День биологического многообразия. Какую рыбу человек использует как живой прибор слежения за чистой водой

День биологического многообразия

Разделы: Биология

Гейм 1 “Дальше, дальше”

За одну минуту команда должна дать больше правильных ответов.

Личинка лягушки (Головастик)
В какой части сердца земноводных смешанная кровь? (Желудочек)
Органы дыхания земноводных? (Легкие, кожа)
Особые мешки лягушки, усиливающие звук? (Резонатор)
Какое позвоночное животное первым побывало в космосе? (Озерная лягушка)
Что означает слово “Амфибия”. (Ведущие двойной образ жизни)
Что позволяет лягушкам-квакшам лазят по деревьям? (Присоски)
Хвостатое земноводное, напоминающее ящерицу. (Тритон)
Процесс восстановления утраченной части тела. (Регенерация)

Самая крупная змея. (Анаконда)
Подвижное сочленение конечностей. (Сустав)
Сколько кругов кровообращения у пресмыкающихся. (Два)
Органы дыхания пресмыкающихся? (Легкие)
Каких ящериц принимают за змей? (Веретеница, желтопузик)
Ядовитая змея с капюшоном? (Кобра)
Живут только там, где есть вода. (Земноводные)
Живут совершенно в сухих местах. (Пресмыкающиеся)
Трехкамерное сердце, желудочек без перегородки. (Земноводные)
Трехкамерное сердце, в желудочке неполная перегородк.а (Пресмыкающиеся)
Кожа покрыта роговыми чешуйками. (Пресмыкающиеся)
Кожа тонкая гладкая с железами. (Земноводные)
В дыхании важную роль играет кожа. (Земноводные)
Какая трава самая высокая. (Бамбук)
Какое дерево самое высокое. (Эвкалипт)
Какой злак самый сладкий. (Сахарный тростник)
Что развивается из цветка. (Плод)
Какое вещество окрашивает листья в зеленый цвет. (Хлорофилл)
Как называется взаимовыгодное сожительство организмов. (Симбиоз)

Плод картофеля. (Ягода)
Морская капуста. (Ламинария)
Как называется плод капусты. (Стручок)
Растение “цветок солнца”. (Подсолнечник)
Злак хлебный растущий в воде. (Рис)
Какое растение шагает по стене. (Плющ)
Из древесины какого дерева получают спички. (Осина)
Древесина для музыкальных инструментов. (Ель)
Почему у ели, хвоинки до самой земле. (Теневыносливое)
Растение питается насекомыми. (Росянка)
Земляной орех. (Арахис)
Самый толстый стебель. (Баобаб)
Самый большой цветок в мире. (Раффлезия Ариольда)
Почему цветок Раффлезия пахнет тухлым мясом. (Опыляется мухами)
Древесина для кораблестроения. (Сосна)
Летучие мыши и дельфины ориентируются в темноте, какое физическое явление лежит в основе этой способности? (Эхолокация)
В чем выигрывает нахохлившаяся птица. (Воздух между крыльями сохраняет тепло)
Чем объяснить “любовь” буйвола к грязи. (С грязью счищает паразитов)

Почему говорят, что лягушки при питании, глотают пишу при помощи глаз. (Лягушки опуская глаза, с помощью мышц, проталкивают пищу)
Какая рыба водится в трех океанах. (Карюшка – Атлант., Тихий, Сев-Лед.,)
Какая хищная рыба – домососед, предпочитающий держаться в глубоких ямах и омутах. (Сом)
Какая рыба самая маленькая. (Бычок – пандочка)
У каких пресноводных рыб пасть похожа на бульдожью (собачью)? (Пираньи)

Гейм 2 “Заморочки из бочки”

Называют № вопроса из бочки учащиеся.

Про каких животных можно сказать, что они вылезают из кожи? (Змеи)
Каким образом гремучие змеи обнаруживают свою жертву? (На голове орган воспринимающий тепло)
Где установлены памятники лягушкам? (В Собборне, Франция. Токийский университет, Япония. В Бостоне)
В лесу произрастала много папоротников, после вырубки леса они исчезли, почему? (Тенелюбив, влаголюбив)
Лишайники хорошо распространены в природе, но почти не встречаются в городах. Почему? (Лишайники индикаторы чистоты воздуха, они гибнут от загрязнения)

Гейм 3 “Темная лошадка”

Глаза какого животного могут смотреть в разные стороны независимо друг от друга? (Хамелеон)
У какой ящерицы язык длиннее тела? (Хамелеон)
Что вреднее для растений – избыток или недостаток удобрений? (Избыток нарушает нормальную жизнедеятельность клеток)
Почему после прополки нельзя слишком резко выдергивать сорняки из земли? (Стебли отрываются, а на корневищах из почек разовьются новые побеги)
Какая рыба спит в пузыре из собственной слизи? (Рыба попугай)
Какая рыба при опасности раздувается и превращается в колючий шар? (Рыбы-ежи, рыбы собаки)
Какая рыба питается летающими насекомыми, сбивая их струей? (Брызгун)
Может ли дышать рыба носом? (Нет, нос – обоняние, чувствует запахи)
Каких рыб называют “акулами, расплющенные катком”? Почему? (Скатов, имеют блинообразную форму)
Из печени какой рыбы получают рыбий жир, богатый витамином? (Треска)

Хрящ какой рыбы использует медицина для лечения опухоли? (Акулы)
Для чего употребляют черную икру в медицине? (Восстановление сил, повышение гемоглобина)
При перегонке сланцев, богатых остатками ископаемых рыб, получают ихтиол – черную сиропообразную жидкость, как ее используют? (Противовоспалительное средство)
Почему рыбы спят с открытыми глазами? (Нет век)
Каких рыб называют “красными”, хотя мясо у них белое, а икра черная (Осетровых - красная - ценная)?
Какую рыбу человек использует как живой прибор слежения за чистой водой? (Форель).
Какая морская рыба напоминает шахматную фигуру? (Конек морской)
Где в России традиционно ловят акул? (Баренцево море).
Почему рыбы не погибают в замерзших водоемах? (Большая плотность воды при t +4С на дне самая тяжелая вода и самая теплая)
Для чего слону такие большие уши? (Охлаждение крови)
Почему на севере животные в основном крупных размеров, но уши, хвост, ноги небольших размеров (Маленькая поверхность тела меньше теплоотдача)

Почему зайца называют косым? (В организме алкоголь)
Какие животные акклиматизированы в Бабаюртовском районе? (Енот полоскун, енотовидная собака, ондатра, фазан: рыбы белый Самур, толстолобик).
Почему у грызунов резцы при питании не уменьшаются в размерах? (Постоянно растут).
У каких животных есть мимические мышцы, а значит и мимика? (Приматы)

Гейм 4: “Гонка за лидером”

Определите, о каком классе животных идет речь

Трудно назвать другую группу животных, которая вызывала бы у человека такое чувство настороженного интереса и, пожалуй, даже некоторого соединения страха как… (Пресмыкающиеся)
Многие из них весьма голосисты. Но выглядят в основном жутковато: одни скользкие до омерзения, другие с бородавками. В природе очень полезны, но у человека этот класс симпатии не вызывает. (Земноводные)
Живет 2000 лет, в воде ствол не гниет, а только чернеет и становится крепче. Из него делают бочки и паркет. (Дуб) Звонок другу: Пушкин писал, что на нем сидит Русалка.

