЗНВг.
Это качественная реакция на фенол.
619
ХИМИЯ
б) Нитрование. Под действием концентриро-
ванной азотной кислоты образуется 2,4,6-тринитро-
фенол.
в) Реакция поликонденсации с формальдегидом
с образованием фенолформальдегидных смол.
21. АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ
Органические соединения, в молекуле которых
имеется карбонильная группа >С=О, называются
карбонильными соединениями. Они делятся на две
группы — альдегиды и кетоны.
Альдегиды содержат в молекуле альдегидную
группу —СН=О. Кетоны содержат карбонильную
группу, связанную с двумя углеводородными ради-
калами. Общая формула предельных альдегидов и
кетонов СЛН2ЛО.
Простейшие представители". СНг=О — фор-
мальдегид (муравьиный альдегид), СНз—СН=О —
ацетальдегид (уксусный альдегид, или этаналь),
СНз—СО—СНз — ацетон (диметилкетон, или про-
панон-2).
Изомерия. 1. Изомерия углеродного скелета.
2. Изомерия положения карбонильной группы
(только для кетонов; начинается с СдНюО). 3. Меж-
классовая изомерия между альдегидами и кетона-
ми.
Строение. Атом углерода в карбонильной груп-
пе находится в состоянии вр2-гибридизации и обра-
зует 3 a-связи (две связи С—Н и одну связь С—О),
тг-связь образована р-электронами атомов углерода
и кислорода. Двойная связь С==О является сочета-
нием а- и тг-связей. Электронная плотность смеще-
на в сторону атома кислорода:
л+ в-
> С ««О.
Физические свойства. Карбонильные соедине-
ния не образуют водородных связей, поэтому их
температуры кипения значительно ниже, чем со-
ответствующих спиртов. Низшие альдегиды и ке-
тоны — легкокипящне жидкости (формальдегид —
газ) с резким запахом, хорошо растворимы в воде.
Получение. 1. Гидратация алкинов. Взаимо-
действие алкинов с водой происходит в присут-
ствии солей Hg2+ и дает ацетальдегид СН3СНО в
случае ацетилена и различные кетоны в случае го-
мологов ацетилена
Нв-2+ тт+
СНз—С=£Н + Н2О ———► СНз—СО—СН3.
2. Окисление спиртов. При окислении первич-
ных спиртов образуются альдегиды, вторичных —
кетоны:
сн3—сн 2—ОН + Сио -4
-4 СНз—СН—О + Си + НгО,
СНз—СН(ОН)—СНз + СиО -4
—4 СНз—СО—СНз + Си + НгО.
Химические свойства. 1. Реакции присоедине-
ния по двойной связи С=О. Активность альдеги-
дов и кетонов в этих реакциях уменьшается в ряду:
Н2С=О > СНз—СН==О > кетоны.
а) Присоединение циановодородной (синильной)
кислоты:
СН3—СН=О + Н—CN -4 СНз—ОН—ОН.
CN >
Данная реакция используется для удлинения угле-
родной цепи и получения оксикислот.
б) Присоединение гидросульфитов служит для
выделения альдегидов из смесей с другими веще-
ствами:
R—СН=О + NaHSO3 -4 R—CH—SO3Na.
ОН
в) Восстановление, При взаимодействии альде-
гидов с водородом получаются первичные спирты:
R—СН=О + Н2 -444 R—СН2—ОН.
Кетоны в этой реакции дают вторичные спирты.
2. Окисление, а) Реакция ♦ серебряного зерка-
ла» — окисление альдегидов аммиачным раствором
оксида серебра:
NHa
R—СН=О + Ag2O---4 R—СО—ОН + 2AgJ..
б) Окисление альдегидов гидроксидом меди (II).
В результате реакции выпадает осадок оксида ме-
ди (I) красного цвета:
СНз—СН=О + 2Си(ОН)2 Д
-4 СНз—СООН + Си2ОД. + 2Н2О.
Данная реакция и реакция «серебряного зерка-
ла» являются качественными реакциями на альде-
гиды.
22. КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ.
СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ. ЖИРЫ
Карбоновые кислоты
Карбоновыми кислотами называются соедине-
ния, содержащие карбоксильную группу —СООН.
По числу карбоксильных групп карбоновые кисло-
ты делят на одноосновные (одна группа —СООН) и
двухосновные (две группы —СООН).
Общая формула предельных одноосновных ки-
слот СпНгпОг.
Простейшие представители: муравьиная ки-
слота — НСООН, уксусная кислота — СН3СООН.
Органическая химия
620
Изомерия. 1. Для алифатических кислот —
изомерия углеродного скелета. 2. Для ароматиче-
ских кислот — изомерия положения заместителя в
бензольном кольце. 3. Межклассовая изомерия со
сложными эфирами.
Строение. Карбоксильная группа —СООН со-
стоит из карбонильной группы > С=О и гидрок-
сильной группы —ОН, которые оказывают взаим-
ное влияние друг на друга. Неподеленная элек-
тронная пара кислорода в гидроксиле смещена в
сторону карбонильного углерода:
£о
R — с
^о—н.
Это ослабляет связь О—Н и увеличивает кислот-
ные свойства.
Физические свойства. Низшие одноосновные
кислоты — бесцветные жидкости с резким запа-
хом, с водой смешиваются в любых соотношениях.
Высшие кислоты — твердые вещества, по мере уве-
личения углеводородного радикала растворимость
в воде уменьшается. Температуры кипения кислот
значительно выше температур кипения спиртов и
альдегидов.
Получение. 1. Окисление альдегидов и первич-
ных спиртов. В качестве окислителей применяют-
ся КМпО4 и К2Сг2О7.
R—СН2—ОН R—СО—Н -^4 R—СО—ОН
спирт альдегид кислота
2. Для получения бензойной кислоты можно
использовать окисление гомологов бензола кислым
раствором перманганата калия:
5СВН5—СН3 + 6KMnO4 + 9H2SO4 -
- 5СВН5СООН + 3K2SO4 + 6MnSO4 + 14Н2О.
3. Муравьиную кислоту получают нагреванием
оксида углерода (II) с гидроксидом натрия:
200°С Р H0SO4
NaOH + СО —------4 HCOONa —4 НСООН.
4. Уксусную кислоту получают в промышлен-
ности каталитическим окислением бутана кислоро-
дом воздуха:
о,
СНз—СН2—СН2—СН3 —2СН3СООН.
Химические свойства. 1. Кислотные свойства.
Все карбоновые кислоты окрашивают лакмус в
красный цвет. Это обусловлено диссоциацией ки-
слот:
R—СООН <=f RCOO + Н+.
Карбоновые кислоты легко вступают в реак-
ции с активными металлами, основными оксидами,
основаниями и солями слабых кислот:
2RCOOH t Mg - (RCOO)2Mg + Н2,
2RCOOH + CaO - (RCOO)2Ca + H2O,
RCOOH + NaOH - RCOONa + H2O,
RCOOH + NaHCO3 - RCOONa + H2O + CO2f.
Сильные минеральные кислоты вытесняют кар-
боновые кислоты из их солей:
CH3COONa + НС1 - СН3СООН + NaCl.
2. Образование функциональных производных.
Путем замещения гидроксильной группы различ-
ными группами можно получать функциональные
производные кислот общей формулы R—СО—X, где
X — группа, замещающая группу —ОН:
R—СО—ОН + РС15 -+ R—СО—Cl + POCI3 + НС1,
хлорангидрид
R—СО—ОН + Н—О—СО—R Р2°5-4
-анроз
-4 R—СО—О—СО—R,
ангидрид
Все функциональные производные легко гидро-
лизуются с образованием исходной кислоты:
R—СО—X + Н2О -4 R—СО—ОН + НХ.
3. Галогенирование. При действии галогенов на
кислоты в присутствии красного фосфора образуют-
ся а-галогензамещенные кислоты:
£ а Ркр
СНз—СН2—СООН + Вг2 —
Р а
-4 СНз—СНВг—СООН + НВг.
