Читать книгу - "Практическая биология для школьников - Ксения Михеева"

сказать об этом. Попытаюсь отгадать, какой вопрос не раз мелькал у вас в голове, когда долго что-то делали с водой. Почему пальцы рук и ног сморщиваются?

Чтобы ответить на этот вопрос, нужно вспомнить про закон осмоса, тот самый, который перераспределяет жидкость таким образом, чтобы в двух местах была равная концентрация. Когда мы долго «валандаемся» в воде, на кожу начинает действовать именно этот закон: в жидкости концентрация солей меньше, чем в коже, что и приводит к тому, что вода устремляется в клетки. Слои эпидермиса активно впитывают её, в результате чего возникает набухание отдельных участков, происходит формирование вот этой сморщенной рельефности (такой эффект ещё называют руками прачки). По последним научным данным, в этом процессе активно участвуют кровеносные сосуды, которые сужаются под воздействием избытка влаги и из-за падения концентрации минеральных солей.

Но почему набухают только отдельные участки, а не вся поверхность тела? Наиболее активно впитывают воду те части кожи, где почти нет кожного сала и находится большое количество пор. А это как раз кончики пальцев.

С тем, почему кожа сморщивается, разобрались, но учёные пока размышляют над вопросом о том, какое значение (биологический смысл) это имеет. Вот здесь точного ответа пока нет, только гипотезы. Хотите примерить на себя роль исследователей? Подумайте, чем древнему человеку могло быть полезно сморщивание кожи при длительном контакте с водой.

А возможно когда-нибудь вас занимал другой вопрос: почему человек не может дышать под водой, как рыба или Ихтиандр? Самый простой ответ, который можно получить, – у человека нет жабр. Это верно: у нас лёгкие, которые предназначены для дыхания в наземно-воздушной среде.

Жабры приспособлены для извлечения кислорода из воды, они очень тонкие и высыхают на воздухе, поэтому для газообмена должны постоянно омываться водой. Лёгкие состоят из множества маленьких пузырьков – альвеол, которые наполняются воздухом при изменении давления газов внутри. Попытайся мы сделать вдох в воде, как она сразу начнёт затекать внутрь, заполнит лёгкие, изменит давление и не позволит крови насытиться кислородом. Однако знали ли вы, что когда-то у нас всё же были жабры?

Плод человека, как и эмбрионы других млекопитающих, развивается в собственной водной среде. На ранних этапах онтогенеза[3] газообмен происходит через жаберные щели в глотке, которые закрываются примерно на 7-й неделе. Так что сначала мы были весьма похожи на рыбок, а в дальнейшем получили лёгкие. Но почему тогда нельзя вернуться немного назад и заполучить жабры обратно? Для этого уже нет структур, из которых на ранних этапах развития формировались жаберные щели, ведь каждая новая неделя приводит к целому комплексу изменений. Когда заканчивается эмбриональное развитие, у здорового младенца есть полный набор органов, необходимых для нормальной жизнедеятельности. Скажем так, стартовые условия и настройки уже недоступны, невозможно повернуть всё вспять. Так что наслаждаться дыханием в воде мы могли только на самых ранних этапах своего индивидуального развития.

У нас есть время ещё на один вопрос, связанный с принятием ванны. Почему при погружении в воду меняется восприятие звуков? Всё становится каким-то приглушённым, искажённым и странным. Чтобы разобраться в этом, нужно узнать чуть больше о природе звука.

Звук – это физическое явление, при котором распространяются волны (колебания, вибрации). В воде и на воздухе он воспринимается по-разному, что связано с особенностями среды и строением нашего уха.

В воде звуковые волны распространяются быстрее, в воздухе – примерно в 5 раз медленнее. В строении уха человека можно выделить следующие основные части: ушную раковину, наружный слуховой проход, барабанную перепонку, слуховые косточки, усиливающие звуковые колебания, и улитку, получившую своё название за сходство с раковиной известного моллюска. Эти структуры приспособлены для эффективного улавливания звуковых колебаний из воздуха и не могут полноценно работать в водной среде.

Похожее строение органа слуха характерно и для других млекопитающих, но у водных (киты, дельфины, морские котики и пр.) отсутствует ушная раковина, что произошло из-за перехода в другую среду обитания. В водоёмах эти животные используют для улавливания звуковых колебаний и другие органы, например, кости черепа.

А вот у большинства рыб ухо устроено гораздо проще: нет ушной раковины, барабанной перепонки, слуховых косточек, полноценной улитки. Зато улавливать вибрации и колебания им помогают другие органы: у некоторых это плавательный пузырь, почти у всех – боковая линия, которую можно увидеть на теле рыбы. Боковая линия помогает не только воспринимать звуки, но также ориентироваться в водоёме, охотиться и уходить от противника. Интересно, что рыбы достаточно «говорливы», то есть создают множество различных колебаний. Причём ряд этих животных может издавать и воспринимать ультразвуки, например, атлантическая сельдь генерит колебания с частотой до 180 кГц[4], причём исходит этот звук из… анального отверстия! Этакое ультразвуковое пукание. Такие волны неплохо улавливают дельфины, что помогает им успешно охотиться на селёдку.

Немного о коже

Во время мытья можно заметить отшелушивающиеся клетки кожи в виде белой массы. Это явление абсолютно нормально, ведь верхний слой постоянно обновляется. А как вообще устроена наша кожа?

Она состоит из двух слоёв: эпидермиса и дермы, под ними расположена подкожная жировая клетчатка. Подобное строение характерно не только для человека, но и для всех млекопитающих. Эпидермис представлен многослойной тканью, при этом верхние клетки постепенно отмирают и слущиваются, заменяясь новыми. Так реализуется защитная функция, ведь поверхность кожи постоянно подвергается негативному воздействию: перепады температур, химические вещества, например моющие средства, механические повреждения.

Дерма – более глубокий и толстый слой. В ней расположены волосяные луковицы, кровеносные и лимфатические сосуды, многочисленные нервные окончания – рецепторы, реагирующие на различные воздействия (температуру, боль, давление). К сожалению, дерма не обновляется, но она и не подвергается такому количеству негативных воздействий.

Подкожная жировая клетчатка – защитная прослойка. Она запасает вещества, удерживает тепло, способствуя терморегуляции, служит амортизатором, принимая на себя механические воздействия.

Интересно, что у эпидермиса много разных производных, прекрасно нам знакомых. Это потовые и сальные железы, волосы, ресницы и брови, ногти. У других млекопитающих он также образует рога, копыта, когти. И на этом мы плавно переходим дальше.

Для сравнения: ухо человека воспринимает звуковые колебания с максимальной частотой до 20 кГц (прим. автора).

Онтогенез – индивидуальное развитие организма (прим. автора).

Опять слив засорился

В каждой квартире хоть разок появлялся временный экспонат – засорённый волосами слив. Это уже почти чистая биология. Давайте поговорим о том, как устроены волосы и почему они выпадают.

Итак, это производные верхнего слоя нашей кожи. Каждый волос начинается фолликулом – пузырьком, в который заключён корень. Именно отсюда начинается рост и развитие волоса. Этот процесс состоит из нескольких стадий, а заканчивается выпадением, причём из того же самого фолликула потом появляется уже новый волос.

Выпадение