Всегда зеленое или голубое. Делают из него музыкальные инструменты. На нем птицы зимой высиживают птенцов. (Ель)
Теневыносливо, всегда сыро и темно, много лишайников. Мох кукушкин лен образует густые заросли. Какие проблемы могут возникнуть, если бы отдельные растения находились на большом расстоянии друг от друга? (Мох – двудомное растение проблема размножения)
Летом в водоемах вода “цветет”. Избыточное размножение одноклеточных водорослей. Какие условия, вероятнее всего могут вызвать этот процесс? Каковы могут быть его последствия для водоема? (Избыточное размножение – обилие свете и тепла. Последствия – загнивание растений, гибель рыб и других растений)
Тело животного покрыто густыми короткими иглами. Под иглами бурая шерсть. Короткий хвост, в виде лопаточки покрыт иголками. Зверек размером 40 см, с тонким заостренным носом и маленьким ртом. (Ехидна)
Зверек живет в озерах и реках Бабаюртовского района. Нора на берегу, иногда многоярусная, вход под водой. В норе несколько камер гнездовых 2-3 запасных, что бы высыхать после долгого путешествия под водой. (Выхухоль)

В меню около ста животных и растительных блюд. Жуки водные, улитки, пиявки, раки, рыбы, лягушки, камыш, тростник, кувшинки. Добычу мнет и крошит. Самый крупный грызун. Внешний вид говорит о приспособленности к полуводному образу жизни: зимой выход из жилища всегда находится подо льдом. Основные типы жилищ хатки и норы. (Бобр)
В водоеме постоянный уровень воды они поддерживают за счет настоящих гидротехнических сооружений, которые возводят всей семьей. Когда стая опустилась… Деревья ломались под ее тяжестью, а цветущая земля оставалась голая пустыня; известны случаи, когда после этого погибали люди от голода. О ком речь? (Саранча насекомые)
Леснику предложили выбрать участок для постройки дома. Какой участок вы ему порекомендовали: еловый лес или березовый? (В березовом - светло просторно, тепло. В еловом - сумрачно, влажно, холодно)
Двое учеников выращивали герань. Один взял глиняный горшок, положил камушки, насыпал земля и посадил герань. Другой-использовал пластмассовую бутылку, насыпал землю и посадил герань. Уход был одинаковый. Но у первого герань зацвела, у второго – завела. Почему? (Сосуд первого ученика хорошо пропускал воздух, а также дренах (вода не застаивалась), у второго – корни не могли дышать).
В одном районе растения обрабатывали ядохимикатами. Позже, в местных реках исчезла форель, хотя для рыбы яды безвредны, почему же исчезла форель? (Яды уничтожили беспозвоночных – корм рыбы)
На плантацию моллюсков, мидий напали морские звезды, ныряльщики уничтожали морских звезд разрезая их на части. Плантация мидий была уничтожена, а звезд стало видимо-невидимо. Почему? (У звезд сильно развита регенерация)
Вы узнали, что в водоеме, недалеко от дома, водятся раки, где и как вы их будете ловить? (В водоеме с чистой водой. Ловить на заре, пока они не спрятались)
В открытом аквариуме были выставлены золотые монеты. В воде плавали рыбы, охраняя их. Что за рыбы? (Голодные пираньи)

Рыб растительноядных, питающихся побегами тростника используют для очистки каналов, водоемов от зарастания. Что за рыбы? (Белый амур, толстолобик)
Самая крупная представительница отряда, длина 2 метра, вес 850 кг, встречается очень редко, причисляют ее к исчезающим видам. Спина покрыта кожей, на которой, заметны, 7 продольных роговых гребней. Развивает скорость около 35 км в час. Живет в море. По суше передвигается медленно, но силу проявляет необыкновенную. Был случай, когда ее смогли остановить 12 рыбаков. Причина гибели их пластиковые пакеты, которых они принимают за медуз (кожистая черепаха).

Гейм 5 “Загадочный”

Отгадайте загадку, нужно сказать к какому отряду и классу относится животное

Живет спокойно, не спешит, На всякий случай носит щит, Под ним, не зная страха Гуляет ….. (Черепаха)
Нас везде всегда найдете И в лесу мы, и в болоте, На полянке, на опушке, Мы зеленые … (Лягушки)
Древесина крепка (Не хуже дубка)

Кора со смолкой, Листок иголкой, Только не колкой. (Лиственница)
На поляне иногда Вырастает борода. (Лишайник)
Сговорились Клим с Пахомом Жить совместно, одним домом Клим готовит соль, водицу, А Пахом – зерно, мучицу, Кто Клим, а кто Пахом? (Лишайник Клим – грибница, Пахом – водоросль)
На коре, на стенке Золотые пенки. (Лишайник золотянка)
Как определить возраст рыбы? (По чешце – полукольца)
Прибавляет по молодцу Каждый год по одному кольцу. (Дерево)
Живет в цащобе джунглей он, На пестрый шланг похож … (Питон)
За свободу дарит хвост Выход необычен, прост: Утрата не грозит бедой Ведь в скорее отрастет другой. (Ящерица)
Сидели до пары на ветках Детишки – голыми в беретках В срок с веток детки повскакали Свои беретки растеряли. (Желуди)
Игольчатый нарядец свой Девица скинет пред зимой И весь расстелет под собой Опять обрядится весной. (Лиственница)
У стройной лесной молодице Зелено-колкие ресницы И не красит их она – Такой природой рождена. (Сосна, хвойные)

Вот и осень наступила В раз листву позолотила И сверкают, как рубины Гроздья спелые … (Рябины)
По деревьям постучу – От недуга излечу. Без припарок и лекарства Хворь – болезнь лишу коварства. Я - лесов друг и приятель И целитель вечный… (Дятел)
Есть змеи стометровые, Зеленые, лиловые, Есть бурые, бардовые А капитану в море От них большое горе. (Водоросли)
Волшебная птица Под дубом гнездится. С зеленым пером, С широким крылом, А вместо малого птенца Сидит улитка в три кольца. (Папоротник)
Есть трава с загадкой С хищною посадкой, Комара и мушку Заманит в ловушку. (Росянка)
Замотано, закутано, Веревками запутано, Кто в избушку влезал? Кто хозяина связал? Да и кровь его сосет, Смерть не легкую несет. (Павилика)
С цветка на травинку, С листочка на былинку, Отталкиваясь ножками, Летает над дорожками. (Кузнечик)

Гейм 6 “Художественный”

Рот на подошве, мозоль на спине,

Рожки и глазки на пятке, Может ползти, по отвесной стене И в свежевскопанной грядке Скользкое тело, серебряный след Сладкие овощи ест на обед. (Слизень)

Природы милое творение,

Цветок, долины украшение, На миг взлелеянный весной, Безвестен ты в степи глухой. Скажи, зачем же ты алеешь, Росой заискрясь, пламенеешь И дышишь чем-то, как живым, Благоуханным и святым Ты для кого в степи широкой Ты для кого от сел далеко? (Опыление)

Любители лягушечьего пения,

Я понимаю ваше нетерпение. Уж спать пора, а их все нет и нет Но горевать и хмуриться – не след Сейчас у них глаза нальются кровью, Растянутся резиновые рты И все ночные звуки перекроет Мелодия волшебной красоты И всем лицом безжизненно спокойным Насторожится бледная луна И словно перезвоном колокольным Душа людская будет смущена… Пускай на них царевичи плюют, Пускай их глупый селезень проглотит, О боже, как на клюквенном болоте Лягушки без защитные поют. А. Решетов (“Свадебный концерт”)

Зяблик запел на березе лиловой

Вышел из черной земли чистотел Это не высказать будничным словом Снова, как в детстве, зяблик запел. Сначит, дано мне опять насладиться Дедовской, русской, прохладной весной Видеть, как мчатся пролетные птицы К старым гнездовьям, на север родной. В. Луговский. (По пению определяется заселение “квартиры”)

В даль минувшего ушли вы

Тундры, горы и холмы, И туманные разливы, Беспредельной Колымы. И несчетные станицы, Уток, чаек и гусей. И сверкающих на солнце Белоснежных лебедей. С. Бутурлин (“Много водоемов, луж, в которых много обильного корма – рачки, личинки”)

Глубоко в тайниках земли

Не видя ни дня, не видя света, Не видя яркой жизни лета, Растений семена легли. Работой их корней не слышной И рос и крепнул стебелек И, наконец, расцвел цветок, Блистая красотою пышной Чем питается проросток в земле? (Запас питательных веществ в семядолях или эндосперме)

Пускай грозят еще морозы,

Пусть по утрам на лужах лед, Не страшны поздние морозы Зима назад не повернет Растаял снег. С пригорка льется Вода с игривой быстротой, И солнцу радостно смеется В лицо цветочек золотой. Почему она цветет, когда еще снег и у нее нет листьев? (Корневище – запас питательных веществ с осени)

На пустырях и по дорогам

С соцветьем беленьким сорняк Но изучите его свойства, Быть может взгляните не так Кровотечение остановит, В Китае – он салат к столу Сорняк живуч – семян так много В плодах похожих на суму О каком растении речь? (Постущая сумка)

Из травы, с зеленой кочки

Раздается страшный звук, Будто рядом молоточки Выбивают тук – тук – тук! Будто к наковальне встал Очень ловкий человечек То в траве застрекотал Маленький кузнец – кузнечик. К какому классу он относится? (Насекомые)

Две антенны на макушке

А сама сидит в избушке, На себе ее везет, Очень медленно ползет. По дорожке вышли рожки Вы не будете бодать? Я потрогал их немножко, Рожки спрятались опять. (Улитка)

“Зеленая страница”.