а-Галогензамещенные кислоты — более силь-
ные кислоты, чем карбоновые, за счет -1-эффекта
атома галогена.
4. Отдельные представители. Муравьиная ки-
слота НСООН отличается рядом особенностей:
а) она разлагается под действием водоотнимаю-
щих средств с образованием СО;
б) она является восстановителем и дает реакцию
«серебряного зеркала»:
NH4
НСООН + Ag2O----4. 2AgJ. + СО2 + Н2О.
Одноосновные непредельные кислоты — произ-
водные ненасыщенных углеводородов, у которых
один атом водорода замещен карбоксильной груп-
пой.
Получение. Дегидрогалогенирование галогенза-
мещенных кислот:
Кон(сп)
СН3—СН2—СНС1—СООН ——
-4 СНз—сн=сн—соон.
Химические свойства. Специфическими свой-
ствами обладают кислоты с близко расположенной
от карбоксильной группы двойной связью — ос,{3-
непредельные кислоты. За счет сопряжения двой-
ных связей С==«С и С=О реакции присоединения к
этим кислотам идут против правила Марковнико-
ва:
СН2==ОН—СООН + НВг -4 СН2Вг—СН2—СООН.
621
ХИМИЯ
Сложные эфиры. Жиры
Сложные эфиры можно рассматривать как про-
изводные кислот, у которых атом водорода в кар-
боксильной группе замещен на углеводородный ра-
дикал.
И—СО—О—И R—СО—О—R'.
Номенклатура. Сложные эфиры называют по
кислотам и спиртам, которые участвуют в их обра-
зовании, например Н—СО—О—СНз — метилфор-
миат, или метиловый эфир муравьиной кислоты;
СНз—СО—О—С2Н5 — этилацетат, или этиловый
эфир уксусной кислоты.
Физические свойства. Сложные эфиры низших
кислот и спиртов — летучие жидкости, с приятным
запахом, малорастворимы в воде.
Получение. Взаимодействие спиртов и кислот
(реакция этерификации):
, н+
R-—СО—ОН + Н—О—R R—СО—OR + Н2О.
Химические свойства. 1. Гидролиз под действи-
ем воды — обратимая реакция. Для смещения рав-
новесия вправо используют щелочи:
R—со—OR' + Н2О R—СО—ОН + R'OH,
R—СО—or' + NaOH -> R—СО—ONa + R'OH.
2. Восстановление сложных эфиров водородом
приводит к образованию двух спиртов:
R—СО—OR' + [Н] R—СН2—ОН + R'OH.
Жиры
Жиры представляют собой смеси сложных эфи-
ров, образованных трехатомным спиртом глицери-
ном и высшими жирными кислотами. Общая фор-
мула жиров:
где R — радикалы высших жирных кислот.
Основные предельные кислоты, образующие
жиры, — пальмитиновая CisHajCOOH и сте-
ариновая С17Н35СООН; основные непредельные
кислоты — олеиновая С^НззСООН и линоле-
вая CjyHsiCOOH.
Физические свойства. Жиры, образованные
предельными кислотами, — твердые вещества, а
непредельными — жидкие. Все жиры очень пло-
хо растворимы в воде.
Химические свойства. 1. Гидролиз, или омыле-
ние жиров, происходит под действием воды (обра-
тимо) или щелочей (необратимо):
СН2—О—СО—R'
СН—О—СО—R" + 3NaOH
<^Н2—О—СО—R"'
СН2—ОН + R'—COONa
-»• СН—ОН + R"—COONa
U-ОН + R'"—COONa.
При щелочном гидролизе образуются соли выс-
ших жирных кислот, называемые мылами.
2. Гидрогенизацией жиров называется процесс
присоединения водорода к остаткам непредельных
кислот, входящих в состав жиров. При этом остат-
ки непредельных кислот переходят в остатки пре-
дельных кислот, и жиры из жидких превращаются
в твердые.
