Помоги проекту - поделись книгой:
О чем эта книга
image name = "note" href="#image2.png"
Жизнь на лабораторном столе
Слово «биология» составлено из двух греческих слов. «Биос» означает жизнь, а «логос» – наука. Таким образом, биология – это наука о жизни. В задачу биологии входит изучение всех живых организмов и всех проявлений жизни.
Первобытные люди уже нескодько миллионов лет назад обладали некоторыми биологическими знаниями. В первую очередь их, конечно, интересовали съедобные растения и животные, а так же опасные организмы. Одни обеспечивали людей пищей, другие нередко угрожали их жизни, так как среди обычных растений и грибов встречается немало ядовитых. Не меньшую опасность представляли животные. Среди них было много крупных опасных хищников и мелких, но ядовитых созданий: змей, пауков, скорпионов и насекомых. Их нужно было не только знать «в лицо», но узнавать по голосу, запаху, по следам. Нужно было знать их повадки, места обитания и многое другое.
Не остались незамеченными и некоторые из тех организмов, от которых жизнь человека никак не зависела, но которые чем–то обращали на себя внимание. Как было не заслушаться поющим соловьем, не восхититься красивой бабочкой, ярким цветком или его неповторимым ароматом. Обо всем этом первобытные люди знали задолго до развития у них речи.
Несмотря на массу сведений о живой природе, которыми владели люди еще в доисторические времена, биология как наука возникла довольно поздно, всего несколько столетий тому назад: слишком многообразна живая природа и слишком сложны законы, существующие в мире живой природы. Да и самих объектов живой природы – живых организмов – несметное число.
При своем зарождении биология была чисто описательной наукой. Ученые постепенно знакомились с различными живыми организмами и описывали новые обнаруженные людьми растения и животных. Конечно, описывались в первую очередь те организмы, которые чаще других попадались людям на глаза или чем–то особым привлекли их внимание.
Нужно сказать, что процесс описания всех обитающих на Земле видов до сих пор не завершен. Живых организмов слишком много, и каждый год ученые обнаруживают всё новые виды. Чаще всего это очень небольшие или просто крохотные организмы. Однако до сих пор не исключена возможность обнаружения новых крупных растений и животных.
За Последние 100–200 лет было сделано несколько таких открытий. Лишь в середине XIX века в Южной Америке было открыто гигантское водное растение – виктория регия с листьями, диаметр которых превышает 2 метра. Листья растения, выращенного в оранжерее Ленинградского ботанического сада, выдержали вес взрослого человека и не утонули. Только в начале XX века в джунглях Африки обнаружили окапи – лесного жирафа.
Особенно много неведомых науке существ обитает в глубинах океана. Яркий пример тому – латимерия – рыба из подкласса кистепёрых, который считался полностью вымершим еще 300 миллионов лет назад. Лишь в 1939 году удалось увидеть первую латимерию, но потребовалось еще 13 лет, чтобы выяснить, где обитают эти крупные, почти двухметровые, рыбы. Причем выяснилось, что живут они не в каких–то страшно глубоких впадинах, а всего лишь на глубине 150–400 метров.
image name = "note" href="#image3.png"
Пока трудно сказать, сколько еще видов живых организмов скрывается от глаз ученых на нашей планете, но ясно, что и в будущем биологов ожидает масса открытий.
Что такое жизнь?
Что такое жизнь? Кто такие живые существа? Чем они отличаются от неживых объектов? На первый взгляд эти вопросы могут показаться пустяковыми. Однако попробуйте ответить на них, и вы увидите, что это совсем не просто. Во всяком случае, никто из ученых не смог дать такого определения слову «жизнь», которое бы удовлетворило всех остальных биологов.
Это, в общем–то, и неудивительно. На самом деле часто бывает так, что на самые, казалось бы, простые вопросы трудно дать исчерпывающий ответ. Ну, например, чем отличаются кошки от собак? Встретив на улице четвероногое существо, даже двухлетний малыш правильно назовет его «кисой» или «авой». Да что там человеческие дети! С этим справлшотся даже звери. Уошу, первый шимпанзенок, которого удалось научить жестовому языку глухонемых, увидев в журнале фотографию тигра, уверено прокомментировала: «Кошка»!
Совершенно очевидно, что никто из читателей этой книги кошку с собакой не спутает. Но придумайте, как объяснить инопланетянину, чем отличаются кошки от собак, чтобы он ни разу их не спутал, и вы поймете, как это трудно.
