Страница:
3.17. Что изучает гистология?
Гистология – это наука о тканях многоклеточных животных и человека. Она изучает эволюцию тканей, развитие их в организме, строение и функции тканей, взаимодействие клеток в пределах одной ткани и между клетками разных тканей.
3.18. Из какого количества клеток состоит человеческое тело и как быстро они обновляются?
Количество клеток в организме человека – около 100 триллионов. Самые короткоживущие (1–2 дня) из них – клетки кишечного эпителия. Ежедневно погибает около 70 миллиардов этих клеток. Примером других короткоживущих клеток являются эритроциты – их ежедневно погибает около 2 миллиардов. Однако есть и такие клетки (например, нейроны, клетки волокон скелетных мышц), продолжительность жизни которых соответствует жизни организма. Во всех клетках происходит интенсивное обновление веществ и структур.
3.19. Чем автохтоны отличаются от аллохтонов?
Автохтонами называют организмы, которые возникли в процессе эволюции в данной местности и живут в ней в настоящее время (аборигены). Так, утконос и эвкалипт – автохтоны Австралии, а дикий картофель, муравьеды и ленивцы – автохтоны Южной Америки. Аллохтоны – это организмы, появившиеся в данной флоре или фауне в результате расселения, миграции. Например, опоссум (сумчатая крыса) и несколько видов колибри – аллохтоны Северной Америки, проникшие из Южной Америки.
3.20. Что изучает тератология?
Наука тератология (от греч. teratos – чудовище, урод) изучает уродства и аномалии развития у растений, животных и человека. Научному истолкованию уродств животных и человека способствовало создание в ряде стран тератологических коллекций, что давало возможность сопоставить различные уродства и разработать их классификацию. Одну из первых подобных коллекций собрал в конце XVII века голландский анатом Фредерик Рейс. Петр I во время пребывания в Голландии (1697–1698) ознакомился с этой коллекцией и в 1717 году приобрел, поместив в Кунсткамеру в Петербурге. В 1704 году Петр издал указ, запрещавший убивать уродов и предписывавший сообщать о них в Монастырскую канцелярию. В 1718 году последовал указ, обязывающий доставлять всех обнаруженных живых или мертвых уродов (людей и животных) в Кунсткамеру, что привело к быстрому пополнению открытой для обозрения тератологической коллекции.
3.21. Что изучает фенология?
Фенология – это система знаний о сезонных явлениях природы, сроках их наступления и причинах, определяющих эти сроки. Фенология регистрирует и изучает сезонные явления в мире растений и животных, а также даты установления и схода снежного покрова, первых и последних заморозков, ледостава и размерзания водоемов и т. п. Как у растений, так и у животных регистрируются сезонные фазы развития. У растений: набухание и раскрывание почек, облиствение, цветение (начало и конец), созревание плодов и семян, осеннее расцвечивание листвы, листопад. У млекопитающих: пробуждение от спячки, начало спаривания (гона), появление молоди, сезонные линьки и миграции. У птиц: гнездование, откладка яиц, вылупливание и вылет птенцов, а у перелетных – также весенний и осенний перелеты. У членистоногих: пробуждение зимовавших особей, вылупление личинок, появление взрослых насекомых из куколок, яйцекладка, развитие личинок, куколок, появление новых поколений, диапаузы и т. п. Начало наблюдений над сезонными явлениями в связи с собирательством, охотой и примитивным сельским хозяйством восходит к глубокой древности. Становление современной научной фенологии относится к XVIII веку. Петр I, заботясь о выборе мест для паркового строительства в окрестностях Петербурга, в 1721 году писал А. Д. Меншикову: «Когда деревья станут раскидываться, тогда велите присылать нам листочки оных понедельно, наклеивши на бумагу с надписанием чисел, дабы узнать, где ранее началась весна». В 1734 году французский ученый Рене Антуан Реомюр приступил к изучению зависимости сезонного развития хлебов и насекомых от уровня температуры. В 1748 году Карл Линней начал фенологические наблюдения в Упсальском ботаническом саду и в 1750 году организовал первую сеть наблюдательных пунктов. К середине XIX века фенологическими наблюдениями были охвачены все крупные страны Западной Европы и Россия.
