Текст книги "Увлекательная биология. Детская энциклопедия"

Ольга Жаховская
Увлекательная биология. Детская энциклопедия

Научный редактор Алексей Бондарев

Все права защищены. Никакая часть данной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме без письменного разрешения владельцев авторских прав.

© ИП Томисонец Д. А., брендбук, 2024

© Захарова Е. В., иллюстрации, 2024

© Оформление. ООО «Манн, Иванов и Фербер», 2024

* * *

Давайте знакомиться!

Здравствуйте, ребята! Меня зовут Чевостик. Я живу на книжной полке в библиотеке у дяди Кузи. Не удивляйтесь: я небольшого роста, а нижняя полка в книжном шкафу дяди Кузи очень высокая и просторная, поэтому мне на ней хорошо и удобно. Какой я? Похож на обыкновенного мальчишку, волосы рыжие, характер весёлый. Дядя Кузя в шутку зовёт меня Чевочкой с хвостиком. Но никакого хвоста у меня нет, зато есть ушки на макушке. Больше всего на свете я люблю узнавать новое, поэтому всё время задаю дяде Кузе всякие вопросы. О чём бы я ни спросил, он всё знает и мне рассказывает. Это потому, что дядя Кузя очень умный. Он прочитал много-много разных книг. А ещё мы с ним любим путешествовать! В путешествиях нам помогает времяскок. Это такой прибор, его дядя Кузя изобрёл. Набираешь на времяскоке место и время, куда хочешь попасть, раз, два – и уже там! Сегодня мы наверняка тоже куда-нибудь отправимся!

Путешествие начинается!

– Привет, Чевостик! Как твои дела?

– Дядя Кузя, привет! У нас во дворе сегодня такое случилось! Кот охотился на голубей, и сам чуть не попался – за ним погналась соседская собака! Кот забрался на дерево, думал переждать в безопасности. Но не тут-то было! На ветках вороны устроили свои гнёзда и кинулись с боем их защищать. Вот бедняге и пришлось удирать обратно, на землю. Ещё повезло, что хозяйка увела свою собаку.

– По твоей истории, Чевостик, можно изучать биологию.

– Что-что изучать? Что такое биология?

– Ты и сам догадаешься, если я немного подскажу. Слово «биология» пришло к нам из греческого языка. «Биос» означает «жизнь», а «логос» – «наука».

– Дай-ка подумать… «Жизнь» и «наука»… Получается, это наука о жизни?

– Если точнее, биология изучает всю живую природу, всех живых существ. Биология отвечает на вопросы, как они устроены, как развиваются, откуда произошли, где распространены, как связаны между собой и с окружающим миром. А учёных, которые занимаются этими исследованиями, называют биологами. Чевостик, что ты делаешь?

– Считаю, сколько живых существ я знаю: люди – раз, звери – два, птицы – три, рыбы – четыре, насекомые – пять…

– Не забудь про растения.

– Ага, значит, уже шесть. Ого, сколько! И как одна наука может столько всего изучать? Думаю, у биологии есть какая-то тайна. Её обязательно надо раскрыть. Кажется, я придумал, как это сделать!

– И как?

– Раз название науки произошло из греческого языка, нам надо отправиться в Грецию.

– Хороший план. Только мы должны попасть в Древнюю Грецию, потому что именно там в очень далёкие времена появилась биология. Правда, наукой она стала не сразу, а началась с того, что людям для повседневных дел нужны были знания о животных, растениях, человеческом теле. И древние учёные занялись сбором информации.

– Представляю, как им было трудно. Тогда не было таких замечательных приборов и интернета, как сейчас.

– Верно. Поэтому учёные в те времена использовали самые простые и доступные методы: они наблюдали за растениями и животными, описывали их и затем сравнивали свои заметки, чтобы обнаружить общие черты.

– А когда знаний накопилось очень-очень много?

– Тогда появилась необходимость их упорядочить. Это сложная задача, но её можно упростить, если живые существа классифицировать, то есть объединить по важным признакам в группы.

– И как, удалось древним учёным это сделать?

– Конечно. Лучший способ классификации предложил древнегреческий мыслитель Аристотель. Поэтому его считают одним из основателей биологии.

– Если так, значит, Аристотель знает секрет биологии. Надо сразу отправиться к нему и всё у него быстренько узнать.