23. УГЛЕВОДЫ
Углеводы — это органические соединения, име-
ющие общую формулу СтН2лОл (т,п > 3). Угле-
воды делят на три группы: моносахариды, олиго-
сахариды и полисахариды.
Моносахаридами называются такие углеводы,
которые не могут гидролизоваться с образовани-
ем более простых углеводов, например: глюкоза,
фруктоза. Олигосахариды — это продукты конден-
сации двух или нескольких моносахаридов, напри-
мер сахароза. Полисахариды (крахмал, целлюлоза)
образованы большим количеством молекул моноса-
харидов.
Моносахариды
Глюкоза CBHi2Ofl — белые кристаллы, сладкие
на вкус, хорошо растворимые в воде.
Строение. Молекулы глюкозы могут существо-
вать в линейной и циклических формах. В линей-
ной форме глюкоза представляет собой альдегидо-
спирт с пятью гидроксильными группами. Цикли-
ческие формы (а- и /3-глюкоза) могут образовывать-
ся из линейной при взаимодействии гидроксиль-
ной группы при 5-м атоме углерода с карбонильной
группой:
н ОН
^-циклическая альдегидная а-циклическая
форма форма , форма
Органическая химия
622
Это равновесие существует в водном растворе.
Химические свойства. 1. Реакции альдегидной
группы, а) Глюкоза окисляется аммиачным рас-
твором оксида серебра и гидроксидом меди (II) в
глюконовую кислоту при нагревании:
СН2ОН—(СНОН)4—СН=О + Ag2O -
- СН2ОН—(СНОН)4—СООН + 2AgJ.,
СН2ОН—(СНОН)4—СН=О + 2Си(ОН)2 -
- СН2ОН—(СНОН)4—СООН + Си2О + 2Н2О.
б) Глюкоза может восстанавливаться в шести-
атомный спирт сорбит:
СН2ОН—(СНОН)4—СН=О + 2[Н]
СН2ОН—(СНОН)4—СН2ОН.
в) Глюкоза не вступает в некоторые реакции,
характерные для альдегидов, например в реакцию
с NaHSO3.
2. Реакции гидроксильных групп.
а) Глюкоза дает синее окрашивание с гидрокси-
дом меди (II) (качественная реакция на многоатом-
ные спирты).
б) Образование простых эфиров. При действии
метилового спирта один из атомов водорода заме-
щается на группу —СНз. В ЭТУ реакцию вступает
гликозидный гидроксил, находящийся при 1-м ато-
ме углерода в циклической форме глюкозы.
в) Образование сложных эфиров. Под действием
уксусного ангидрида все пять групп —ОН в моле-
куле глюкозы замещаются на группу
—О—СО—сн3.
3. Брожение — зто процесс расщепления глюко-
зы под действием различных микроорганизмов.
а) спиртовое брожение:
СВН(2ОВ — 2С2НВОН + 2СО2'|".
б) молочнокислое брожение:
СВН12ОВ - 2СН3—СН(ОН)—СООН.
молочная кислота
Фруктоза — это изомер глюкозы. Как и глюко-
за, она может существовать в линейной и цикличе-
ских формах. В линейной форме она представляет
собой кетоноспирт с пятью гидроксильными груп-
пами:
6 5 4 3 2 1
ОН ОН ОН ОН О ОН
Фруктоза вступает во все реакции многоатом-
ных спиртов, но, в отличие от глюкозы, не реагиру-
ет с аммиачным раствором оксида серебра.
Сахароза
Сахароза С12Н22Оц — белое кристаллическое
вещество, сладкое на вкус, хорошо растворимое в
воде. Молекула сахарозы состоит из двух циклов:
6-членного (остатка глюкозы) и 5-членного (остат-
ка фруктозы), соединенных за счет гликозидного
гидроксила глюкозы.
Химические свойства. 1. Гидролиз:
н+ t
Ci2H22Ou + Н2О ——+ свн12ов + свн12ов.