3.22. Что изучает хорология?
Хорологией называется раздел биогеографии, изучающий закономерности пространственного размещения организмов и их сообществ. Фитохорология, или хорология растений, изучает географическое размещение видов и других таксонов растений; зоохорология – то же самое о животных. Иногда хорологию называют также ареалогией.
3.23. Что изучает хронобиология?
Хронобиологию называют также биоритмологией, поскольку она изучает условия возникновения, природу, закономерности и значение биологических ритмов. Биоритмы широко распространены в живой природе. Они генерируются самим организмом и зависят от ритмических изменений во внешней среде (фото-, термо-, баро-периодичность, колебания электромагнитного поля Земли и др.). Взаимодействие биоритмов друг с другом и с периодически изменяющимися условиями среды формирует временную организацию биологических систем, лежит в основе адаптации организмов и обеспечивает единство живой и неживой природы. Биоритмы независимо от длины периода и частоты их колебаний (суточные, лунные, сезонные, годичные и др.) отражают процессы регуляции функций организмов. Идеи о ритмичном характере процессов в природе и в организме человека выдвигались в античный период (Гераклит, Платон, Аристотель и др.), в Средние века и эпоху Возрождения (Френсис Бэкон, Тихо Браге, Иоганн Кеплер и др.). Первое научное наблюдение биоритмов сделал французский астроном Ж. Ж. де Меран (1729), обнаружив суточную периодичность движения листьев у растений. Это явление затем изучали Чарлз Дарвин (1880) и ряд ботаников XIX века. Еще в XVIII веке Карл Линней предложил «цветочные часы», основанные на способности цветков различных растений открываться и закрываться в определенное время дня. В XIX веке биоритмы зарегистрированы также у животных и человека. В 1920 году американские ученые У. У. Гарнер и Х. А. Аллард открыли у растений фотопериодизм. Это реакция на суточный ритм лучистой энергии, то есть на соотношение светлого и темного периодов суток. Позже было установлено, что механизмы фотопериодизма тесно связаны с биоритмами. Установление закономерностей временного течения биологических процессов способствует прогрессу в других областях знания о живой природе и имеет большое практическое значение. Например, учение о фотопериодизме важно для сельского хозяйства, медицина использует данные хронобиологии при диагностике и лечении некоторых заболеваний. К наиболее актуальным проблемам хронобиологии относятся: изучение природы и механизма различных биоритмов, влияние на них внешних факторов, значение биоритмов в приспособлении организма к окружающей среде, роль биоритмов в трудовой деятельности человека и в развитии заболеваний.
3.24. Что изучает бионика?
Бионика изучает особенности строения и жизнедеятельности биологических организмов с целью создания новых и совершенствования существующих технических устройств и систем. Идея применения знаний о живой природе для решения инженерных задач принадлежит Леонардо да Винчи. Так, он пытался построить орнитоптер – летательный аппарат с машущими крыльями, как у птиц. Появление кибернетики, рассматривающей общие принципы управления и связи в живых организмах и машинах, стало стимулом для более широкого изучения строения и функций живых систем с целью выяснения их общности с техническими системами, а также использования полученных сведений о живых организмахдля создания новых приборов, механизмов, материалов и т. п. Для решения задач бионики изучаются способы переработки информации в нервной системе, особенности строения и функционирования органов чувств, исследуются принципы навигации, ориентации и локации, используемые животными, биоэнергетические процессы с высоким коэффициентом полезного действия и т. д.
3.25. Что такое биополе?
Термин «биополе» используется в парапсихологии для обозначения испускаемого каким-либо организмом излучения или сияния (ауры), невидимого в обычных условиях. К этому термину прибегают также для объяснения метода бесконтактного массажа, применяемого мануальными терапевтами. Научными методами биополе пока не обнаружено.
3.26. Что такое анабиоз?
