Я познаю мир. Биология
Шрифт:
image l:href="#"
Стрекоза
Крылья насекомых как «подъемный» механизм менее совершенны, чем винт самолета. Работа пропеллера целиком используется для полета, тогда как крыло саранчи использует на это лишь 65% затраченной энергии. Неиспользованные 35% были бы для саранчи слишком большой потерей. Насекомые, конечно, не смогли с ней смириться. Для компенсации этих потерь у них используется резилин. Его крохотные комочки находятся у основания крыльев саранчи, мух и многих других летающих насекомых. Они используются как амортизаторы и для сбережения затрачиваемой энергии.
image l:href="#"
Траектория
Когда крыло насекомого доходит до крайнего положения, его движение тормозится за счет сжатия резилина. Затем резилин расправляется и сообщает крылу ускорение, возвращая при этом 97% энергии, затраченной на его сжатие. В результате на одно сокращение мышцы крыло отвечает не одним, а несколькими взмахами. Это и позволяет многим насекомым быть весьма неплохими летунами.
Хорошо, что у жирафов маленькая голова
Рост взрослого жирафа более пяти метров. Длинная изящная шея поддерживает небольшую голову. Если вам посчастливилось видеть этих животных, вы, безусловно, обратили внимание на грациозность их движений. Совершенно ясно, что жираф не чувствует тяжести своей головы, хотя ее вес вместе с шеей немал. Еще больше усилий должно требоваться, чтобы удержать на горизонтально вытянутой шее тяжелую голову быка или оленя, нередко украшенною огромными рогами. В действительности животные на это не затрачивают почти никаких усилий. От этой необходимости их избавляет другой белок – эластин. Он действует на манер дверных пружин. Подобные пружины, удерживающие части тела в заданном положении, имеются у многих животных.
image l:href="#"
Спящий жираф
У копытных голову удерживает выйная связка, которая одним концом прикреплена к черепу и ближайшим шейным позвонкам, а другим – к грудному отделу позвоночника. Как это ни странно, лошадь затрачивает больше энергии на то, чтобы нагнуть голову, чем на то, чтобы поднять и удержать ее в обычном положении. Это объясняется тем, что, нагибая голову, животному приходится производить работу – растягивать выйную связку. Поднимается же голова лошади за счет потенциальной энергии, запасенной при растяжении эластина выйной связки.
Еще более важную роль выполняет эластин, входящий в состав сосудов позвоночных животных и человека. Человеческое сердце сокращается около 70 раз в минуту и толчками гонит кровь в сосуды. Однако, если изучить движение крови в более отдаленных районах кровеносной системы, станет ясно, что по артериолам и капиллярам она течет не толчками, а с почти постоянной скоростью. Благодаря этому ткани тела снабжаются кислородом равномерно и оберегаются от беспрерывных толчков, особенно опасных для нежных клеток мозга.
70 толчков в минуту, 4 тысячи в час, почти 100 тысяч в сутки, 37 миллионов толчков в год определенно расшатали бы нервную систему. Кроме того, если жидкость течет равномерно, организм сберегает массу энергии на проталкивание ее по узким сосудам.
Равномерное движение крови по сосудам обеспечивает всё тот же эластин. Когда сердце сокращается, кровь растягивает стенки крупных сосудов, в первую очередь стенки грудной аорты, и в эластине накапливается значительное количество потенциальной энергии. В интервалах между сердечными сокращениями эластин, сжимаясь, гонит кровь из крупных сосудов в капилляры.
Держим двери открытыми
В отличие от людей моллюски используют «дверные пружины» не для того, чтобы двери автоматически захлопывались, а наоборот, чтобы они всегда были распахнуты.
Кому приходилось летом бывать на берегах наших северных мелководных
озер с мягким илистым дном, тот, вероятно, обращал внимание на длинные извилистые следы, возникающие на дне во время безветренной погоды. Это ползали по илу довольно крупные двустворчатые моллюски – беззубки.image l:href="#"
Беззубка
С беззубкой может познакомиться каждый. Все остальные двустворчатые моллюски по устройству своих раковин полностью на нее похожи: у всех она состоит из двух половинок. Правда, размер раковин у разных видов варьирует от 2–3 мм до огромных полутораметровых створок гиганта тропических морей – тридакны.
Обычно раковина двустворчатых моллюсков всегда приоткрыта ровно настолько, чтобы вода, несущая кислород и пищу, свободно проникала в раковину или сам моллюск мог слегка выглянуть в образовавшуюся щель. Если надо, створки закрываются с помощью расположенного внутри мощного мускула. Он такой сильный, что раковину беззубки легче сломать, чем открыть, не перерезая запирающего мускула. Для открывания же створок специальных мышц нет – оно осуществляется пассивно за счет эластичных связок. Так что силу моллюску приходится применять, только чтобы закрыть створки.
Главный открыватель раковины – внутренняя связка. Когда створки закрываются, она сжимается, а как только замыкательный мускул ослабляет свои усилия, раковина приоткрывается. Процесс этот медленный, он занимает несколько минут. Дело в том, что материал, из которого «сделана» связка, далеко не первосортный. Правда, и функция ее не сложна. Только у гребешков пружина более совершенна, так как состоит из сократимого белка абдукцина, что в переводе с латыни означает «отводящий». Его упругие свойства близки к таковым резины. Отличная внутренняя связка позволяет этим моллюскам передвигаться удивительным образом, никем из его собратьев не освоенным.
image l:href="#"
Гребешок
Почти все виды гребешков умеют плавать или, вернее, прыгать, используя реактивную силу воды, выталкиваемой из мантийной полости двумя мощными струями. Чтобы создать в мантийной полости достаточно высокое давление воды, моллюск быстро, до трех раз в секунду, открывает и захлопывает раковину, каждый раз делая полуметровый прыжок. При этом, как и у других двустворчатых моллюсков, захлопывает раковину мышца, а открывается она автоматически, за счет упругих свойств абдукцина.
Способность быстро передвигаться – немаловажное приобретение для гребешков. Оно не только спасает их от медлительных морских звезд, но даже от таких опасных хищников, как осьминоги. Кроме того, используя реактивную «тягу», гребешки могут совершать дальние путешествия – летом откочевывать с мелководий в более прохладные районы океана.
Капля как мячик
Животные широко используют вязко–упругие жидкости. В том числе актинии, относящиеся к числу наиболее примитивных животных. По сути, актиния – это мешочек, наполненный водой. Стенки актиний состоят из двух слоев клеток и студенистого вещества – мезоглеи, находящейся между ними. Мешок имеет лишь одно отверстие – рот – узкую щель, снабженную особым реснитчатым аппаратом. Реснички гонят воду внутрь актинии и, создавая в ее полости небольшое (в 0,1–0,6 см водного столба) превышение давления над давлением окружающей воды, медленно растягивают вязкое тело. Быстро надуться актиния не может. Чтобы за короткий срок растянуть мезоглею, потребовалось бы создать давление во много раз большее, а это с помощью ресничек сделать невозможно. Когда реснички прекращают свое движение, актиния так же медленно приобретает свой обычный вид. Это вступают в действие упругие свойства мезоглеи, способной растягиваться и сокращаться.