сахароза глюкоза фруктоза
2. Сахароза реагирует с гидроксидом кальция с
образованием сахарата кальция.
3. Сахароза не реагирует с аммиачным раство-
ром оксида серебра, поэтому ее называют невосста-
навливающим дисахаридом.
Полисахариды
Крахмал представляет собой белый порошок,
нерастворимый в холодной воде и образующий кол-
лоидный раствор в горячей воде.
Строение. Крахмал (CBHioOB)n — природный
полимер. Его молекулы состоят из линейных
и разветвленных цепей, содержащих остатки а-
глюкозы. Фрагмент линейной структуры крахмала
выглядит следующим образом:
Химические свойства. 1. Гидролиз при нагре-
вании в кислой среде. Конечным продуктом гидро-
лиза является глюкоза:
Н' f
(CBHioOB)n + z»H2O----nCBHi2OB.
683
химия
2. Крахмал дает интенсивное синее окрашива-
ние с иодом — это качественная реакция на крах-
мал и на иод.
Целлюлоза (клетчатка) — твердое волокнистое
вещество, нерастворимое в воде, но растворимое в
аммиачном растворе гидроксида меди (II) (реактиве
Швейцера).
Строение. Целлюлоза (СвН1оОв)л — природный
полимер. Ее молекулы состоят только из линейных
цепей, содержащих остатки /3-глюкозы:
/ СН2он \
он н
\ Н ОН J п
Химические свойства. 1. Гидролиз при нагре-
вании в кислой среде.
н+ t
(СвН10О5)л + пН2О---пС6Н12Ов.
глюкоза
2. Образование сложных эфиров. Каждое струк-
турное звено молекулы целлюлозы содержит по три
группы —ОН, которые могут реагировать с азотной
и уксусной кислотой:
(СвН7О2(ОН)з)л + ЗпСН3СООН -+
-> (С6Н7О2(ОСОСНз)з)л + ЗпН2О,
(СВН7О2(ОН)3)П + 3nHNO3 ->
-> (CBH7O2(ONO2)3)n + 3nH2O.
24. АМИНЫ. АМИНОКИСЛОТЫ
Амины
Амины — производные аммиака, в которых ато-
мы водорода (один, два или три) замещены на угле-
водородные радикалы.
Амины делятся на первичные, вторичные, тре-
тичные в зависимости от того, сколько атомов во-
дорода замещено на радикал. Общая формула пер-
вичных аминов R—NH2, вторичных — R—NH—R',
третичных — R—N(R')—R”.
Общая формула предельных алифатических
аминов CnH2n+3N.
Изомерия. 1. Изомерия углеродного скелета (на-
чиная с бутиламина). 2. Изомерия положения ами-
ногруппы (начиная с пропиламина).
Физические свойства. Метиламин, диметила-
мин и триметиламин — газы, средние члены али-
фатического ряда — жидкости, высшие — твердые
вещества. Низшие амины хорошо растворимы в во-
де и имеют резкий запах.
Получение. 1, Нагревание алкилгалогенидов
с аммиаком приводит к образованию смеси солей
первичных, вторичных и третичных аминов, кото-
рые дегидрогалогенируются при действии основа-
ний.
СН3С1 + NH3 -+ [CH3NH3]C1 --ОН> CH3NH2.
2. Восстановление нитросоединений:
CBH5NO2 + 6[Н] -+ CBH5NH2 + 2Н2О.
Для восстановления можно использовать цинк в
кислой среде или алюминий в щелочной среде.
Химические свойства. 1. Основные свойства.
Алифатические амины являются более сильными
основаниями, чем аммиак, а ароматические — бо-
лее слабыми. Это объясняется тем, что радика-
лы СНз—• С2НВ— увеличивают электронную плот-
ность на атоме азота, а фенильный радикал СВНВ—
уменьшает ее.
Щелочная реакция растворов аминов объясня-
ется образованием гидроксильных ионов при взаи-
модействии аминов с водой:
R—NH2 + Н2О [R—NH3]+ + ОН”.