– Давай попробуем. Аристотеля мы наверняка найдём в знаменитом Ликее. Это школа, которую учёный основал на окраине Афин вблизи храма Аполлона Ликейского в 335 году до нашей эры.

– Дядя Кузя, давай я включу времяскок. Мы уже бывали там, так что у меня получится.

– Хорошо, тогда в путь!

Задание

Посмотри внимательно и посчитай, сколько живых существ тебя сейчас окружает. Для удобства ты можешь внести данные в табличку с шестью столбцами: люди, животные, птицы, насекомые, рыбы, растения. В каком столбце число больше?

Первые учёные-натуралисты. Зарождение науки биологии

– Почему мы попали на городскую площадь с большущим деревом посредине? И вместо древних греков современные туристы, фотографируются около дерева. Может, времяскок испортился?

– Не волнуйся, Чевостик. Сейчас разберёмся.

– Ладно, а пока я обойду вокруг дерева. У него такой толстый ствол – руками не обхватить! Оно, должно быть, очень старое! И ветки длинные-предлинные, опираются на железную ограду, чтобы не сломаться. По-моему, это клён. Листья похожи.

– Кажется, я понял. Мы оказались на греческом острове Кос. И это не клён, а платан, но не простой. Это платан Гиппократа – знаменитого врача древности. Существует легенда, что это он 2400 лет тому назад посадил здесь дерево. Когда дерево выросло, в его тени Гиппократ занимался со своими учениками.

Гиппократ

– Учиться под деревом не очень удобно. Гиппократу надо было написать книжку, так передавать знания удобнее.

– Письменные труды Гиппократа тоже есть. Считается, что он автор нескольких сочинений, которые вошли в «Сборник Гиппократа», составленный позже. В сборнике можно найти сведения о строении человеческого тела, о скелете и внутренних органах. Это один из первых трудов по анатомии, физиологии и эмбриологии.

– Я последние слова совсем не понял. Что они означают?

– Это разделы биологии, которые в наше время стали отдельными науками и составляют биологию. Слово «анатомия» происходит из греческого языка и означает «рассечение». Эта наука изучает внутреннее строение живого организма, например животных или человека.

– А физиология?

– Предметом изучения этой науки являются жизненные процессы, которые происходят в организмах и их частях. Существует физиология человека, физиология животных, физиология растений.

– Ещё ты говорил про эмбри…

– Про эмбриологию? По-гречески «эмбрион» означает «зародыш». Это наука о зародышах и их развитии.

– Эм-брио-ло-гия. Какое сложное слово! Как же запомнить все эти названия? Придумал! Я заведу биологическую копилку и буду складывать туда записочки с названиями всех наук.

– Отличная идея, Чевостик. Думаю, что к концу нашего путешествия твоя копилка будет заполнена до отказа. А теперь отправляемся в афинский Ликей во времена, когда им управлял Аристотель.

Ликей

Древнегреческая философская школа на окраине Афин.

– На этот раз мы не ошиблись – мы точно в Древней Греции, потому что вдали виднеется древнегреческий храм. Осталось найти дорогу в Ликей. А вон впереди какая-то плита с надписями. Вдруг это древний указатель? Я сбегаю проверю.

– Давай, Чевочка.

– Дядя Кузя, иди сюда. На плите что-то высечено, но я не понимаю что.

– Кажется, это межевой камень. Надпись на нём гласит: «Граница сада Муз». Мы на верном пути. Святилище храма Муз, так называемый Мусей, – это часть Ликея. Если пойдём по тропе, она приведёт нас к помещениям гимнасия. Во времена Аристотеля там находилась библиотека и хранились ценные коллекции редкостей: минералы, чучела птиц и животных. Их присылал учёному из походов в Азию, Африку и Индию его знаменитый ученик – великий полководец…

– Я знаю его имя – Александр Македонский!

– Правильно, Чевочка с хвостиком, помнишь наши прошлые приключения. Вот мы и дошли до гимнасия. А вон и сам Аристотель. Судя по всему, сейчас он принимает груз.

– Интересно какой? С повозок сгружают ящики. Как бы узнать, что в них? Дядя Кузя, я мигом!

– Чевостик! Опять убежал.

– Я всё узнал – это не ящики. Это клетки с обезьянами. Зачем их сюда привезли?

– Они нужны Аристотелю для изучения. Известно, что всего он изучил более пятисот видов животных, рыб, насекомых и птиц.

– Как много! А каких?