Анабиозом называют состояние организма, при котором жизненные процессы (обмен веществ и др.) временно прекращены или настолько замедлены, что отсутствуют все видимые проявления жизни. Анабиоз наблюдается при резком ухудшении некоторых условий существования (в том числе при низкой температуре и отсутствии влаги). При последующем наступлении благоприятных условий происходит восстановление нормального уровня жизненных процессов – оживление. Таким образом, анабиоз – это биологическое приспособление организма к неблагоприятным внешним условиям, выработанное в процессе эволюции. Такое состояние наблюдается у разных организмов, стоящих на разных ступенях развития. В состоянии анабиоза находятся вирусные частицы (вирионы) вне бактериальных, растительных или животных клеток (вироспоры), хорошо перенося при этом охлаждение, высушивание и другие неблагоприятные воздействия. Широко распространен анабиоз и среди микроорганизмов. Наиболее стойки к высушиванию, охлаждению, нагреванию спорообразующие бактерии и микроскопические грибы. Споры сибиреязвенной палочки долгие годы не теряют жизнеспособности ни в сухой почве пустынь, ни в замерзшей почве арктической тундры. У многих организмов угнетение жизнедеятельности и ее почти полная остановка вошли в нормальный цикл развития (семена, споры, цисты). Типичным примером анабиоза при высушивании служит так называемая скрытая жизнь семян многих растений, которые могут в сухом состоянии сохранять всхожесть 50 лет и долее. Анабиоз у животных открыл Антони ван Левенгук в 1701 году. Беспозвоночные (гидры, черви, усоногие раки, водные и наземные моллюски, некоторые насекомые) и позвоночные (земноводные и пресмыкающиеся), впадая в анабиоз, могут терять 1/2 и даже 3/4 заключенной в их тканях воды. С анабиозом при замерзании имеет много общего зимняя спячка млекопитающих, а с анабиозом при обезвоживании – их летняя спячка. Явлением анабиоза при высушивании и охлаждении пользуются для изготовления сухих живых вакцин, для длительного сохранения культур бактерий, вирусов и клеток опухолей, для консервирования различных тканей и органов (кровь, хрящ, кость, сосуды и др.), необходимых для пересадки. Явление анабиоза приобретает особый интерес в связи с успехами в области хирургического вмешательства на сердце, легких, мозге, что зачастую требует охлаждения организма оперируемого. Это явление связывают также с перспективами освоения космического пространства – анабиоз повышает сопротивляемость организмов воздействию факторов космического полета. Его связывают и с достижениями в искусственном осеменении сельскохозяйственных животных (использование спермы ценных производителей, сохраненной при низких температурах).
3.27. Как велика скорость нервного импульса?
Нервный импульс – это волна возбуждения, распространяющаяся по нервному волокну и проявляющаяся в электрических, ионных, механических, термических и других изменениях. Нервный импульс обеспечивает передачу информации от периферических рецепторных окончаний к нервным центрам внутри центральной нервной системы и от них к эффекторам (органам, осуществляющим ответные реакции организма на раздражители). Нервный импульс возникает по закону «всё или ничего», то есть не зависит от силы и качества раздражителя и способен скачкообразно распространяться по нервному волокну со скоростью от 0,2 до 180 метров в секунду. Длительность нервного импульса и скорость его проведения зависят от температуры, диаметра и строения нервного волокна. В естественных условиях, как в периферических отделах нервной системы, так и внутри центральных отделов, по нервным волокнам непрерывно бегут серии нервных импульсов. Частота этих ритмических разрядов зависит от силы вызвавшего их раздражителя. При умеренной двигательной активности в двигательных нервных волокнах частота разряда составляет 50—100 импульсов в секунду; в большинстве чувствительных волокон она достигает 200 импульсов в секунду. Некоторые нервные клетки (например, вставочные нейроны спинного мозга) разряжаются с частотой до 1000–1500 импульсов в секунду.
3.28. Откуда взят хранящийся в Париже «эталон плодородия» почвы?