С. МаршакЭта страница зеленого цвета Значит на ней постоянное лето Если бы здесь уместиться я мог, Я бы на этой странице прилег Бродят в траве золотые букашки Все голубые, как бирюза, Села, качаясь, на венчик ромашке Словно цветной самолет, стрекоза. Вот темно – красная божья коровка Спину свою разделив пополам Вскинула крылья прозрачные ловко И полетела по важным делам. Вот в одинаковых платьях как сестры, Бабочки сели в траву отдыхать То закрываются книжечкой пестрой То, раскрываясь, несутся опять О чем это свидетельствует? (О многообразии живой природы)

В саду, где по ночам лучится и дрожит

Луна сквозь локоны мимозы Ты видел ли поэт? – живой сапфир лежит Меж лепестков блаженной розы. Я тронул выпуклый, алеющий огонь Огонь цветка, и жук священный Тяжелый гладкий жук мне выпал на ладонь Казалось камень драгоценный В саду, где кипарис, как черный звездочет, Стоит над лунною поляной, Где соловьиный звон всю ночь течет, течет – Кто, кто любезен розе рдяной? (Жук)

Когда ты входишь в лес, душистый и прохладный

Средь пятен солнечных и строгой тишины Встречает грудь твою так радостно и жадно Дыханье влажных трав и аромат сосны. Нога твоя скользит по россыпи иголок Или шуршит травой, роняя капли рос, А сумрачный навес широкопалых елок Сплелся с листвой ольхи и молодых берез. То духотой пахнет, то прошлогодней прелью То запахом грибным у срубленного пня Зальется иволга короткой четкой трелью И ветер прошумит в сухой истоме дня. Привет тебе, приют свободы и покоя Родного края не прихотливый лес! Ты полон свежести и все в тебе живое И столько у тебя загадок и чудес Ты испокон веков сдружился с человеком Берет он для себя от щедрости твоей Грибы и ягоды по солнечным просекам, И пищу, и жилье, и мачты кораблей Здесь в зарослях лесных, где все для сердца мило Где чистым воздухом так сладостно дышать Есть в травах и цветах целительная сила Для всех, умеющих их тайну разгадать.

“Жуки”. В.Берестов Ну какое детство без жуков Их следы как вышитые строчки Из-под плотных темных пиджаков Светлых крыльев легкие сорочки. Чудо как хорош гудящий звук Звук блаженный песенки полетной Жалко, что летать не любит жук Жалко, что жужжит он не охотно. На автомобильчик он похож 77777 движет как чудовище И блестит как дорогая брошь Сам себе разбойник, сам сокровище. У жука ужасно важный вид Ух какой он взрослый и усатый Жутко занят, страшно деловит Жук из наших рук бежит куда то Тот как желудь. Это как орех. Вот рога оленьи, носорожьи Майский жук летает лучше всех Но дороже всех коровка божья У коровок божьих кофточки в горошек Попроси и полетят прямо из ладошек.

Гейм 7 “Верно-неверно”

Школьники должны ответить: да (верно), нет (неверно).

У земноводных постоянная температура тела (нет).
Земноводные живут в воде и на суше (да).
Сердце земноводных двухкамерное (нет).
Личинки земноводных дышат легкими (нет).
Земноводные размножаются на суше (нет).
Амфибии гермафродиты (нет).
Взрослые земноводные хищники (да).
Лягушки ловят добычу, выбрасывая липкий язык (да).
Земноводные имеют два круга кровообращения (да).
Земноводные первыми “встали на ноги” и изобрели суставы (да).
Земноводные приобрели третье веко (да).

Гейм 8 “Любознательный”

Четвертый лишний

Уж – желтопузик – удав – кобра.
Хамелеон – черепаха – крокодил – тритон.
Гадюка – желтопузик – веретеница – агама.
Береза
Риччия – кукушкин лен – хвощ – сфагнум.
Спирогира – хлорелла – ламинария – улотрикс.
Соболь – волк – медведь – сова.
Осел – верблюд – сорокопут – дельфин.
Орел – лунь – чайка – беркут.
Рак – паук – жук – крот.

Гейм 9 Поиграем в прятки

“Найди меня”

1. Вдали от леса костер

2. А ночка темная и леденящие осадки падали активно

3. Легко искать снежного альбатроса

4. Кто очень строгий? Учитель литературы иязыка

5. Кто испугал тебя

6. С к о л ь к о з е л е н и у ж и л о г о д о м а?

7. М ы ш ь е м о д е ж д у

8. П о л Е в р о п ы м ы п р о ш д и

9. М е д в е д ь п ч е л к а с о б р а л а н а м с т о б о ю п р и н е с л а

10 П о д б е л у х а т ы р о с.

Гейм 10 “Перевертыши” “Странные слова”

Рыбы

Алука – акула

Талупс – палтус

Губела – белуга

Щел – лещ

Унокь – окунь

Хечонь – чехонь

Тескар – треска

Натарь – тарань

Куща – щука

Ксат – скат

Млекопитающие

Сарык - крыса

Тено – енот

Окран – норка

Сукното – утконос

Курегун - кенгуру

Азац - заяц

Еноль – олень

Ранес - серна

Хлок - волк

Тик - кит

Подведение итогов и вручение наград.

Поделиться страницей:

xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai

Изобретения человека, всего лишь плагиат у природы | Земля

За тысячелетия до того, как начались первые «разборки» за патент на изобретения, люди занимались своеобразным плагиатом. В наше время изобретения и открытия делят на 89 классов, охватывающих все области техники и производства. А в «патентной библиотеке» природы есть «изобретения», относящиеся ко всем из них.

Учиться у природы

Репейник и застежка-«липучка» действуют по одному принципу

Человек научился всему что имеет, позаимствовав у природы множество оригинальных и необычных идей. Она создала свои творения с максимальной эффективностью. Их отличают безупречная точность и экономия ресурсов. По принципу работы крыльев насекомых созданы ветряные мельницы. Наблюдая, как паук плетет паутину, человек научился делать сети. А жители островов Тробриан до сих пор используют паутину гигантских лесных пауков как рыболовную снасть.

Люди переняли у животных такой прием охоты, как засада. Самый знаменитый хищник земной флоры – венерина мухоловка подсказала идею капкана. Греческие амфоры изготавливались в форме яйца, а первые тараны точно воспроизводили бараньи лбы. Рыба-прилипала дала идею изобретения клея. Первая бумага изготовлена китайцами из туевого дерева в ходе наблюдения за стенными осами. Они разжевывали дерево, перерабатывая его в материал для строительства своих гнезд.

Многие животные наделены природой удивительными способностями и возможностями. Изучение их уникальных свойств позволило научно-техническому прогрессу в ХХ веке сделать резкий рывок вперед. Организмы этих животных послужили образцами для высокоточных приборов, аппаратов и технологий. Заимствование и использование человеком в своих целях изобретений природы, ее идей получило название бионики.

Продолжение давних традиций

Жак Ив Кусто и его акваланг

Бионика – это сознательное имитирование мудрых законов природы. За основу вентиляции высотных домов взят принцип работы этих систем в термитниках. Они послужили моделью для торгового центра «Истгейт» в Зимбабве. В нем прохладно даже в сорокаградусную жару. Слюнная железа клопа стала основой конструкции двигателей внутреннего сгорания. Только ее детали из хитина увеличили во много раз и заменили на металлические.

На создание акваланга Жак-Ива Кусто подтолкнуло наблюдение за жучком, тянувшим за собой в воду пузырек воздуха. На основе действия колючек репейника созданы липучки на куртках, обуви и многих других изделиях. Наблюдения за шимпанзе позволили выявить ряд лекарственных растений и применить их для лечения людей. Наши двухфокусные очки копируют принцип действия глаз четырехглазой рыбы. Ведь дальнозоркую верхнюю часть глаза эта рыба использует для наблюдения в воздухе, а нижнюю, близорукую – в воде.

