Текст книги "Почему у пингвинов не мерзнут лапы? И еще 114 вопросов, которые поставят в тупик любого ученого"

Неуязвимые муравьи

«Я с удивлением заметил, что из микроволновки муравьи выползают целыми и невредимыми, обычно успев прокатиться на моей кофейной кружке. Пока микроволновка работает, муравьи преспокойно бегают в ней. Как им удается выжить в таких условиях?»

Джудит Келли

Дарвин, Северная территория, Австралия

Ответ очень прост. В обычной микроволновке волны проходят на некотором расстоянии друг от друга, потому что и этого достаточно для приготовления пищи. А муравьи такие маленькие, что легко уворачиваются от опасных лучей и остаются невредимыми.

Ли Янь

Норидж, Норфолк, Великобритания

Муравьи пользуются тем, что внутри микроволновки образуются стоячие волны.

Поэтому в одних местах внутри микроволновки плотность энергии очень высокая, а в других – очень низкая. Для того и нужны поворотные диски, чтобы пища обрабатывалась равномерно.

Распределение стоячих волн можно выявить, если по-ставить в микроволновку неподвижный поднос с зефиром «маршмеллоу» и слегка подогреть его. Одни кусочки зефира поджарятся, другие нет. Но принцип распределения стоячих волн варьируется в зависимости от свойств и расположения веществ внутри микроволновки – например, для чашки с водой он будет другим.

Муравей воспринимает этот рисунок распределения волн как горячие или холодные зоны и выявляет очаги низкой плотности. Если муравей попадает в очаг высокой плотности энергии, соотношение площади поверхности тела к его объему позволяет охлаждаться быстрее, чем крупному предмету, а муравей тем временем ищет прохладное место.

Согласно общепринятому заблуждению, микроволновки слишком велики, чтобы нагревать мелкие предметы. Ошибочность этого мнения подтверждают химики, поскольку в работе они используют микроволновки. Некоторые виды катализаторов содержат частицы размером меньше микрона, впитывание которых происходит при микроволновой обработке. Эти частицы рассеяны в инертном вспомогательном веществе. Микроволновые печи способны нагревать только очень маленькие частицы катализатора.

А. Дж. Уитейкер

Хериот, Бордерс, Великобритания

Вблизи металлической дверцы и стенок микроволновки концентрация энергии очень низка. Электромагнитные поля микроволновых печей ограничены проводящим металлом; точно так же амплитуда движений скакалки, один конец которой привязан к столбу, а другой вращает ребенок, у столба сходит почти на нет. Ползущий по скакалке муравей возле столба будет легко удерживаться на ней, а ближе к центру неизбежно свалится.

Это явление легко продемонстрировать: поместите в микроволновку два кусочка сливочного масла в двух полистироловых донышках от кофейных стаканов. Одно донышко поставьте на дно микроволновки, второе – на перевернутый толстостенный стакан. Не забудьте поставить в микроволновку и чашку с водой. При нагревании масло на стакане растает гораздо быстрее.

Чарльз Сойер

Кэмптонвилл, Калифорния, США

А как же гнус?

«Почему мелкие мошки летают даже в сильный дождь, и капли не сбивают их?»

Л. Пелл

Аффингтон, Оксфордшир, Великобритания

Падающая капля дождя создает впереди себя (т. е. под собой) крохотную волну давления. Этой волной мошкару относит в сторону, капля пролетает мимо. Хлопушки для мух специально делают с ячейками или отверстиями на поверхности, чтобы снизить силу волны давления, в противном случае мухи будут ускользать от хлопушки.

Алан Ли

Эйлсбери, Бэкингемшир, Великобритания

Мир мошкары не похож на наш. Из-за разницы в размерах можно сравнить столкновение дождевой капли и комара с наездом машины, движущейся с той же скоростью, что и дождевая капля (скорость – это не масштаб), на человека с плотностью, составляющей всего одну тысячную долю от обычной. В этом примере человека можно заменить тонким резиновым шаром той же формы и размера. Шар легко отскочит с дороги и лопнет только в том случае, если налетит на стену.