– Разных – пчёл и шмелей, устриц и птиц, лягушек и рыб, черепах и змей, зубров и гепардов, верблюдов и обезьян. Аристотель написал несколько трудов об их внешнем виде, строении, образе жизни и питании. Так в Древней Греции было положено начало ещё одной биологической науки – зоологии.

– Я догадался: зоология изучает животных. Записочку с этим названием я тоже положу в копилку. Интересно, а картинки в книжках Аристотеля были? С ними читать интереснее, можно увидеть диковинных животных.

– Про иллюстрации не знаю. Но известно, что в своих книгах Аристотель объединял различных животных в группы сразу по нескольким признакам, причём не только по сходству, но и по родству. Например, китов он отнёс к млекопитающим, а обезьян считал промежуточными созданиями между млекопитающими и человеком. Классификацию Аристотеля использовали на протяжении многих веков.

– Вот это да! Дядя Кузя, а кто тот человек с кудрявой бородой, который подошёл к Аристотелю?

– Это ученик Аристотеля, Теофраст.

– Ты знаешь, какое растение у него в руках?

– Скорее всего, саженец финика. Это растение назвали финиковой пальмой Теофраста в его честь. О ней Теофраст знал, наверное, всё.

– Он что, только одну-единственную пальму изучал?

– Нет, конечно, Чевостик. Его интересовали разные растения: и те, что произрастали рядом, и диковинные, привезённые из дальних стран. Теофраст изучал и описывал их строение, свойства, способы размножения и применения. Он написал многотомное сочинение «История растений». Поэтому Теофраста называют отцом ботаники – науки о растениях, которая тоже является частью биологии.

– Ещё одно название в копилку! Дядя Кузя, я подумал, раз и ботаника, и зоология составляют части одной науки, биологии, значит, у животных и растений должно быть что-то общее.

– Ты правильно рассуждаешь, Чевочка. Растения и животные действительно кое в чём похожи.

– И в чём же? Как это узнать?

– Сделать это мы сможем, навестив Роберта Гука, учёного, который жил в Англии в XVII веке. Он первым увидел то общее, что есть у живых организмов. Настраиваю времяскок: мы отправляемся в Лондон, в 1665 год.

Задание

Давай вспомним названия наук, основы которых заложил Гиппократ. Кого изучает наука под названием зоология? А какое животное у тебя любимое? Сможешь изобразить его без слов с помощью жестов?

Под микроскопом. Великое открытие Роберта Гука

– Ура! Мы сразу перенеслись в кабинет учёного. Здесь всё старинное: резной шкаф с книгами и бумагами, стул с высокой спинкой, большой стол. На столе подсвечник с зажжёнными свечами, стакан с перьями, стеклянный пузырёк – наверно, с чернилами, – доска, нож. А кто этот человек за столом?

Микроскоп

– Роберт Гук. Он склонился над микроскопом.

– Так эта трубка и есть микроскоп?

– Да, Чевостик. У Гука был один из первых микроскопов. Тогда в них было всего две линзы. Одна находилась в окуляре – части прибора, куда смотрел наблюдатель, а вторая на другом конце трубки, ближе к предмету, который рассматривали. Такие микроскопы давали довольно расплывчатое изображение. Но Гук сумел добиться большей чёткости, вставив в трубку ещё одну линзу. Она была крохотной, однако позволяла сильнее увеличить изображение предмета и лучше его рассмотреть.

– А что Гук рассматривает сейчас?

– Тонкую пластинку пробки, чтобы выяснить, почему пробковое дерево не тонет в воде. Изучая пробку, Гук обнаружил, что на срезе она разделена на множество маленьких ячеек, созданных перегородками. Роберт Гук назвал их cells, что в переводе с английского языка означает «клетки». Он первым ввёл это слово в биологию.

– Откуда ты знаешь?

– Из книги «Микрография», где Гук сообщил о результатах своих наблюдений. Он рассматривал под микроскопом разные растения: сердцевину бузины и тростника, мякоть некоторых овощей, например фенхеля и моркови, папоротник и лопух. И сделал удивительное открытие: у всех растений было одно и то же строение – клеточное. Как выяснилось позже, организмы животных тоже состоят из клеток.

– Значит, вот что общего у животных и растений – клетки. Теперь понятно, почему и ботаника, и зоология – части одной науки.

– Очень рад, что ты это понял, Чевостик. Кстати, клетки изучает отдельная биологическая наука – цитология.

– Тогда её тоже надо добавить в мою копилку! Интересно, что же в клетках такого особенного? Дядя Кузя, можно я взгляну в микроскоп, пока Гук отошёл от стола?

– Конечно, Чевостик, только аккуратно.

– Ура! Я тоже вижу клетки! Они напоминают сетку.

– Молодец, ты сделал такой же вывод, что и Роберт Гук. Сами клетки он посчитал пустыми, обратив внимание только на перегородки, отделяющие клетки друг от друга.

– А разве внутри клеток есть ещё что-то? В микроскоп Гука больше ничего не видно. Давай проникнем внутрь клетки и узнаем.

– Для этого нам понадобится лётоплавонырь и придётся сильно уменьшиться. Приготовься, мы отправляемся в путешествие в микромир, исследовать клетку растения.

Задание

Рассмотри под микроскопом (если у тебя его нет, используй лупу) тонкую прозрачную кожицу лука и кожуру помидора. Что ты увидел? Есть ли отличия? Нарисуй изображения в тетрадку.

Строение клетки. Удивительные кирпичики жизни

– Как только мы завели лётоплавонырь, на столе Гука всё стало увеличиваться. Вот перед нами выросла стена!

– Чевостик, мы стали меньше клетки. Стена – это клеточная стенка, прочная оболочка клетки, которая состоит из целлюлозы. Клеточная стенка отделяет клетку от внешней среды и других клеток, поддерживает форму клетки и защищает её.

– Как же мы проберёмся внутрь через эту стенку?

– Попробуем найти в ней пору или канал, через который клетка и обменивается веществами с соседними клетками. Мы поступим, как вирусы, которые попадают в клетку именно таким образом.

– А зачем им нужно попасть в клетку?

– Потому что только там они способны размножаться.

Вирус

– А кто такие вирусы?

– Особые организмы. У них нет клеточного строения. Их относят к доклеточным, простейшим формам жизни на Земле. Эти организмы совсем крошечные, и увидеть их можно только при очень сильном увеличении. Вирусы изучает отдельная биологическая наука – вирусология.

– Ура, в моей копилке стало на одну науку больше! Дядя Кузя, я вспомнил про вирус гриппа. Из-за него люди болеют.

– Вообще вирусы вызывают и другие заболевания. Но не все они опасны для человека. Есть такие, которые наносят вред животным или растениям.

СТРОЕНИЕ ВИРУСА

– Хорошо, что вирусы такие разборчивые! Дядя Кузя, а из чего состоят сами клетки?

– Прежде всего, из атомов и молекул.

Атом

– Я помню, что атомы соединяются в молекулы и образуют вещества – углекислый газ, кислород и воду.

Молекула

– Верно. Молекулы этих веществ самые важные для всего живого на Земле. Они небольшие, состоят из двух-трёх атомов. Однако в клетке есть и более крупные молекулы, которые состоят из нескольких десятков атомов. Например, сахара.

– Ты про кубики или песок в сахарнице на столе?

– И про них тоже. Сахарный песок – это так называемая сахароза. Она состоит из простых сахаров: глюкозы и фруктозы. Ну а сахара – это общее название нескольких веществ, которые служат источником энергии. Для клетки важнейшим сахаром является глюкоза.

– А другие большие молекулы в клетке есть?

– Есть. Аминокислоты и нуклеотиды. В клетке они используются как строительный материал.

– И что из них строится?

– Очень длинные цепочки соединённых между собой повторяющихся звеньев. Эти цепочки называются биополимерами.

– Интересно, из аминокислот какие биополимеры собираются?

– Белки. Они основа всей жизни на Земле и очень важны для клетки, потому что выполняют множество разнообразной работы.

– Чем же занимаются белки?

– Например, структурные белки придают клетке форму. Белки-ферменты ускоряют расщепление и создание сложных молекул, а когда новых веществ становится много, ферменты прекращают их производство. Белки, называемые гормонами, передают особые химические сообщения. Ещё белки выполняют двигательную функцию.

– А как они это делают?

– Цепочки из белков могут укорачиваться, удлиняться и менять форму, реагируя на энергию. Транспортные белки отвечают за пропуск внутрь клетки и выпуск наружу различных веществ. А ещё есть белки-защитники. Их называют антителами, которые узнают чужеродные вещества и связывают их. Все белки состоят только из двадцати видов аминокислот, но при этом они очень разнообразны.

– Как так получилось?

– Дело в том, что свойства белков зависят от порядка аминокислот в цепочке. По количеству же в разных белках может быть от пары десятков до нескольких десятков тысяч аминокислот.

– Ого! Тогда, наверное, такие белки получаются очень длинными. Как же они помещаются в малю-у-усенькой клетке?

– Благодаря своей способности плотно закручиваться в спираль, которая дополнительно свёртывается в крохотный комок. Какая удача, Чевостик! В клеточной стенке я наконец обнаружил пору. Через неё мы сможем проникнуть в клетку. Как только минуем мембрану, считай, мы внутри.

– Погоди, что за мембрана?

– Это тоненькая плёнка сразу за клеточной стенкой. Само слово пришло из латыни и переводится как «кожица». Через мембрану клетка обменивается энергией и веществами с окружающей средой.

– Ура! Мы миновали узкий проход, и вот наш лётоплавонырь уже внутри клетки, по другую сторону мембраны. Почему он нырнул… в желе? Где мы?

– То, что ты назвал желе, – это цитоплазма. Она заполняет всё пространство клетки.

СТРОЕНИЕ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ

– Похоже, цитоплазма всё время движется. А почему в ней плавают какие-то острова?

– Это органеллы клетки, у них есть ещё одно название – органоиды. Но я буду пользоваться словом «органеллы». Органеллы находятся в цитоплазме клетки постоянно, и каждая выполняет свою работу.

– Дядя Кузя, я заметил в цитоплазме что-то похожее на крохотную горошинку.

– Эта горошина на самом деле очень важная органелла – рибосома. Рибосомы, хоть и маленькие, но заняты чрезвычайно нужным делом: они производят белки.

– Помню, из аминокислот. А это что за фасолина?

– Это ещё одна органелла, митохондрия. Митохондрии образно называют энергетическими станциями.

– А почему?

– В них вырабатывается топливо, которое даёт клетке энергию для жизни.

– Как интересно! А что это за зелёные пластинки в бесцветной цитоплазме?

– Это хлоропласты – настоящие фабрики по производству сахара. В клетках растений их много, по несколько десятков. Хлоропласт имеет такой цвет, потому что содержит зелёный пигмент, хлорофилл. Именно он придаёт зелёный цвет листьям.

– Ой, мы сейчас едва не врезались во что-то огромное! Это ещё одна органелла?

– Да, вакуоль. В ней хранится запас питательных веществ. Они растворены в клеточном соке, который заполняет вакуоль. Чем старше клетка, тем больше вакуоль.

– Какие клетки запасливые! Теперь мы проплываем мимо чего-то странного… Похоже на стопку сложенных мешочков.

– Это аппарат Гольджи. Здесь производятся и сортируются вещества для строительства и обмена. А дальше ты видишь другую органеллу – эндоплазматическую сеть.

– Дядя Кузя, осторожнее, в ней легко запутаться!

– Не волнуйся, мы уменьшим скорость лётоплавоныря и сможем маневрировать.

– Зачем клетке сеть с таким сложным названием?

– Эндоплазматическая сеть участвует в обмене веществ и создании клеточных мембран.

– Раньше я не представлял, что внутри клетки растения так много помещается! А у животных? Их клетки такие же?

– Растительные и животные клетки, хоть и сходны по функциям, немного отличаются по строению. Например, у животных клеток нет жёсткой клеточной стенки, только эластичная мембрана. Вакуоли животной клетки маленькие, зато митохондрии больше по размерам, чем в растительной клетке. А вот хлоропластов в животных клетках нет вообще.

– Дядя Кузя, а что за большой шар виднеется за сетью?

– Это ядро, по латыни «нуклеос». Ядро надёжно отделено от цитоплазмы ядерной оболочкой, а оболочка образована двойной мембраной.

– Двойной?! Похоже, проникнуть в ядро будет сложно: сначала сеть, потом два слоя мембраны. Настоящий сейф. Почему ядро так хорошо защищено?

– Потому что там хранится код жизни.

Задание

Давай смастерим растительную клетку. Вырежи из цветной бумаги заготовку – это будет клетка. Теперь нарисуй несколько органелл, вырежи их, раскрась и помести внутрь крупной заготовки. Как называются органеллы, которые ты изобразил? Что они делают в клетке?