Устройство уха тюленя подсказало идею изобретения гидрофона. Изучение быстроходных рыб послужило толчком к борьбе с турбулентностью воды при движении морских и речных судов и повысило их скорость. Не остался без внимания и способ реактивного передвижения кальмаров − на кораблях появились копирующие это явление механические водометы. Часто спасающий моряков автоматический предсказатель непогоды сделан на основе «инфрауха» медуз. Оказалось, что эхолокаторы летучих мышей имеют голографическую картинку, объемное изображение!

Благодаря исследованиям листьев лотоса создали самоочищающиеся покрытия. На основе принципа устройства оболочек голотурий (морских огурцов) созданы биомедицинские препараты. Медицинские шприцы копируют укус пчелы или осы. Жук-бомбардир подал идею бинарного оружия: два безвредных в отдельности химических соединения при реакции дают боевое отравляющее вещество. Изучение зубов животных привело к созданию самозатачивающихся инструментов. По подсказке природы сделаны парашюты и дельтапланы. Стрекозы дали идею вертолета.

Исследовались присоски гекконов и древесных лягушек, позволяющие им бегать по вертикальным поверхностям. Разлагающийся со временем изоляционный и упаковочный материал создан на основе принципа природной переработки отходов при помощи грибов вешенок. В фильтрах очистки воды собираются использовать белок аквапарин, содержащийся в мембранах клеток. Даже американский марсоход копирует механизм действия речных раков, способных пятиться назад.

Подарки гремучей змеи и лягушки

Змея наделена удивительным органом, при помощи которого видит тепловые (инфракрасные) лучи. Две ямки на голове дают ей потрясающую зоркость ночью. Змея способна увидеть на расстоянии 200 метров выползающую из норки полевую мышь и поймать ее. Разглядывая своеобразный портрет теплокровного животного, она улавливает разницу в тысячную долю градуса! Эта способность змеи была использована людьми при создании медицинских аппаратов и приборов ночного видения. Повысив точность «змеиного метода» до одной десятитысячной доли градуса, ученые создали потрясающую тепловизорную диагностику. На обработанных компьютером снимках сверхчувствительной аппаратуры видно все, что находится в недрах земли на несколько километров. Можно диагностировать здания и сооружения. Под домами, мостами, дорогами, трубопроводами четко видны разломы земной коры, карстовые пустоты и потоки грунтовых вод. Зная о них раньше, строители обошли бы стороной эти гиблые для сооружений места, и не было бы «загадочных» обрушений зданий.

Обыкновенная лягушка виртуозно ловит языком комаров и мошек. Исследования показали, что она имеет особую «систему оповещения», которая позволяет ей получать раздельную информацию о форме насекомого, расстоянии до него и четкости изображения. Лягушка быстро и точно определяет положение летящей мошки в пространстве. Молниеносно вылетает язык − и добыча оказывается в желудке. Лягушачий принцип раздельного видения изображения в 1970-х годах применили в электронных машинах для чтения рукописных текстов. Один узел «мозга» машины следил за формой знаков, второй – за их контрастностью. Этот же принцип лежит в основе работы современных сканеров.

Муха впереди

Так нелюбимая нами муха дала плагиаторам от науки две идеи для подражания. На основе принципа работы ее органов – жужжальцев, назначение которых исследователи не могли понять несколько десятилетий, инженеры изготовили важнейший прибор – вибрационный гироскоп. Он высокочувствительно и мгновенно фиксирует любые изменения положения сверхзвуковых самолетов в пространстве и стал незаменимым в авиации.

Другую идею подсказали фасетные глаза мухи, состоящие из особого сетчатого экрана. Их строение позволяет насекомому видеть не одно, а множество изображений какого-либо предмета. При движении наблюдаемый объект переходит из одного изображения в другое, что позволяет с большой точностью определить скорость его передвижения. Биологи изучили принцип устройства глаза мухи, а инженеры создали новый прибор. Его так и назвали − «Глаз мухи». С его помощью в навигационных службах и аэропортах определяют скорость полета современных авиалайнеров.

Неудачи изобретателей

Сделанные человеком самые совершенные механизмы часто не могут сравниться с биологическими чудо-приборами живых существ. Многие их достижения все еще остаются для человека далекой мечтой. Ученые только пытаются «копировать» природные наноструктуры и использовать их в качестве оптических волноводов и светоотделителей. Паутина послужила прототипом кевлара – пуленепробиваемой «кожи». Наука и инженерная мысль так и не смогла скопировать и угнаться за даром сверхчувствительности «живых приборов», способных предсказывать погоду и катаклизмы.

Как известно, никто не в состоянии предсказать время одного из величайших бедствий – землетрясения. Однако некоторые рыбы-малютки чутко реагируют на сейсмические процессы. За 5-7 часов до землетрясения они начинают бешено метаться по аквариуму. В сейсмоопасных районах Земли они спасли тысячи жизней. Многие животные обладают даром предсказания долгосрочного прогноза погоды, на недели и месяцы вперед. Они «знают», каким будет паводок и места, которые попадут в зону затопления, будет лето сухим или дождливым, какие морозы ожидать зимой. Наблюдение за ними позволяет избежать многих бед и несчастий. Обычные золотые рыбки точнее лучших химических приборов определяют загрязнения в воде. Они замечают наличие ядовитых веществ даже в разбавленных в 10 раз, очищенных сточных водах. Исследование морфологических особенностей живых организмов дает ученым все новые идеи для технического конструирования. Действительно, тайники природы неисчерпаемы.

earth-chronicles.ru

Изобретения человечества, всего лишь плагиат у природы — Новости науки

Учиться у природы

Продолжение давних традиций

Репейник и застежка-«липучка» действуют по одному принципу

Жак Ив Кусто и его акваланг

Жук-бомбардир

Подарки гремучей змеи и лягушки

Лягушка озёрная (Rana ridibunda L.) ловит добычу

Муха впереди

Другую идею подсказали фасеточные глаза мухи, состоящие из особого сетчатого экрана. Их строение позволяет насекомому видеть не одно, а множество изображений какого-либо предмета. При движении наблюдаемый объект переходит из одного изображения в другое, что позволяет с большой точностью определить скорость его передвижения. Биологи изучили принцип устройства глаза мухи, а инженеры создали новый прибор. Его так и назвали − «Глаз мухи». С его помощью в навигационных службах и аэропортах определяют скорость полета современных авиалайнеров.

Бычий слепень Самка слепня Tabanus lineola

Неудачи изобретателей

Источник: earth-chronicles.ru

sci-dig.ru

Глава девятая. ДАТЧИКИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО РАВНОВЕСИЯ. #i_026.png. «Животные анализируют мир»

Живые индикаторы загрязнения окружающей среды

Теперь перейдем к рассмотрению самых оригинальных «живых приборов» — организмов-индикаторов. Это, по существу, генетический прибор, ведь при определенных уровнях загрязнения могут жить только те организмы, наследственная программа которых приспособлена к экологическим сдвигам, вызываемым деятельностью человека. Живые индикаторы могут рассказать нам многое: где скапливаются вредные вещества, как они влияют на экосистему в целом и какова скорость происходящих изменений. По результатам химического и физического анализов можно узнать, в каких концентрациях скапливаются вещества, вредящие живым сообществам, но о тенденциях дальнейшего развития загрязнения и о его биологических последствиях такой анализ ничего не скажет. На помощь здесь могут прийти именно живые индикаторы.

Ежегодно в научной литературе появляется много статей, в которых рассказывается о новых организмах-индикаторах.

Это и низшие, и высшие растения, беспозвоночные и позвоночные животные. Но многие виды стали классическими живыми индикаторами. Кто не видел лишайников, зеленой бородой свисающих с дремучих деревьев! Но их все меньше и меньше встречается в наших лесах — признак загрязнения воздуха. Меньше стало в подмосковных лесах и муравейников. Одна из причин этого — в загрязнении окружающей среды. Муравьи не могут жить в загрязненной атмосфере и при появлений пестицидов в почве. Первыми из загрязненных мест уходят крупные рыжие муравьи.

Со шляпочными грибами происходит сходная история. С одной стороны, их урожайность снижается от неправильного сбора, когда грибники повреждают грибницу. Однако и загрязнения вносят свою лепту. Такие ценные грибы, как белые, подосиновики и подберезовики, выступают и в качестве индикаторов загрязнения окружающей среды. Они не выдерживают загрязнения окружающей среды, поэтому и снизилась их урожайность за последние двенадцать лет на 50,5 %.