Том Нэш

Шерборн, Дорсет, Великобритания

Полет шмеля

«Подруга уверяет, что объяснить, почему летает шмель, невозможно. Будто бы его полеты опровергают все законы физики. Это правда?»

Торбьерн Солбаккен

Норвегия

Пресловутые полеты шмеля – классический пример бездумного подхода к приближениям. Дело в том, что некто попытался применить основное уравнение аэронавтики к шмелям. В уравнении тяга, необходимая для подъема в воздух предмета, приравнивается к массе этого предмета и площади поверхности его крыльев. В случае со шмелем получается огромная величина – такое усилие недостижимо для маленького существа. Уравнение якобы доказывает, что шмель не должен летать.

Однако уравнение было выведено для объектов с неподвижными крыльями, поэтому применять его к шмелю не следовало. Разумеется, если какое-либо явление нельзя описать формулой, выводы о нем можно делать на основании эмпирических наблюдений: если мы видим, что шмель летит, значит, он может летать.

Саймон Скейрл

Лондон, Великобритания

Как закалять каштаны

«Однажды друг посоветовал мне перед боем запечь каштаны, чтобы они были крепче. А в детстве, помнится, говорили, что самые прочные каштаны – вымоченные в уксусе. Какой метод эффективнее и почему?»

По электронной почте, без имени и обратного адреса

Самый простой и эффективный метод – убрать каштаны в ящик до следующего года, тогда они затвердеют как следует. Но если не нанизать их на нитки, пока они еще молодые и мягкие, потом отверстия в них придется сверлить.

Мои дети и внуки играют каштанами еще из моего детства, некоторым более 50 лет. С такими каштанами они никогда не проигрывают.

Ф. Грисли

Барри, Саут-Гламорган, Великобритания

Я участвую в боях на каштанах почти 50 лет и всегда вымачиваю их в уксусе. Получается настоящее орудие чемпиона. Этим методом я был доволен до тех пор, пока несколько лет назад меня не победил соперник, смазавший свой каштан кремом Oil of Olay. Очевидно, от крема его каштан стал более податливым и потому не пострадал от удара моего боевого каштана, вымоченного в уксусе.

Майкл Даттон

Глостер, Великобритания

Сделать каштаны прочными не помогает ни запекание, ни вымачивание в уксусе. От запекания каштаны становятся ломкими и сваливаются с нитки от одного удара. Вымоченные каштаны гниют изнутри. Неэффективен и метод покрывания лаком, к тому же это жульничество легко распознать.

На самом деле для придания каштану прочности не требуется никакого вмешательства. Просто не пользуйтесь каштанами текущего сезона (бои каштанами обычно происходят осенью) – возьмите вместо них прошлогодние. Чем старше каштаны, тем они тверже. Такие каштаны легко отличить от остальных: кожура у них не глянцевая, а тусклая и темная, почти черная. И наконец, отверстие для нитки надо делать поменьше.

Ник Эйтчинсон

Лонглевенс, Глостершир, Великобритания

Чтобы сделать каштан неуязвимым, надо либо дать ему полежать год после того, как найдете его, или, чтобы ускорить процесс, запечь каштан. Положите все каштаны на противень в духовку, разогретую до 120 °C, и подержите в ней примерно два часа.

Не оставляйте каштаны в духовке надолго, иначе ядра обуглятся и станут непрочными. Даже если от жара лопнет кожура, ядро все равно останется твердокаменным.

Вымачивать каштаны в уксусе не стоит. От уксуса кожура становится прочнее, но ядра размягчаются, и, если в кожуре образуется трещина, каштан быстро разобьется.