В 1900 году русский естествоиспытатель В. В. Докучаев прислал на Всемирную выставку в Париж вырезанный из ковыльной степи под Воронежем куб (1 x 1 x 1 метр) чернозема. Воронежский чернозем стал одним из главных экспонатов выставки, получил золотую медаль и был признан «царем почв». Впоследствии его определили как эталон плодородия почвы и поместили в Международную палату мер и весов в Париже, где он хранится и в настоящее время. Содержание гумуса (комплекса высокомолекулярных органических веществ, содержащего основные элементы питания растений) в этой почве достигает 14–16 процентов.
3.29. Какая страна выделила самую большую часть своей территории под национальные парки и заповедники?
Для защиты своей природы и экосистем Республика Коста-Рика выделила под национальные парки и заповедники 21 процент своей территории (10 700 из 51 100 квадратных километров) – больше (по относительной величине), чем любая другая страна мира.
3.30. Что такое Красная книга?
Красной книгой называют обобщающие списки редких и находящихся под угрозой исчезновения видов растений и животных. Эти списки содержат краткие документальные данные о биологии, распространении, причинах сокращения численности и исчезновения отдельных видов. Сбор информации для Красной книги начал Международный союз охраны природы и природных ресурсов (МСОП) в 1949 году, а в 1966 году вышли первые тома «Красной книги фактов» («Red Data Book»). В 1979 году в соответствующие тома Красной книги было включено: млекопитающих – 321 вид и подвид, птиц – 485, земноводных – 41, пресмыкающихся – 141, рыб – 194. В ряде стран (Австралия, США, Швеция, Германия, Япония) созданы национальные Красные книги. В СССР Красная книга учреждена в 1974 году (к 1983 году в ней было: млекопитающих – 94 вида и подвида, птиц – 80, земноводных – 9, пресмыкающихся – 37, рыб – 9, насекомых – 219, ракообразных – 2, моллюсков – 19, червей – 11). В Красную книгу внесено высших сосудистых растений – 681 вид, моховидных – 32, лишайников – 29, грибов – 20 видов. С 1983 года постановлением Совета Министров СССР «О Красной книге СССР» добывание (или сбор) любого вида животных и растений, занесенных в эту книгу, а также разорение гнезд или изъятие яиц, сбор плодов и семян можно было производить лишь в исключительных случаях и только с разрешения Госагропрома СССР.
В Красную книгу России (1988, 2000) – государственный перечень редких и исчезающих видов животных и растений, находящихся под охраной по всей территории страны, – включено 440 видов цветковых растений (из которых 36 процентов на грани исчезновения), 11 – голосеменных, 10 – папоротниковых, 22 – моховидных, 29 – лишайников, 17 – грибов, а также 435 видов и подвидов животных (в том числе 74 – млекопитающих, 126 – птиц, 21 – пресмыкающихся, 8 – земноводных, 50 – рыб и круглоротых, 96 – насекомых, 15 – кольчатых червей, 3 – ракообразных, 42 – моллюсков).
3.31. Как много на Земле национальных парков, заповедников, заказников и других охраняемых природных территорий?
По данным на 2004 год, на Земле имеется более 100 тысяч национальных парков, заповедников, заказников и других охраняемых природных территорий. Общая их площадь – 18,8 миллиона квадратных километров, то есть 12 процентов всей земной суши. Много это или мало? С одной стороны, это больше, чем суммарная площадь Канады, США и Германии. А с другой стороны, как утверждают некоторые биологи, если бы все государства мира договорились увеличить общую площадь заповедников и заказников Земли всего на 2,6 процента, удалось бы спасти две трети из 700 видов организмов, обреченных в настоящее время на вымирание.
3.32. Как много в России особо охраняемых природных территорий?
В 2002 году в России насчитывалось: 100 государственных природных заповедников общей площадью 335 тысяч квадратных километров (42 из них расположены в европейской части страны, остальные – в азиатской), 35 национальных парков общей площадью 69 тысяч квадратных километров, 40 природных парков (в отличие от национальных, находятся в ведении субъектов РФ) и около 3000 природных заказников (57 из них федерального значения).
3.33. Сколько леса осталось на нашей планете?