В систему индикаторных организмов включают самые разнообразные группы. Это и мокрицы, и дождевые черви, и даже почвенные простейшие. Экологи изучают на этот предмет и крупных позвоночных животных. Например, чешские исследователи в качестве вида-индикатора предлагают использовать зайца-русака. Оказывается, промышленные загрязнения далеко не безразличны для зайцев, которые чутко реагируют на токсические вещества в среде. В зонах промышленного загрязнения в их крови увеличивается фракция Y-глобулинов и меняется отношение кальция к фосфору. В шерсти накапливаются тяжелые металлы. Анализ шерсти покажет, какие из металлов являются главными загрязнителями. При сильном загрязнении рост зайцев замедляется, в их популяции увеличивается число самок.

В качестве живых индикаторов можно также с успехом использовать мелких грызунов. Для этой цели подходят полёвки, лесные мыши.

Вопрос о роли наземных живых индикаторов в охране окружающей среды находится в стадии изучения. Оказывается, загрязнения на суше можно определить по состоянию не только отдельных видов, но и целого сообщества. Разрабатывается аэрокосмический мониторинг природоохранных экосистем. Со спутников можно следить за состоянием растительности, почв и сменой живых сообществ под воздействием человека. Только в этом случае «живым прибором» служит уже не отдельное растение или даже их группа, а отражающая свет экосистема в целом, например тундра, лес, пастбище. Причем оценка природного контраста охраняемой системы с хозяйственно используемым фоном позволяет из космического пространства определить, насколько сильно человек эксплуатирует ту или иную экосистему, а заодно и дать прогноз динамики восстановления экологического равновесия.

Очень сложны по составу видов наземные биоценозы. К их изучению приложим только биогеографический подход, когда в каждом регионе приходится выделять свои виды-индикаторы и биоценозы, характерные для охранных лесов. Все это создает трудности в создании единой системы организмов-индикаторов для каждой зоны загрязнения наземных систем.

Несколько по-иному обстоит дело с пресноводными биоценозами. Почти во всех пресноводных водоемах встречаются виды-космополиты, способные жить при определенном загрязнении. Это позволило создать шкалу сапробиости, то есть степени загрязненности отдельных водоемов или их зон органическими веществами, в которых способны жить определенные организмы. Загрязнение вод по шкале сапробности подразделяется на четыре зоны: поли-, α-мезо-, β-мезо- и олигосапробную. Посмотрим, какие организмы-индикаторы живут в каждой из этих зон.

Полисапробные воды характеризуются полным отсутствием кислорода, наличием в воде неразложившихся белков и значительного количества сероводорода и углекислого газа. Это самая грязная, отвратительно пахнущая вода. Однако и в ней есть жизнь. В этой воде прежде всего можно встретить следующих бактерий: самых крупных серных бактерий и нитчатых бактерий сферотилус. В такой воде живут жгутиконосцы и инфузории путринум. Есть даже сувойки, но только напоминающие не ландыш, а скорее шарик на тонкой ножке. У этих сувоек очень маленький рот, поэтому и называют их микростомата, В иле развивается множество червей трубочников, и, как подводная лодка, выставив свою дыхательную трубку в виде перископа, по дну таких грязных стоков ползает личинка мухи-крыски.

Серобактерии разлагают органические остатки в полиса-пробной воде, выделяется сероводород и метан. Им помогают другие бактерии и все население этого царства сточных вод. Так и идет процесс самоочищения.

В воде α-мезосапробной зоны (рис. 18) еще есть аммиак, вода пахнет сероводородом, но уже появляется и кислород. В такой воде бактерии многочисленны: есть грибы мукор, но и водоросли, пусть даже синезеленые, находят себе здесь приют.

Рис. 18. Организмы α-мезосапробной зоны: а — сточный гриб; б — осциллятория; в — водоросль нитшия; г — жгутиконосец хиломонас; д — водоросль стефанодискус; е — инфузория уронема; ж — инфузория хилодонелла; з — водоросль клостериум; и — инфузория кольпода с зоохлореллами внутри; к — антофиза; л — сувой ка ландышевидная; м — круглоресничная инфузория каршезиум

Плавают в поле зрения микроскопа окрашенные жгутиконосцы хламидомонады, эвглены и огромные инфузории-трубачи. Появляются в этой зоне сапробности коловратки, моллюски сфериум, рачки водяные ослики, и в иле, в огромном количестве, развиваются личинки комаров хирономид, многие крупные виды которых рыбоводы и аквариумисты называют мотылем. За счет работы бактерий и всего населения органическое вещество в воде еще больше минерализуется и вода переходит в следующую зону сапробности.

Следующая, β-мезосапробная зона наиболее знакома человеку. В прудах, водохранилищах аминокислот нет, незначительное количество сероводорода, зато вода насыщена кислородом. Видовое разнообразие организмов-индикаторов в этой зоне выше, чем в других зонах (рис. 19). Из водорослей чаще всего встречаются диатомовые и зеленые. Например, известная всем хлорелла из протококковых водорослей или спирогира из нитчатых водорослей, образующих тину. В этих водах уже встречаются цветковые растения, а также ракообразные и рыбы.

Рис. 19. Организмы β-мезосапробной зоны: а — астерионелла; б, в — различные вщы осцилляторий; г — мелозира; д — ко-лепс; е — сценедесмус; ж — инфузория аспидиска; з — педиаструм; и — эуплотес; к — сувойка; л — синура; м — диатомовая водоросль табеллярия; н — парамеция; о — колониальный жгутикоосец; уроглена; п — червь стилярия; р — нитчатая водросль спирогира; с — коловратка брахионус; т — кладофора; у — солнечник

Последняя зона олигосапробная — зона самой чистой воды. Бактерий в такой воде мало, видов животных и растений много, но число особей каждого вида невелико. Организмами-индикаторами олигосапробной зоны могут быть как водоросли, так и микроскопические животные, например сувойки-нубилиферы. Здесь встречаются дафнии-лонгиспины, у которых раковина заканчивается длинным отростком. Высшая водная растительность — полушник озерный и полушник иглистый — тоже указывает на чистоту воды в водоеме. Рыбы, обитающие в олигосапробной зоне, обычно холодолюбивые, предпочитают высокое содержание кислорода в воде. Это радужная и ручьевая форель, красноперки, сиг, рипус.

Однако в настоящее время, когда приток сточных вод в водоемы с промышленными токсичными веществами усилился, для оценки загрязнения одной шкалы сапробности уже недостаточно. Ученые считают, что настало время разработки трех шкал, которые позволили бы оценить степень загрязнения воды с помощью живых индикаторов. Оценку загрязнения предлагается вести по сапробности, по токсобности и сапротоксобности. Токсобность сходна по своему понятию с сапробностью, только здесь подразумевается выживаемость определенных видов не вообще при загрязнении воды органическими соединениями, а способность организмов существовать в водах, содержащих токсические вещества — как минеральные, так и органические. И вполне понятно, что третья шкала сапротоксобности объединяет в себе и сапробность, и токсобность. Академик В. И. Жадин предложил четыре зоны токсобности: гипертоксобную, где организмы-индикаторы вообще жить не могут; поли-, мезо- и олиготоксобную зоны соответственно с сильной, средней и слабой степенью загрязнения токсическими веществами. Однако окончательной шкалы токсобности и сапротоксобности не создано. Гидробиологи и не ожидали, что на их пути встретится столь трудная задача, так как механизм реагирования гидробионтов на токсические вещества до необычайности сложен и зависит как от физических и химических, так и от биологических факторов окружающей среды.

litresp.ru

Живые датчики и «рыбная проба»

Каждый водоем — это сложная живая система, где обитают водоросли, высшие растения, бактерии, различные беспозвоночные животные. При антропогенном воздействии нарушается равновесие водной экосистемы, что отражается на видовом составе биоценоза. Таким образом, структура сообщества водных организмов определяется качеством воды. В водной среде обитает около 250 тыс. видов животных и 10 тыс. видов растений. В тропических водах их число может достигать 400 тыс., в северных видовое разнообразие гораздо меньше. Человек с незапамятных времен использовал живые организмы для определения присутствия в окружающей среде токсичных веществ по показателям биохимических реакций организмов, изменениям их состояния, морфологическим и функциональным нарушениям. Всем известно использование шахтерами в былые времена канреек для обнаруения рудничного газа, а присутствие фиалок определенного цвета в тайге говорит о наличии в земле кимберлитовых трубок. Данный метод называется биотестированием. Существует также понятие биоиндикации — это способ оценки антропогенной нагрузки на водоем по состоянию его живых обитателей, причем индикаторами качества воды могут служить организмы самого разного уровня — от бактерий до рыб. Ученые работают над созданием все более совершенных методов определения загрязнения воды: чувствительных, быстродействующих, компактных, недорогих, удобных в эксплуатации. Наиболее распространены тест — методы химического анализа с использованием реагентных индикаторных бумаг. Избирательность химического анализа достигается иммобилизацией органических реагентов на поверхности кремнеземных носителей. В настоящее время реагенты на поверхности кремнеземной матрицы закрепляют за счет их ионного взаимодействия. Дальнейшее изучение химизма взаимодействия реагентов различных классов с поверхностью носителей и установление закономерностей комплексообразования с участием лигандов, закрепленных на поверхности, позволит значительно расширить аналитические возможности методов с использованием нековалентно иммобилизованных реагентов. В поисках более чувствительных тестов ученые обращаются к биохимическим реакциям. Биологические объекты: ферменты, белково-ферментные комплексы, культуры клеток, — могли бы выступать в качестве аналитических реагентов, осуществляющих молекулярное распознавание. В процессе эволюции они идеально «настроились» на особенности строения субстрата, лиганда, эффектора и поэтому обеспечивают высокую чувствительность к биологически активным веществам. В ряде случаев уровень обнаружения токсикантов биохимическими методами сопоставимы с возможностями традиционных физико-химических методов анализа. Однако изменения на молекулярном и клеточном уровне очень лабильны, кратковременны и чувствительны к «биологическим часам». Тем не менее создано множество ферментных тестов, совершенствование которых идет по нескольким направлениям: стабилизация фермента путем его иммобилизации, решение вопросов долгосрочной стабильности основных характеристик, улучшение измерения скорости ферментативной реакции, автоматизация средств измерения и т.д. Активно используются холинэстеразные тесты для оценки суммарного содержания фосфоорганических и карбаминатных пестицидов (предел обнаружения до 10-12 моля). Часть этих разработок предназначалась для контроля боевых отравляющих веществ и затем была адаптирована для решения задач эколого-аналитического контроля. Тесты на основе пероксидазы и щелочной фосфатазы, иммобилизованной в системе полиуретан-хитозан, прошли широкую апробацию, в том числе в контроле водопроводных, подземных и поверхностных вод. Пероксидаза обнаруживает ртуть с уникальной чувствительностью до 10-12 моля. Применение целых клеток имеет ряд преимуществ по сравнению с изолированными ферментами, так как отпадает необходимость в трудоемких операциях по выделению фермента, его очистке и стабилизации. Успехи биотехнологии позволяют получать модифицированные микроогнзмы с повышенной активностью «нужных» ферментов. Однако микробные тесты действуют намного медленнее ферментных, поскольку на проникновение веществ через клеточные мембраны и перемещение к местам локализации фермента необходимо время. Кроме того, культивирование микроорганизмов требует стерильных условий и особых процедур стандартизации. Микробные тесты впервые были предложены и использованы в Японии в 1977 г. В нашей стране имеется вариант люминесцирующего микробного теста (система Биотокс), основанного на оценке токсичности по измерениям свечения живых неповрежденных микробных клеток, обусловленного комплексом реакций с участием фермента люциферазы. Выделение и расшифровка гена, ответственного за синтез данного вещества, позволили использовать в биолюминесцентных исследованиях и несветящиеся организмы. Начиная с 1993 г. применение плазмидных рекомбинантных ДНК с встроенным опероном, ответственных за синтез люциферазы, позволило получить высокопродуктивные культуры E. coli, S. cerevisae, X.campertis и др., продуцирующие в присутствии необходимых компонентов инуцированное свечени. Пределы обнаружения кадмия, свинца и сурьмы с помощью светящихся штаммов Staphilococcus aureus и Bacilus subtilis составили, соответственно, 10, 33 и 1 наномоля. Возрастающее использование методов генной инженерии — основная тенденция развития биохимических и микробиологических методов контроля сточных вод. Самый простой способ исследования токсичности воды с помощью многоклеточных организмов — «рыбная проба». Наиболее чувствительных к вредным веществам рыб — окуней, ершей, форелей, щук, налимов и судаков помещают в сетчатом садке в реку и ведут за ними наблюдение или же ставят опыты в аквариумах, заполненных загрязненной и чистой водой для контроля. Беспокойное поведение по сравнению с контролем — это уже сигнал.

Если рыба начинает терять ориентацию в пространстве, переворачиваться — значит, вода содержит вредные вещества в больших концентрациях. Промышленные предприятия, сливающие отработанные воды, уже используют аквариумы с рыбами, которые «тестируют» качество воды, сбрасываемой в водоемы. Однако специалисты пошли дальше, создавая оригинальные биотестирующие системы на основе повышенной чувствительности некоторых пород рыб к определенным видам загрязнения. На выходе сточных вод ставится длинный лоток с форелями. Рыба сообразно своей природе держится против течения у входа в лоток, однако при появлении примеси вредных веществ уходит в противоположный конец. Это фиксируют фотоэлементы, соединенные с системой сигнализации. Подобные установки работают на некоторых предприятиях России и Франции. Группа сотрудников из Агентства по охране окружающей среды США несколько лет исследовала «кашель» у рыб и обнаружила, что рыбы, в особенности ушастый окунь, пескарь и форель, таким образом очищают свои жабры от вредных веществ. Уже созданы промышленные системы, которые автоматически регистрируют «кашель» рыб, его частоту и подают сигнал тревоги, если загрязнение превышает установленные нормы. Западногерманские токсикологи пошли несколько иным путем. Они регистрируют частоту электрических разрядов у нильской щуки в нормальной водной среде и при ее загрязнении. Эта «электрическая» рыба очень тонко ощущает своими хеморецепторами состав примесей в воде и реагирует на изменение электропроводности воды при появлении вредных веществ. Французские биологи решили создать что-то наподобие рыбы-ищейки — они вживили в обонятельные области мозга радужной форели электроды и соединили их с миниатюрным передатчиком, прикрепленным к голове рыбы. В лабораторных условиях были расшифрованы электрические импульсы, соответствующие различным загрязнителям, таким, как пестициды, различные фенолы и другие компоненты сточных вод. Передатчик весит всего 3 грамма и форели не мешает, а ученым дает возможность непрерывного слежения за появлением определенных примесей в водоеме. Рыбы, при всех их достоинствах, неудобны тем, что требуют корма, и активность их зависит от времени суток. Более совершенный «живой прибор» попытались создать с помощью двустворчатого моллюска перловицы. Одну створку раковины фиксируют, а ко второй прикрепляют нечто вроде рычага, и тогда, закрывая створку при попадании загрязненной воды, моллюск будет включать сигнальную систему. Такие же автоматические системы мониторинга химического загрязнения воды создают с помощью более мелких ракушек — дрейсен. Системы постоянного слежения за чистотой воды созданы даже на основе микроскопических водных животных: коловраток и инфузорий, которые обнаруживают такие редкие металлы, как селен, ванадий и цирконий в концентрациях 5-10 промиле за 20-30 минут. Очень перспективным выглядит направление эмбриологического мониторинга, при котором токсикологи проверяют наличие вредных веществ в воде по ее влиянию на развитие эмбрионов дафний, икры радужной форели и личинок водных нематод. Организмы-биоиндикаторы помогают отслеживать качество очистки в активном иле: при ухудшении очистки меняется видовой состав микробиоценоза и поведение отдельных представителей. Например, у сувойки при нехватке кислорода сжимаются устьица и перестают работать реснички. Развитие и расширение индикаторных и тестовых исследований с использованием живых объектов — надежный и гуманный путь спасения природы, общаясь с ней на ее языке. Ученые пристально следят за судьбой Байкала, который относится к числу наиболее чистых водоемов на Земле. Это огромное сибирское озеро, возникшее более 20 млн. лет назад, «владеет» 1/5 частью всех мировых запасов поверхностных пресных вод. Питаясь чистой водой горно-таежных рек и сбрасывая излишек в Ангару, Байкал сохраняет очень низкий уровень минерализации. Обитающий только здесь веслоногий рачок эпишура очень эффективно очищает воду от бактерий, водорослей и органических частиц, а заодно служит основным кормом знаменитого байкальского омуля. Более половины «населения» Байкала — эндемики, приспособленные к очень чистой воде. Замечательным примером эволюционно сложившейся кооперации в поддержании чистоты воды служит семга и двустворчатый моллюск пресноводная жемчужница. Обязательное условие развития молоди семги — чистота воды и высокое содержание в ней кислорода. Многомиллионные популяии пресноводной жечужницы очищают воду в реках от органических соединений и остатков организмов. Но и жемчужница зависит от семги, поскольку ее личинки развиваются, паразитируя на жабрах и коже семги. О былом обилии этих видов на русском Севере можно судить по богато украшенным «русским жемчугом» парадным одеждам наших предков. Более того, по свидетельствам историков, при найме на работу в этих местах, между работником и хозяином нередко заключалось соглашение, включающее удивительное условие — не кормить их семгой чаще двух раз в неделю, чтобы не уменьшать количество жемчужниц и не подрывать основу добычи жемчуга.