Патрик Уигг

Лондон, Великобритания

Моего брата отстранили от школьного чемпионата по боям на каштанах за то, что он пропитал каштан эпоксидной смолой по вакуумно-нагнетательной технологии.

Дж. Макинтайр

Болшем, Кембриджшир, Великобритания

У каждого любителя боев на каштанах есть свой непревзойденный способ делать каштаны крепкими. Споры об этих способах – неотъемлемая часть развлечения, поэтому вопрос остается открытым, а мы публикуем полностью противоречивые ответы на него. – Ред.

Меня заинтриговали споры о каштанах – насколько я понял, каштаны каким-то образом нанизывают на нитку. А что дальше делают британцы с каштанами? Подозреваю, что не едят.

Дженнифер Хольцман

Северный Голливуд, Калифорния, США

Что это за бои на каштанах? Вроде боев на подушках, только оружием служат крепкие, словно каменные, каштаны? Нас, аборигенов из бывших колоний, не мешало бы просветить…

Джей Кангел

По электронной почте, без обратного адреса

Оказывается, бои на каштанах – исключительно британское развлечение, поэтому мы сочли своим долгом рассказать о них читателям всего мира. Каштаны – твердые плоды дерева, которое называется конский каштан. Эти плоды собирают осенью, вынимают из игольчатой верхней оболочки и оставляют дозревать. Затем в каштане сверлят отверстие и продевают в него крепкую бечевку. Правила спортивных боев на каштанах довольно сложны, но школьники, а также те, кто вышел из школьного возраста, но так и не повзрослел, устраивают упрощенные бои между двумя соперниками с одним каштаном у каждого. Один боец держит каштан неподвижно на бечевке, а второй раскручивает свой каштан и пытается попасть по висящему каштану противника. Участники боев наносят удары по очереди до тех пор, пока один из каштанов не разобьется и не свалится с бечевки. Победителем считается тот, чей каштан остался целым. Естественно, чем крепче и тверже каштан, тем больше шансов на победу.

Вероятно, это еще одно, хотя и не обязательное, доказательство одержимости британцев эксцентричными и бессмысленными методами соперничества. – Ред.

Австралийская разновидность этой игры называется «косточки» (bullies), играют в нее так же, как англичане бьются на каштанах.

Мне известно, что в нее играли в 1900–1970-х годах на западе Нового Южного Уэльса и в Южной Австралии, пока не появились компьютеры TRS-80 и Commodore 64.

С давних времен плоды фузануса были любимым лакомством австралийцев. Из диких персиков варили джем, их добавляли в пироги, но лишь недавно начали выращивать для коммерческих целей. Косточка фузануса идеально круглая, с ямочками, как мяч для гольфа, диаметром около 20 миллиметров, с обязательным ядрышком внутри и твердая, как камень. Просверлить ее очень трудно, изготовление косточек для игры обычно дорого обходится отцовским дрелям.

Местные правила регулируют длину бечевки и размеры площадки для боя. Вопрос о принадлежности треснувших косточек не стоит: на моей памяти их всегда разбивали.

Тепловая обработка не нужна и нежелательна: для прорастания большинства семян и косточек растений австралийского буша нужны огонь и тепло, поэтому от нагревания косточка не становится крепче. Не знаю, насколько известен этот увлекательный спорт во всем мире, но я подумывал предложить его в качестве одного из видов для сиднейской Олимпиады 2000 года. Лично я поставил бы на косточки из колоний.

Джим Биллс

По электронной почте, из Австралии с гордостью

Форменное яйцо

«Почему большинство яиц имеют овальную форму?»

Макс Уирт

Боунесс-он-Уиндермир, Камбрия, Великобритания

Яйца как правило имеют овальную форму по нескольким причинам. Во-первых, яйца такой формы плотнее укладываются в гнездо, между ними остается меньше заполненных воздухом пустот. В результате теряется меньше тепла, пространство внутри гнезда используется рациональнее. Во-вторых, когда яйцо катится, оно движется по кругу, в центр которого направлен заостренный конец. Это означает, что на относительно ровной поверхности яйцо вряд ли укатится далеко или выкатится из гнезда. В-третьих, яйцо такой формы птицам удобно откладывать (при условии, что яйцо выходит округлым концом вперед), в отличие от шаровидных яиц.