Вот почему в этой книге вы не найдете ответа на вопросы, поставленные в начале данного раздела. Вы просто познакомитесь с некоторыми наиболее важными свойствами живого. Начнем с того, что все живые организмы построены из клеток. Вы и сами можете в этом убедиться, но для этого нужно иметь хотя бы простейший микроскоп и уметь приготавливать микропрепараты. Итак, клеточное строение – признак, присущий всему живому. Правда, почти из всех правил в биологии есть исключения, и правило, что все живое состоит из клеток, верно только при условии, что вирусы мы живыми не считаем. Ведь вирусы, как вы прочитаете дальше, – это всего лишь молекулы нуклеиновой кислоты в оболочке из молекул белка. Если же не отказывать вирусам в праве считаться живыми, то получается, что есть и бесклеточные формы жизни.
image name = "note" href="#image4.png"
Второе важное свойство жизни: ни один организм не может существовать без постоянного взаимодействия с окружающей средой. Из нее он должен регулярно получать необходимые ему вещества, в том числе кислород, пищу и воду, а для некоторых организмов еще и энергию солнечных лучей. Полученные извне вещества и энергия перерабатываются и используются организмом, а всё ненужное, в том числе излишки тепла, должны своевременно выводиться из организма. Совокупность этих сложных многоступенчатых процессов называется обменом веществ и энергии. Обмен со средой – характерная черта любого организма.
Чтобы осуществлялся обмен со средой, чтобы живые существа могли находить пищу, воду, тепло или прохладу и многое другое, что может быть необходимо их организму, они должны обладать чувствительностью, иметь специальные устройства, позволяющие им получать информацию об окружающей среде и, конечно, о том, что происходит в их организме. Ведь иначе они не могли бы «узнать», что требуется организму в данный момент и вообще в течение жизни.
image name = "note" href="#image5.png"
Поскольку живые организмы не вечны, и тем более, что среди них очень развита способность поедать друг друга, их существование на Земле возможно лишь благодаря способности размножаться.
Живые организмы не остаются неизменными на протяжении жизни. В начале своего существования они бывают маленькими, но постепенно растут, увеличиваясь в размерах. Новорожденному ребенку нужно почти два десятка лет, чтобы достичь размера взрослых людей. Рост – тоже важное свойство живых организмов.
Вы, конечно, замечали, что растения, животные и люди не просто увеличиваются в размерах, как воздушный шарик, они при этом изменяются. Например, бабочка откладывает на листьях крапивы яйца, из которых вылупляются маленькие червеобразные существа, которые растут, превращаясь в гусениц, а потом окукливаются, и только спустя некоторое время из куколок выходят красавицы бабочки. Изменение внешнего и внутреннего строения, поведения и других особенностей организма в процессе его роста называется развитием. Значит, еще одно свойство всего живого – способность к развитию.
image name = "note" href="#image6.png"
Никого не удивляет, что из отложенных бабочкой–крапивницей яиц в конце концов вырастут другие бабочки–крапивницы, а из гусиных яиц вылупиться могут только гусята. Конечно, скажете вы, дети наследуют признаки своих родителей. Однако наследуемость эта не абсолютна. Например, у моего белолобого попугая появилась дочь с черным пятнышком, как с кляксой, на белоснежном лбу. Эта способность потомков отличаться от родителей называется изменчивостью. Интересно, что все дети этой попугаихи появлялись на свет с кляксой на лбу. Наследственность и изменчивость – это тоже важнейшие признаки живых организмов.
Это, конечно, неполный перечень всех признаков живого организма. Далее я расскажу о них более подробно, однако и там вы не найдете исчерпывающих сведений о признаках всего живого. Для того чтобы полностью описать, что такое жизнь, потребовалось бы много тысяч книг такого же объема, как эта. Однако самые главные свойства жизни: клеточное строение, обмен веществ и энергии, чувствительность, способность размножаться, расти и развиваться и связанные с размножением наследственность и изменчивость – вы уже знаете. Для начала очень даже неплохо.
image name = "note" href="#image7.png"
Букет профессий
Жизнь настолько многообразна, что один человек, один ученый не может заниматься изучением всех ее сторон. Представители других наук в период их зарождения занимались ограниченным кругом вопросов. Например, астрономы изучали движение всех видимых простым глазом светил. Их на нашем небе не так уж много. Алхимики, хотя и делали интересные открытия в различных областях химии, но их исследования были направлены на поиски философского камня, иными словами, на превращение разных веществ б золото и на создание эликсира жизни, который должен был обеспечить им вечную молодость и бессмертие. Другое дело биология – здесь заниматься сразу всем просто невозможно.
Традиционно считается, что биология делится на зоологию и ботанику. Хотя такие науки действительно существуют, но сегодня они далеко не охватывают все разделы биологии. Лет 200–300 назад биология стала дробиться на отдельные дисциплины. Из зоологии выделились: орнитология – наука, изучающая птиц, ихтиология – наука о рыбах, герпетология – наука о пресмыкающихся, энтомология, изучающая насекомых. Это дробление зоологии продолжается и до наших дней. Сегодня редкий ученый занимается изучением целого класса животных. Чаще его интересы ограничиваются изучением какого–то отряда, семейства или даже еще более мелкой группы животных. Сходные процессы происходят и с ботаниками.
Создание и усовершенствование микроскопа позволило открыть невидимые невооруженным глазом микроскопические организмы и дало толчок к появлению новых наук: микробиологии, изучающей бактерий, и протозоологии, изучающей простейших.