Международный институт мировых ресурсов совместно со Всемирным центром природоохранного мониторинга предпринял в 1990-е годы широкое исследование. С помощью самых современных методик получена карта состояния лесного массива планеты за последние 8 тысяч лет. Оказалось, что за этот период под поля, пастбища, фермы, поселения была сведена почти половина некогда существовавших лесов. Из оставшихся лишь 22 процента состоят из естественных экосистем, остальные сильно изменены последствиями человеческой деятельности. Лучше всего сохранились так называемые бореальные леса – широкий пояс хвойных деревьев между арктической тундрой и лиственными лесами более теплой зоны умеренного климата. К ним относятся леса России, Скандинавии, Аляски и Канады. Они остались в неприкосновенности благодаря суровому климату, долгим зимам и скудным почвам в зоне их произрастания – все эти условия не слишком способствовали развитию сельского хозяйства. Кроме того, бореальные леса растут очень медленно, разбросаны на большой территории и не представляют особого интереса для лесозаготовок. Около 70 процентов сохранившихся на Земле неосвоенных лесов находятся на территории трех стран: России (26 процентов), Канады и Бразилии (44 процента совместно).
3.34. Кто такие убиквисты?
Термин «убиквисты» (от лат. ubique – повсюду, везде) обозначает виды животных и растений, способных нормально развиваться в самых разных условиях окружающей среды. Обладая очень широкой экологической амплитудой, убиквисты могут существовать почти при любых климатических условиях, разной солености воды, в несходных местах обитаниях. Например, тростник обыкновенный обитает в водоемах и на суше, нередко в местах с глубоко залегающими грунтовыми водами (даже при сильном их засолении), на глинистом и песчаном грунте, от тропиков до Арктики; сосна обыкновенная растет на болотах, известняках, песках и глинистых почвах; волк и лисица обыкновенная распространены в тундрах, лесах, степях, полупустынях, а иногда и в пустынях. Особенно многочисленны и хорошо выражены убиквисты в водной среде (например, многие водные простейшие, коловратки, десмидиевые и диатомовые водоросли).
3.35. Сколько земной поверхности нужно на удовлетворение всех потребностей одного человека?
«Жилплощадь» на Земле нужна каждому человеку не только для размещения своего бренного тела, но и для выращивания пищи, сырья для бумажной промышленности, для добычи полезных ископаемых, захоронения отходов и многого другого. По оценкам специалистов, в среднем на удовлетворение всех потребностей используется: для жителя США – 12,2 гектара поверхности Земли, для европейца – 6,3 гектара, для жителя Бурунди – всего 1,5 гектара.
3.36. Какую профессию считают в США самой престижной?
В ежегодно публикуемом в США «Справочнике рейтинга профессий» на первое место по престижности в 2002 году вышла специальность биолог, вытеснив финансового аналитика. При расчете рейтинга учитывают размер зарплаты, степень стресса на работе, степень независимости от начальства, спрос на рынке труда и опасность лишиться работы.
3.37. Почему сухой сахар никогда не плесневеет?
Плесени (пушистые или бархатистые налеты на пищевых продуктах, вызывающие их порчу) образуются особыми микроорганизмами – споро-ношениями так называемых плесневых грибов. Грибные нити пронизывают поверхностный слой продукта и, выделяя соответствующие ферменты, разрушают его. В нормальных условиях сахар имеет очень низкое содержание воды (около 0,02 процента) и в то же время способен очень быстро впитывать внешнюю влагу. Потому он обезвоживает (и тем самым убивает) попавшие на его поверхность микроорганизмы быстрее, чем они успевают проникнуть в него и образовать плесень. Низкое влагосодержание сахара препятствует также и химическим изменениям, которые могут вызвать его порчу. Если же сахар увлажнить (или достаточно долго выдержать в атмосфере высокой влажности), он очень скоро заплесневеет и испортится. Таким образом, чтобы обеспечить возможность длительного (практически неограниченно долгого) хранения сахара, следует просто держать его в герметичной (плотно закрытой) емкости и не подвергать резким перепадам температур.
3.38. Чему равен верхний предел температуры, при которой способны жить микроорганизмы?