И наконец, самая важная причина заключается в том, что яйца удлиненно-овальной формы идеально умещаются в рюмки для яиц и специальные отверстия на дверце холодильника. Никакая другая форма для этого не годится.

Элисон Вудхаус

Бромли, Кент, Великобритания

Большинство яиц имеют овальную форму потому, что с углами или краями они были бы структурно слабее, к тому же птицам стало бы неудобно откладывать их. Сферические яйца были бы еще удобнее, но они могли бы выкатиться из гнезда, а это опасно, особенно если гнездо находится высоко в скалах. Большинство яиц катятся по кривой и останавливаются, с заостренным концом, направленным вверх, в сторону повышения уклона. Известно, что яйца птиц, гнездящихся на скалах, имеют более удлиненную овальную форму и потому катаются по узкой дуге.

Джон Юэн

Уоргрейв, Беркшир, Великобритания

Яйцо приобретает свою окончательную форму в процессе откладывания. Оно проходит по яйцеводу благодаря перистальтике мышц, кольца которых поочередно расслабляются перед яйцом и сжимаются за ним.

В начале прохождения по яйцеводу яйцо мягкое и сферическое. От сокращения мышц за яйцом и постепенного уменьшения диаметра мышечных колец яйцо деформируется, вместо полусферического становится коническим, в то время как его передний конец остается полусферическим. Скорлупа постепенно известкуется, форма становится более определенной – в отличие от яиц рептилий, которые благодаря мягкой скорлупе могут вновь приобрести сферическую форму после откладывания.

Преимущества, связанные с укладыванием яиц в гнездо и с ограничением их качения, могли сыграть свою роль в процессе естественного отбора: выживали лишь те птицы, которые откладывали яйца овоидной формы (при условии, что эта особенность наследственная). Однако неизбежные следствия процесса откладывания оказали на форму яиц более заметное влияние, чем эволюция.

А. Макдермид-Гордон

Сейл, Чешир, Великобритания

Птица высокого помета

«Местные птицы чаще всего клюют маленьких черных насекомых. Почему же помет у них такой белый и заметный, когда они гадят на меня с высоты?»

М. Роджерс

Грейт-Хокхем, Норфолк, Великобритания

Многие ошибаются, считая белые испражнения птиц фекалиями.

На самом деле это птичья моча. Птицы выделяют не мочевину, а мочевую кислоту – нерастворимое вещество. Благодаря такой адаптации при мочеиспускании они не теряют воду и сохраняют необходимую мощность на единицу веса.

Гай Кокс

Университет Сиднея, Австралия

Белое вещество, из которого состоят испражнения птиц и многих рептилий, – это в действительности их моча.

Многие примитивные позвоночные выводят токсичные азотистые отходы напрямую, с помощью имеющейся в организме воды растворяя такие вещества, как аммиак.

Но с птицами и рептилиями, по крайней мере с ящерицами и змеями, помет которых мне часто случается видеть, дело обстоит иначе. По-видимому, в процессе эволюционной адаптации токсичные азотистые отходы организма стали преобразовываться в относительно нерастворимую массу. Это помогло им жить как на суше, так и в воде и даже занимать экологические ниши в районах со скудными запасами воды.

В таких нишах особенно важно обходиться без воды для растворения токсичных отходов и выведения их из организма, птицы и ящерицы решили эту проблему, выводя отходы в виде пасты, основа которой – нерастворимая и сравнительно нетоксичная мочевая кислота.

Интересно, что у птиц, потребляющих огромное количество грубой пищи, например у шотландских и белых куропаток, питающихся вереском, помет очень похож на фекалии морских свинок. Эти испражнения настолько обильны, что среди них лишь изредка попадаются белые пятна мочи.

Филип Годдард

По электронной почте, без обратного адреса

Авторы предыдущих ответов упустили одно обстоятельство: птицы – яйцекладущие существа. Возможность выводить из организма нерастворимые выделения не имеет никакого отношения к «мощности на единицу веса» или способности занимать экологическую нишу, характеризующуюся нехваткой воды.

Эта возможность развилась потому, что жизнь всех птиц и многих рептилий начинается внутри яйца. Даже яйцекладущие амниоты, во взрослом состоянии живущие в воде, например пингвины и крокодилы, вынуждены переживать эту раннюю стадию развития, чтобы, находясь внутри яйца, не отравиться растворимыми в воде продуктами метаболизма.

Эрнофлур Торласиус

Рейкьявик, Исландия

Птицы испражняются с большой высоты потому, что при низком полете попасть в цель слишком легко, даже неинтересно. А испражнения имеют белый цвет для того, чтобы с большой высоты было видно, куда и в кого они попали.

С. Б. Тейлор

Кентербери, Кент, Великобритания

Красное или белое?

«Почему красное мясо красное, а белое мясо – белое? В чем разница между животными, у которых плоть окрашена по-разному?»

Том Уайтли

Бат, Сомерсет, Великобритания

Красное мясо потому красное, что в мышечных волокнах, составляющих его, содержится много красных митохондрий и миоглобина. Миоглобин – белок, похожий на гемоглобин в красных кровяных клетках, который служит хранилищем для кислорода в мышечных волокнах.

Митохондрии – цитоплазматические структуры в клетках организмов, вырабатывающие с помощью кислорода аденозинтрифосфат – источник энергии для сокращения мышц. В отличие от красного мяса, мышечные волокна белого мяса содержат мало миоглобина и митохондрий.

Цвет мяса разных животных определяется соотношением мышечных волокон двух основных типов. Волокна красных мышц долго сохраняют работоспособность, а волокна белых быстро утомляются. У активных, быстро плавающих рыб вроде тунца большой процент красных мышц, обеспечивающих рыбам выносливость, а у менее подвижных рыб, например камбалы, мышцы преимущественно белые.

Тревор Ли

Оксфорд, Великобритания

Цвет мяса зависит от концентрации миоглобина в мышечной ткани; при тепловой обработке он приобретает коричневую окраску.

Принято считать куриное мясо и индюшатину белыми, но мясо тех же птиц, выращенных в условиях свободного выгула, обычно бывает коричневым (особенно на голени). Дело в том, что при свободном выгуле птицы более подвижны и физически крепки, чем выращенные в клетках, и ограниченные в движении. Чем крепче птица, тем лучше мышечная респирация и выше содержание миоглобина в мышечной ткани. Следовательно, тем более темный цвет имеет мясо.

Вся говядина темного цвета, потому что коровы целый день пасутся на лугу. Свинина более светлая, потому что свиньи ленивы.

Т. Филтнесс

Винчестер, Гемпшир, Великобритания

Перемена мест

«Выживут ли белые медведи, если переселить их в Антарктиду? А пингвины – в Арктике?»

Ричард Дэвис

Суонси, Уэст-Гламорган, Великобритания

Скорее всего, белые медведи выживут в Антарктиде и на островах океана, окружающего ее, но могут уничтожить местную фауну. В Арктике белые медведи питаются в основном мясом тюленей, особенно детенышей, родившихся на плавучих льдинах или на берегу. Многочисленные различия в повадках арктических и антарктических тюленей, связанные с размножением, можно истолковать как результат адаптации к соседству с хищниками.