Амины в чистом виде или в растворах взаимо-
действуют с кислотами, образуя соли:
CH3NH2 + H2SO4 -+ [CH3NH3]HSO4,
CbH5NH2 + HC1 -+ [CBH5NH3]C1.
Соли аминов — твердые вещества, хорошо рас-
творимые в воде. При действии на соли аминов
щелочей выделяются свободные амины:
[CH3NH3]C1 + NaOH Л CH3NH2 + NaCl + Н2О.
2. Горение. Амины сгорают в кислороде, обра-
зуя азот, углекислый газ и воду:
4C2H5NH2 + 15О2 - 8СО2 + 2N2 + 14Н2О.
Анилин CbHbNH2 представляет собой бесцвет-
ную маслянистую жидкость, малорастворимую в
воде. Для обнаружения анилина используют его
реакцию с бромной водой, в результате которой вы-
падает белый осадок 2,4,6-триброманилина:
Вг
Аминокислоты
Аминокислоты — органические бифункцио-
нальные соединения, в состав которых входят кар-
боксильная группа —СООН и аминогруппа —NH2.
Органическая химия
624
В зависимости от взаимного расположения обе-
их функциональных групп различают а, (3 и 7-
аминокислоты.
0 «
СН3—сн—СООН
nh2
а -аминопропионовая
(2-аминопропановая)
кислота
0 «
nh2
/3 -аминопропионовал
(3 амииопропановая)
кислота
Некоторые важнейшие аминокислоты:
Глицин H2N—СН2—СООН
Аланин СН3—CH(NH2)—СООН
Фенилаланин С3Н5—СН2—CH(NH2)—СООН
Глутаминовая кислота
НООС—(СН2)2—CH(NH2)—СООН
Лизин H2N—(СН2)4—CH(NH2)—СООН
Сернн НО—СН2—CH(NH2)—СООН
Цистеин HS—СН2—CH(NH2)—СООН
Изомерия, 1. Изомерия углеродного скелета.
2. Положение функциональных групп. 3. Оптиче-
ская изомерия.
Физические свойства. Аминокислоты — твер-
дые кристаллические вещества, хорошо раствори-
мые в воде. Они плавятся при высоких температу-
рах с разложением.
Получение. Замещение галогена на аминогруп-
пу в галогензамещенных кислотах.
R_^H—СООН + NH3 -4 R—СН—СООН
Cl NHgCE
-4 R—СН—СООН.
nh2
Химические свойства. Аминокислоты — амфо-
терные соединения. Они реагируют как с кислота-
ми, так и с основаниями.
C1[H3N—СН2—СООН]
| HCI
H2N—СН2—СООН
Ыион| -HjO
H2N—СН2—COONa.
При растворении аминокислот в воде амино-
группа и карбоксильная группа взаимодействуют
друг с другом с образованием соединений, называ-
емых внутренними солями:
H2N—СН2—СООН ё* +H3N—СН2СОО~.
Молекулу внутренней соли аминокислоты называ-
ют биполярным ионом.
Водные растворы аминокислот имеют нейтраль-
ную, щелочную или кислотную среду в зависимо-
сти от количества функциональных групп.
Пример. Глутаминовая кислота образует ки-
слый раствор (две группы —СООН, одна —NH2),
лизин — щелочной (одна группа —СООН, две
—NH2).
Две молекулы аминокислоты могут реагировать
друг с другом с отщеплением молекулы воды и
образованием продукта, в котором фрагменты свя-
ваны пептидной связью —СО—NH—.
h2n — сн2
Глицин Аланин
он о
II I //
-*-H2N —СН2 —С —N —СН—С + Н2О
сн3 ^он
Дипептид
Полученное соединение называют дипептидом.
Вещества, построенные из многих остатков амино-
кислот, называются полипептидами.
Пептиды гидролизуются под действием кислот
и оснований.
«-Аминокислоты играют особую роль в приро-
де, поскольку при их совместной поликонденсации
в природных условиях образуются важнейшие для
жизни вещества — белки.