Перечисленные выше науки занимаются изучением определенной группы организмов. Дальнейшее дробление биологии происходило не по линии, разделяющей разные группы, а в зависимости от того, что именно у этих организмов изучается. Так появилась анатомия – наука о строении животных и растений, и физиология – наука о функциях органов тела живых организмов. Позже из анатомии выделились гистология – наука, изучающая ткани организма, и цитология – наука о его клетках, изучающая как их строение, так и функции. Происходит не только деление, но и слияние наук. В современной биологии много «гибридных» отраслей: биофизика, биохимия, молекулярная биология...
Ряд биологических наук изучает развитие организмов: эмбриология – зародышевое развитие; эволюционное учение – причины и механизмы эволюционного развития жизни.
Целый ряд биологических наук посвящен человеку. В первую очередь это медицина, наука о человеческих болезнях, и ее раздел – гигиена, наука о предотвращении болезней.
Биологи занимаются и изучением поведения живых организмов. Эта наука называется этологией. А экология изучает взаимодействие живых организмов между собой и с окружающей средой. И, наконец, нужно упомянуть еще одну из важных биологических наук, науку о закономерностях наследственности и изменчивости признаков живых организмов – генетику.
Не забудьте, что перечисленные здесь науки, при всей их важности, являются лишь малой частью огромного «веера» биологических наук. Кое–что о достижениях этих наук вы узнаете из этой книги.
Рождение наук непредсказуемо
Чаще всего естественный процесс накопления знаний в конце концов приводит к развитию новой науки, но нередко сама жизнь толкает ученых на ее создание. Приведу лишь один пример рождения такой науки. Толчок к ее возникновению дала Вторая мировая война.
Крупнейший корабль британского флота линкор «Роял–Ок» был потоплен немецкой субмариной не где–нибудь, а в собственном «доме», в святая святых британского флота – в главной военно–морской базе Скапафлоу.
База эта находится на Оркнейских островах у северного побережья Шотландии. Осуществить дерзкую операцию помогли немецкие акустики. Осторожно подобравшись ко входу в гавань, лодка дождалась английского транспортного судна, возвращающегося на базу. Внимательно вслушиваясь в шум его машин и повторяя все маневры транспорта, подводная лодка пробралась в гавань и, выпустив торпеды, ушла в море, воспользовавшись растерянностью англичан.
После этой трагедии командование частей береговой охраны англо–американских союзников постоянно находилось в нервном напряжении, уверенное, что с наступлением темноты на них в любую минуту могут напасть вражеские подводные лодки и миноносцы.
image name = "note" href="#image8.png"
До начала Второй мировой войны биологи считали подводный мир миром безмолвия. Они были уверены, что подводные обитатели лишены органов слуха, а потому и сами не издают никаких звуков. Правда, позже они заметили, что обитатели «мира безмолвия» – очень шумные существа. Однако военные гидроакустики знали о них до обидного мало. В те годы обнаружить подводную лодку можно было, только прислушиваясь к шумам подводного мира. Поэтому разобраться в биологических шумах моря оказалось важнее, чем думали до войны. Это отчетливо ощутило командование англо–американского флота.
Происхождение многих шумов, возникавших в наушниках гидрофонов, было трудно определить. Нередко звуки, производимые стаей рыб, принимали за шум судовых двигателей. Сколько раз расшумевшиеся косяки рыб давали повод для объявления боевой тревоги. Ложные тревоги чаще всего случались в сумерках. В это время многие рыбы поднимаются из глубин и крупными стаями подходят к берегам. Нередко большая стая рыб производит такую какофонию звуков, что способна заглушить даже шумы судов. Акустики считали, что в море вражеские суда. Наибольшую известность получил переполох в Чесапикском заливе на восточном побережье США весной 1942 года. Американские гидроакустики услышали сильный подводный шум.
Только работа двигателей множества подводных лодок могла вызвать такую акустическую бурю! Немедленно была дана команда всем подразделениям приготовиться к бою с немецким десантом. Но ни одной подводной лодки так и не появилось.
Чтобы покончить с ложными тревогами, пришлось призвать на флот биологов. Их исследования, проводившиеся в годы войны, заложили хорошую основу новой науки – биоакустики.
От хаоса к порядку
image name = "note" href="#image9.png"
«Лестница существ»
Сегодня учеными описано около 2 миллионов видов животных и около 400 тысяч видов растений. Чтобы можно было ориентироваться в этом множестве живых организмов, ученые старались как–то объединить их в естественные группы похожих или родственных организмов, то есть животных, имеющих родственное происхождение. Древнегреческий ученый Аристотель (384–322 до н.э.) был первым, кто разработал теорию развития природы, отразив в ней постепенный переход от неживых неорганических тел к живым организмам и дальнейшее развитие этих организмов. Он считал, что в основе этого процесса лежит таинственное внутреннее побуждение, якобы изначально присущее всем живым существам, их стремление добиваться более сложной и более совершенной организации, то есть «стремление природы к изменению от простого и несовершенного к сложному и совершенному». Этот подробный рассказ о развитии природы, о том, как живые организмы изменяясь, «поднимались вверх», он назвал «лестницей природы» и на ее верхнюю ступеньку поставил человека.
image name = "note" href="#image10.png"
Поделиться книгой: