Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Биология»Содержание №21/2000

КОПИЛКА ОПЫТА

В.И. МЕЛЕШКО

Наглядная биология

1. Почему хрустят суставы?

Объяснение можно начать издалека. Можно ли заставить воду в стакане кипеть при комнатной температуре? Да, если создать над поверхностью воды в стакане очень низкое давление.
При неправильном смещении поверхностей суставов друг относительно друга давление синовиальной жидкости в суставной сумке может резко упасть. Щелчок – суммарный звук, возникающий при лопании микроскопических пузырьков во вскипевшей жидкости.

2. Что такое гидроскелет?

Не вызывает удивления, если скелет тела составляют жесткие структуры – кости, хитиновый или известковый покров. А вот у круглых и кольчатых червей основу скелета составляет жидкость.

Посмотрим, как это может быть. Возьмите отрезок гибкого шланга (желательно прозрачного, но не сильно растягивающегося; можно взять и обрезок обыкновенного пожарного шланга), завяжите его с одного конца, наполните водой, а затем завяжите и с другого конца. Если жидкость свободно перетекает внутри шланга, эта структура жесткой опорой быть не может. Наложим теперь давящую повязку на один из концов шланга. При этом повысившееся давление внутри шланга расправит его, превратив в упругую палку.

3. Работа легких

Демонстрацию роли разности давлений в плевральной полости и в легких в процессе дыхания можно провести с помощью несложного приспособления, устройство которого изображено на рисунке. Для его изготовления потребуется стеклянная банка без дна и с отверстием в боковой стенке, тонкая резиновая перчатка (или воздушный шарик) и кусок более плотной резины. Дно банки закрывают плотной резиной (можно на клею), к которой надо заранее прикрепить кусок шнура или веревки. Резиновую перчатку натягивают на горловину банки, через боковое отверстие откачивают воздух, после чего заклеивают его скотчем. Оттягивая резиновое дно банки, можно наблюдать расширение «легких» внутри нее. Отклеив скотч, можно продемонстрировать явление пневмоторакса.

Обрезать дно у стеклянной банки можно алмазным кругом или так, как советуют химики: несколько раз обвязать сосуд (лучше – предварительно сделав круговой надпил надфилем или тонким напильником) ниткой, смоченной спиртом, поджечь ее и быстро погрузить банку в сосуд с холодной водой. При некотором навыке и удаче трещина разделит сосуд на две части. Теперь нужно лишь зачистить острые края наждачной бумагой. Отверстие в боковой стенке просверливают алмазным сверлом. Что касается отсасывания воздуха из сосуда, то можно поступить и по-другому: просто надуть шарик (перчатку) внутри сосуда.

4. Работа голосовых связок

Сначала напомним, что звук – это воспринимаемые нами механические колебания воздуха. Источником звука может быть любое колеблющееся тело, например, струна. Проведем несколько простейших экспериментов со струной (за неимением струны можно использовать обычную леску, лучше толстую).
Чем сильнее колеблется струна (больше амплитуда колебаний), тем громче звук, а чем выше частота колебаний, тем выше и тон звука. Как изменится высота звука, если натянуть струну сильнее или уменьшить размеры колеблющейся части, например, пережав струну в середине?
Образование звука при прохождении воздуха через гортань можно продемонстрировать следующим образом. Если дунуть в какую-нибудь трубку (лучше большого диаметра), то звука почти не слышно. То же происходит в гортани, когда голосовые связки расслаблены и не мешают воздуху при дыхании. Теперь возьмите в руки два листочка бумаги, сложите их вместе и с силой продуйте через них воздух. Раздается вибрирующий свист, вызванный колебаниями листочков. Если вместо бумажных полосок использовать резиновые (например, от воздушного шарика), то можно изменять высоту звука, растягивая или ослабляя их натяжение.

5. Распространение нервного импульса

Наглядно представить себе, как нервный импульс распространяется по аксону не уменьшаясь, можно на простом примере с книгами (или домино). Если поставить на столе длинный ряд книг (на ребро) с небольшими промежутками между ними и слегка толкнуть ближайшую к нам книгу, она, падая, повалит вторую, та – третью и т.д. вплоть до последней, которая практически с той же силой, что и первая, ударит по столу. Обратите внимание на принцип «все или ничего» – если первая книга не упала, то и последняя не упадет, но если силы толчка достаточно, чтобы упала первая книга, то удар последней книги по столу будет всегда одинаков.

6. Дыхание у птиц

Как мы знаем, у птиц воздух поступает в легкие не только при вдохе, но и при выдохе – из воздушных мешков. Как хотя бы приблизительно представить себе это?

Соберите простой прибор, устройство которого ясно из рисунка.

При выдохе в трубку часть воздуха идет в воздушный шар, имитирующий воздушный мешок, а часть – выходит через боковой отвод. Если эту струю воздуха направить на тлеющий уголек – модель потребителя кислорода, – то пламя будет раздуваться и в промежутке между выдохами. Конечно, необходимо оговориться, что выдыхаемый воздух у птиц также направляется из легких в другие воздушные мешки.

7. Функции зубов

На столе лежат гвоздь, нож (с закругленным концом) и молоток. Чем из этих предметов лучше:
а) сделать глубокое отверстие в чем-либо; б) отделить кусок чего-либо; в) раздавить что-либо? Легко сделать вывод: клыки служат не для жевания, а для прокалывания тела жертвы, ее умерщвления, а также для удержания пищи. Резцы отделяют, отрывают, отрезают куски пищи, а предкоренные и коренные зубы разгрызают твердые куски, кости, раскалывают орехи, перемалывают и перетирают пищу. Обратите внимание, как грызет кость собака. Разве она пытается разгрызть ее резцами или клыками? Нет, она старается задвинуть ее подальше в рот – ситуация такая же, как если бы нам потребовалось отрезать ножницами кусок твердого картона. Куда бы вы его поместили – в точку 1 или точку 2 (см. рисунок)? Но почему же клыки расположены почти что спереди, ведь здесь к ним приложена меньшая сила? Наверное, потому, что от оружия в глубине рта было бы меньше пользы при нападении или защите.

8. Для чего нужна ушная раковина?

Приставьте к своим ушам ладони, слегка оттопырив их и увеличив площадь отражения звука. Не правда ли, слух вроде бы стал острее? Чем больше площадь ушных раковин, тем лучше улавливание звука – как если бы мы собирали дождь воронками различного диаметра.

9. Жизненная емкость легких

Для демонстрации используйте одинаковые надувные шарики, лучше не сферической формы, а в виде длинной трубочки-колбаски. Когда два человека надувают шарики одним-единственным выдохом, разницу в объеме их легких можно оценить по разнице в длинах шариков.

10. Перистальтика

Почему пища движется сверху вниз по пищеводу? Понятно – под действием силы тяжести. Но ведь можно перевернуться вверх ногами или, по крайней мере, лечь горизонтально.
По всей длине пищеварительной системы пища передвигается при помощи перистальтических движений кольцевых мышц – попеременного волнообразного сокращения, проталкивающего содержимое в том или ином направлении. (Этому могут помогать и другие мышцы – диафрагма, брюшной пресс.) Чтобы продемонстрировать это, возьмите мягкий шланг или резиновый рукав, желательно прозрачный, смочите его изнутри водой и протолкните в него округлый кусочек сырого картофеля или мыла. Теперь сделайте пальцами обеих рук обжимающие шланг движения, в результате которых объект продвинется в нужном направлении. Можно при этом менять руки, имитируя волну сокращений по всей длине сосуда.

 

Рейтинг@Mail.ru