В Антарктиде белые медведи найдут множество птиц и млекопитающих, поедающих рыбу. Вероятно, самыми уязвимыми окажутся пингвины, потому что они не летают и выводятся на открытом пространстве; пингвинам крупных видов требуется несколько месяцев, чтобы вырастить одного птенца. Медведи могут бегать короткими рывками, но легко догонят толстого неповоротливого пингвиненка или отнимут яйцо у пингвина.

В Арктике белые медведи охотятся в основном у кромки берегового льда, где он достаточно толстый, чтобы выдержать их вес, но вместе с тем тонкий для того, чтобы тюлени проделывали в нем лунки для дыхания. На многочисленных островах у северного побережья Канады, Аляски и северо-запада Европы много мест, пригодных для обитания белых медведей. В Антарктиде холоднее, у побережья мало островов, поэтому медведи, вероятно, переберутся на более низкие широты океана, чем в Арктике.

Можно только надеяться, что никто не попытается осуществить идею, изложенную в вопросе. Привезенные извне хищники уничтожают местную фауну, не приспособленную к сосуществованию с ними. Так было с горностаями в Новой Зеландии, лисами и кошками в Австралии, крысами на многих изолированных островах.

Крупные массивные животные будут вытаптывать медленно растущие, не выдерживающие механического воздействия кусты и лишайники Антарктиды. К примеру, норвежские олени уничтожили многие аборигенные виды растений на Южной Георгии, острове в Атлантическом океане, куда этих оленей завезли 80 лет назад.

С. М. Понд

Кафедра биологических наук, Открытый университет

Милтон Кейнс, Бэкингемшир, Великобритания

Насколько мне известно, никому еще не приходила в голову такая глупость, как переселение белых медведей в Антарктиду, но были предприняты по крайней мере две практические попытки поселить пингвинов в Арктике.

Первоначально пингвинами называли бескрылых гагарок (Pinguinus impennis), которые когда-то во множестве водились на северных берегах Атлантического океана. Эти птицы не имели никакого отношения к пингвинам Южного полушария, но очень походили на них внешне и занимали ту же экологическую нишу, что и пингвины, особенно королевские пингвины субантарктических областей.

При любой попытке привезти куда-либо новый, неаборигенный вид следует позаботиться о том, чтобы на новом месте для него уже существовала подходящая экологическая ниша, притом свободная. Экологические ниши, занимаемые пингвинами на юге, на севере в основном занимают гагарки. Но истребление больших гагарок в середине XIX века голодными моряками китобойных судов создало не только свободную нишу, в которую могли бы аккуратно вписаться крупные пингвины, но и потенциальную экономическую потребность в жирном мясе и богатых белком яйцах пингвинов.

Вероятно, именно экономические возможности привели к двум попыткам переселить пингвинов в норвежские воды в конце 30-х годов ХХ века. Первую предпринял Карл Шойен из Норвежского общества охраны природы, который в октябре 1936 года выпустил группы из девяти королевских пингвинов на Ресте, Лофотене, Гисваере и Финнмарке. Через два года Национальная федерация по охране природы в ходе столь же стихийной операции в тех же районах выпустила несколько золотоволосых и очковых пингвинов, несмотря на то что эти небольшие птицы рисковали стать непосредственными конкурентами гагарок и других аборигенных морских птиц.

Исход эксперимента оказался неудачным и для экспериментаторов, и в особенности для пингвинов. Одного из королевских пингвинов убила местная жительница, приняв его за демона, один золотоволосый в 1944 году погиб, запутавшись в рыболовной леске, но, судя по состоянию тушки, на новом месте ему жилось неплохо.

Вскоре стало ясно, что все попытки заполнить экологическую нишу, оставленную большими гагарками, провалились по той самой причине, по которой ниша опустела: крупные морские птицы не могли спокойно сосуществовать с такими хищниками, как люди. В настоящее время рост численности населения на юге угрожает пингвинам в их естественной среде обитания.

Адриан Джеффс

Норидж, Норфолк, Великобритания