gorizont-m.com.ua

Как рыбы слышат, видят и… говорят. Удивительная биология

Как рыбы слышат, видят и… говорят

Судя по структуре гла2за рыбы, картина мира, видимая ею, смутная, расплывчатая. Смутная, потому что самая чистая вода менее прозрачна, чем воздух. Это уменьшает освещенность под водой, поэтому рыба не в состоянии видеть дальше 30 м. Близорукость рыб – результат их приспособления к ограниченной видимости. Люди же, наоборот, безнадежно дальнозорки, оказавшись в воде без очков или маски. Зато если человек оснащен этим снаряжением, он видит более мелкие предметы, чем некоторые виды тунца и скипджека на той же дистанции.

Рыбам не нужны веки, они никогда не плачут. Морская вода, постоянно омывающая поверхность глаз, очищает их от посторонних предметов, заменяя веки и слезы. Но если рыбы не могут закрывать глаза, то спят ли они? Оказывается, они преспокойно могут спать с открытыми глазами, как люди – с открытыми ушами. Одни дремлют, вися в воде, другие ложатся на дно, третьи накрываются с головой «одеялом» из донных отложений.

Расположение глаз по бокам головы позволяет рыбам смотреть в нескольких направлениях одновременно. Однако предметы, находящиеся по обе стороны от них, кажутся им плоскими, точно на киноэкране. Рыба воспринимает мир в трех измерениях лишь в узкой зоне впереди себя, где оба ее глаза видят одновременно одно и то же. Заметив в стороне любопытный предмет, рыба поворачивается к нему «лицом», чтобы определить дистанцию до него. Впрочем, это не относится ко многим придонным видам рыб, глаза у которых сдвинуты к верхней части головы, что значительно расширяет поле их бинокулярного зрения.

Рыбы плохо видят, что происходит на поверхности воды. Кроме того, преломление лучей, попадающих из воздушной среды в водную, искажает действительное положение таких мелких предметов, как насекомые и наживка. Однако некоторые рыбы нашли выход. Так, маленькая серебристая рыбка-брызгун (Toxotex), не всплывая на поверхность, выбрасывает в воздух струю высотой около метра и сбивает ею мух и других насекомых. А мальки лосося, выпрыгивая из воды (прыжок нередко начинается от самого дна), могут ловить насекомых, летящих на высоте до 40 см над ее поверхностью.

Издавна повелось с морем связывать молчание. Писатели повторяют такое выражение, как «морской покой», а поэты любят размышлять о «безмолвном море». Но практикам – рыбакам и мореплавателям – хорошо известно, что под изолирующим звук поверхностным слоем океана не смолкая звучит хор различных «голосов». Малайцы, прежде чем забросить сети, опускают голову в воду, прислушиваясь к рыбьим сигналам. Рыбакам, уходящим на промысел в Желтое и Китайское моря на своих тонкобортных судах, мешают спать звуки, похожие на «шум ветра в зарослях бамбука». Жители островов Тихого океана и побережья Западной Африки испокон веков слушают море, прижав ухо к ручке весла.

Во время Второй мировой войны военные моряки с помощью чувствительных приборов следили за появлением вражеских подводных лодок. В наушниках стоял невообразимый гвалт, состоявший из самых странных звуков, похожих то на грохот якорных цепей, то на шум генераторов, то на кудахтанье куриц, то на гомон играющих детей. В 1942 г. гидрофоны, то есть подводные микрофоны, установленные у входа в Чесапикский залив (США), уловили таинственные звуки, напоминающие «удары пневматических молотков, вспарывающих бетонный тротуар». Флотские специалисты были поражены: оказалось, громкость подводных звуков так велика, что от них могут сдетонировать акустические мины.

После войны начались работы по выявлению источников этих непонятных звуков. Очевидно, их издавали животные, но какие именно и почему? Ученые прослушивали, наблюдали и фотографировали сотни морских животных – от креветок до морских петухов и от кузовковых рыб до дельфинов. В результате исследований было установлено, что обитатели тропических и субтропических морей гораздо «разговорчивей», чем жители более прохладных вод. Особенно шумно в теплых прибрежных водах, и все животные как никогда «разговорчивы» в период спаривания.

Гудки и сигналы, настолько сильные, что могут воздействовать на взрыватель акустической мины, издают самцы рыбы-жабы (Opsanus tau), призывающие самок. Это одни из самых шумных обитателей мелководий от залива Мэн до Кубы. Самец рыбы-жабы издает также отвратительный сварливый вопль, когда какая-нибудь другая рыба проявляет интерес к его гнезду.

А виновницей переполоха в Чесапикском заливе была рыба микропогон (Micropogon undulatus) из семейства горбылевых. Даже когда один микропогон зовет свою подругу, издаваемый им звук похож на частый стук по выдолбленному изнутри бревну. Но когда в мае и июне в Чесапикский залив для нереста приходит от 300 до 400 особей, они поднимают совершенно невыносимый шум. (Акустики во время Второй мировой войны даже решили, что это противник глушит их гидролокаторные установки.) Существует около 150 видов горбылевых, и их «вечерние хоры» слышны во всех теплых морях мира.

Лишь о немногих видах рыб можно с натяжкой сказать, что они «разговаривают». Чаще всего рыбы издают звуки, когда питаются, дерутся, когда испуганы, раздражены, собираются в сообщества или же пытаются отыскать дорогу. Подобно людям, они невольно вскрикивают, испытывая страх или тревогу. В трудную минуту огромная океанская луна-рыба (Mola mola) весом до 900 кг скрипит зубами и хрюкает наподобие свиньи. Отражая нападение, морской петух и рыба-жаба зловеще рычат, а рыба-еж издает скрежет и вой, которые так же неприятны для некоторых ее врагов, как и ее оружие – острые иглы. Если поймать одну рыбу из косяка, она может подать сигнал, предупреждающий остальных об опасности и обращающий их в бегство.

Ночные рыбы и обитатели сумрачных глубин, куда почти не доходит свет, например, морской сомик, возможно, находят своих супругов по издаваемым ими звукам.

Рыба-белка и рыба-попугай скрежещут зубами, расположенными в задней части горла, и этот скрежет усиливается, резонируя в находящемся рядом плавательном пузыре. Другие рыбы, например, рыба-жаба, горбыли и морские петухи, издают стоны и ворчание также используя свой плавательный пузырь в качестве резонатора. «Струнами» служат мускульные волокна, расположенные снаружи или внутри стенок пузыря. Благодаря сокращению и ослаблению мышц плавательный пузырь вибрирует. По сообщениям ученых, у некоторых спинорогов ниже грудных плавников обнажена туго натянутая, точно барабан, часть плавательного пузыря, по которому рыба бьет, точно барабанными палочками, лучами плавников, издавая ритмичный перекатывающийся звук. «Музыкальный голос» американского угря, напоминающий слабый мышиный писк, – это шум газа, вырывающегося из плавательного пузыря.

Нет смысла издавать звуки, если их никто не услышит. У рыб нет ни наружных «слуховых рожков», ни барабанных перепонок, но зато толстые кости их черепа превосходно проводят звук. В воде звук распространяется дальше и быстрее, чем в воздухе, и звуковые колебания, воспринимаемые этими костями, передаются в среднее ухо.

У сельди и форели имеется продолжение плавательного пузыря, тесно связанное с внутренним ухом; оно служит резонатором и усиливает звуковые колебания.

Внутреннее ухо позволяет рыбе сохранять равновесие, как это происходит и у человека. Если удалить его у рыбы хирургическим путем, она утрачивает чувство равновесия, но по-прежнему реагирует на низкочастотные звуковые колебания. Рыба слышит и ощущает с помощью своей боковой линии. Подобным образом и мы ощущаем звуки, когда кладем ладонь на гитару или рояль во время игры на этих инструментах.

Из всех обитателей животного царства лишь рыбы и немногие земноводные обладают таким высокоразвитым шестым чувством. С его помощью как костистые рыбы, так и акулы обнаруживают приближение врагов и будущих жертв задолго до того, как их увидят. Вдоль всего тела рыбы, по обеим его сторонам, проходит наполненный слизью канал, разветвляющийся в голове. Лежащий непосредственно под кожей, этот канал иногда заметен в виде темной линии, идущей от головы к хвосту. Короткие канальцы, или поры, пронизывающие чешуйки, соединяют эти каналы с внешней средой. При движении рыб в море возникают волны, или изменения давления, которые воспринимаются боковой линией и вызывают перемещение слизи. Это перемещение воздействует на волоски, соединенные с мозгом нервами и пучками сенсорных клеток.

Если рыба улавливает колебания, создаваемые другими животными, логично предположить, что она может улавливать и свои собственные колебания. Волны, идущие от рыбы при ее передвижении, наталкиваются на предметы, попадающиеся на пути, и, вероятно, отражаясь от них, принимаются боковой линией. Если рыбы действительно ощущают отраженные волны и благодаря им получают информацию, то именно этим свойством можно объяснить их способность быстро обходить препятствия в темноте и безошибочно отыскивать крохотные расщелины в скалах. Некоторые ученые считают, что рыбы способны определять расстояние до того или иного предмета или до океанского дна, измеряя время, нужное для того, чтобы издаваемый ими звук вернулся назад и был воспринят ухом или боковой линией.

Кроме того, с помощью боковой линии рыба получает информацию о скорости и направлении течений, а изменения глубины она воспринимает, очевидно, как изменения давления. Ощущения, воспринимаемые боками рыбы, помогают ей сохранять свое место в косяке. Около 2000 видов морских рыб перемещаются косяками, объединяясь вместе, вероятно, по той же причине, что и многие наземные животные. Обычно хищники рассматривают косяк рыбы или группу антилоп как единый крупный организм, напасть на который не так просто, как на отдельного индивидуума, отбившегося от группы.

Каждая особь держится в косяке на определенном расстоянии от своих соседей и движется параллельно им. Все вместе они движутся вперед, поворачивают или спасаются бегством, словно единое целое. Миллионы рыб могут передвигаться так, словно это одно гигантское существо, управляемое одним мозгом. Как это удается рыбам – достоверно неизвестно. Не раз ученые наблюдали, как голова длинного извивающегося косяка рыб случайно примыкала к хвосту, и тогда стая начинала довольно долго вертеться на одном месте наподобие карусели, пока какая-либо другая случайность не прерывала это бессмысленное кружение.

Лабораторные опыты показывают, что мальки узнают друг друга по внешнему виду, а подрастая, все чаще соединяются попарно. Внимание их привлекает, возможно, цвет или движение, либо и то и другое. У некоторых рыб, как установлено, хорошее цветное зрение, строение их глаз свидетельствует о том, что они легко улавливают движение. Но зрением объясняется еще не все, поскольку есть виды рыб, остающиеся в косяках и ночью. По-видимому, для сохранения параллельного положения и дистанции требуется иное чувство. Вполне возможно, что эту роль выполняет боковая линия.

Рыбы также обладают обонянием, вкусом и осязанием. Хотя большинство рыб может отыскать себе пропитание по запаху, все же лишь у немногих обоняние развито в такой степени, как у акул. Угорь, например, ощущает наличие фенилэтилового спирта, даже если в его носовой мешок попадает всего одна молекула этого вещества. Широко распространено мнение, что лосось среди бесчисленного множества притоков определяет свой родной ручей по характерному для него аромату.

Рыбы не отличаются чересчур изысканным вкусом. Большинство попросту откусывает от добычи куски и глотает их, а то и проглатывает жертву целиком, не обращая внимания на вкусовые тонкости. Сладкий вкус, вероятно, им вовсе не знаком, поскольку в море сладкого очень мало. Зато, по-видимому, они по достоинству могут оценить горькую, соленую и кислую пищу. Кроме неподвижного языка, который есть не у всех рыб, различные виды имеют вкусовые бугорки на губах, усиках, голове, на хвосте, а то и по всему телу.

Осязают рыбы всей поверхностью кожи, как и млекопитающие. Свободные нервные окончания разбросаны у них по всему телу, особенно на голове, губах и подбородке. Однако они могут осязать и на расстоянии, при помощи боковой линии.

Как это сравнительно недавно было выяснено, около 500 видов рыб способны вырабатывать значительное количество электричества. Электрический угорь (Electrophorus), который водится в водах Южной Америки и в действительности вовсе не угорь, вырабатывает ток напряжением до 500 В. Такой энергии достаточно, чтобы свалить мула или зажечь небольшую электрическую вывеску. Строение его электрических органов такое же, как и у аналогичных органов электрического ската, однако сила удара много больше. Как и у скатов, эти удары отпугивают врагов и оглушают добычу.

Однако электрические рыбы вырабатывают и слабые токи, которые они используют так же, как мы используем сигналы радарных установок. Electrophorus, например, испускает слаботочные импульсы, идущие по всем направлениям. Все предметы – как неподвижные, так и движущиеся – оказывают влияние на рисунок сигнала, поскольку их электропроводность отличается от электропроводности воды. Рыба, улавливая эти изменения, получает достаточное представление об окружающей ее среде, чтобы успеть избежать встречи с врагами, обойти различного рода препятствия и отыскать себе пропитание. Кроме Electrophorus подобным образом действуют и некоторые другие пресноводные и морские рыбы.

Если рыбы ощущают столь незначительные изменения напряженности создаваемого ими электрического поля, то, возможно, они могут использовать свои гальванические способности, чтобы «разговаривать» друг с другом. Японские исследователи установили, что некоторые электрические рыбы реагируют на импульсы, посылаемые другими рыбами, изменением характера собственных импульсов. Поэтому нетрудно себе представить двух угрей, переговаривающихся между собой с помощью своеобразной «азбуки Морзе». Известный немецкий естествоиспытатель Александр фон Гумбольдт, наступив как-то на электрического угря, жаловался, что «весь день испытывал острейшую боль в коленях и почти во всех суставах». Испытывают ли такую боль рыбы? Разумеется, никто не знает этого наверняка, но, судя по наблюдениям, они не ощущают ее столь остро, как люди. Боль – понятие не только физическое, но и психологическое. У людей физическая боль ощущается в результате передачи в кору головного мозга информации с помощью сенсорных нервов. У рыбы нет коры головного мозга или подобного ему органа.

Часто рассказывают историю про одного рыбака, поймавшего рыбу на крючок, впившийся ей в глаз. Когда он вытащил крючок, вместе с ним вылез и глаз. Рыбак бросил рыбу назад в воду и решил испробовать, что за наживка – рыбий глаз. Не успел он забросить леску, как на крючке у него снова оказалась рыба. Причем это была та самая одноглазая рыба, которую он только что швырнул в воду. По-видимому, она не испытывала значительного психологического или эмоционального воздействия боли, а физическая боль была не настолько велика, чтобы помешать ей искать пропитание.

Чем ниже на эволюционной лестнице находится животное, тем сильней должно быть воздействие на него, чтобы болевая реакция стала очевидной. Видимо, подобные существа или вообще нечувствительны к боли, или же просто не в состоянии выразить ее привычным для человека способом. Если бы каждая рыба, попавшая на крючок, издавала пронзительный вопль, рыбная ловля превратилась бы в сплошной кошмар.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

bio.wikireading.ru

День биологического многообразия. Какую рыбу человек использует как живой прибор слежения за чистой водой