Подавляющее большинство микроорганизмов погибает при нагреве до 50–70 градусов по Цельсию, при более высоких температурах способны жить лишь так называемые термофильные бактерии. В настоящее время известны (обнаружены у берегов Италии) такие бактерии, живущие при 113 градусах; на сегодня это абсолютный рекорд. Однако ученые предполагают, что естественный предел жизни – это 130–150 градусов (речь идет о микроорганизмах в активном состоянии; когда бактерии превращаются в споры, они выдерживают и больше).
3.39. Чем медная кухонная посуда лучше стальной?
Одно из главных преимуществ медной кухонной посуды над стальной обусловлено тем, что медь убивает микробов. Как утверждает Билл Кивил из Университета Саутгемптона (Англия), опыты показывают, что кишечная палочка выживает на нержавеющей стали 35 дней, а на меди – менее 14 часов.
3.40. Сколько всего вирусов?
Вирусами называют внеклеточные формы жизни, способные проникать в определенные живые клетки и размножаться только внутри них. Вирусы являются внутриклеточными паразитами на генетическом уровне. Впервые их (вирус табачной мозаики) открыл в 1892 году Д. И. Ивановский (1864–1920). В настоящее время науке известно около 4 тысяч видов вирусов, а общее их количество, по оценкам микробиологов, приблизительно 400 тысяч.
3.41. Где больше бактерий – в океане или в городской канализации?
По данным английского микробиолога Томаса Кертиса, миллилитр океанской воды содержит в среднем 160 видов бактерий, грамм почвы – от 6400 до 38 000 видов, а миллилитр сточных вод из городской канализации, как ни странно, – всего около 70 видов.
3.42. Когда и как впервые было применено бактериологическое оружие?
В 1347 году во время осады татарами генуэзского города Кафы (нынешней Феодосии) на юго-восточном побережье Крыма в лагере осаждающих возникла эпидемия чумы. Прежде чем снять осаду, татары впервые в истории применили то, что сегодня назвали бы бактериологическим оружием: с помощью метательных орудий они забросали крепость трупами умерших от чумы. Последствия оказались ужасающими. В том же году прибывший из Кафы в порт Мессина на Сицилии корабль занес «черную смерть» в Европу. К 1350 году жертвой эпидемии стал каждый третий из 35,5-миллионного населения тогдашней Центральной и Западной Европы.
3.43. За какую «зеленую революцию» получил Нобелевскую премию мира Норман Борлоуг?
В середине XX века в сельском хозяйстве использовалось огромное количество минеральных удобрений, но существующие сорта растений не могли эффективно трансформировать их в урожай зерна. Из-за высоких концентраций питательных веществ в почве злаки быстро росли, набирали зеленую массу, а затем полегали, что существенно снижало намолоты. При этом индекс урожая (отношение веса зерна к общему весу наземной массы) был значительно ниже 50 процентов, то есть основным продуктом оказывались солома и листья (даже в пересчете на сухое вещество). Для борьбы с полеганием американский селекционер Норман Эрнест Борлоуг, работавший в Международном центре по улучшению сортов кукурузы и пшеницы (Мехико), предложил использовать растения с коротким стеблем. Признак короткого стебля достаточно просто контролируется генетически и легко передается через гибридизацию. Полученные Борлоугом полукарликовые сорта также формируют большую наземную массу, но уже за счет высокой кустистости, при этом не полегают и дают хороший урожай с индексом около 50 процентов. Кроме того, эти сорта обеспечивают более эффективное использование удобрений. Растения обычных сортов вначале накапливают соединения азота в зеленой массе, а затем после цветения переносят их в зерновки. Коротко-стебельные сорта отличаются тем, что восстанавливают и переносят азот до тех пор, пока не закончится налив семян. Усвоение ими азота из почвы продолжается много дольше и приводит к большей продуктивности. Благодаря «зеленой революции» Мексика за 15 лет увеличила производство пшеницы в три раза (на аналогичный прирост Европе потребовалось 150 лет) и из крупнейшего импортера превратилась в экспортера зерна.