Сборник творческих заданий по дисциплине «Биология» для студентов 1 курса по всем специальностям
методическая разработка по теме

Пояснительная записка

Сборник творческих заданий по дисциплине «Биология» подготовлен для студентов 1 курса ФГОУ СПО «АПЭК», изучающих дисциплину на базе основного образования.

Сборник содержит задачи творческого характера по темам раздела «Основы экологии», а также из истории науки, которые можно активно использовать в процессе аудиторной и внеаудиторной деятельности.

При преподавании биологии и экологии можно использовать сборник задач с разными целями. Например, с такими:

 - подобрать интересные примеры и решать задачи из жизни растений, животных, чтобы оживить урок;

 - проводить занятия со сквозными темами;

 - совместно со студентами искать новые решения задач, создавать свои задачи;

 - выявлять закономерности при решении задач, например, выявить, какой общий прием применен при решении задач;

 - многие задачи можно формулировать по-разному − в виде исследовательской или изобретательской задачи

Учитывая степень подготовленности учащихся, преподаватель может дать задачи для самостоятельной работы, либо помочь в составлении плана решения и проверить способность учащегося самостоятельно реализовывать его, либо решить задачу вместе с ним.

Творческие задания в сборнике учитывают интересы и специфику мышления студентов групп гуманитарного профиля и привлекают сведения из области истории, литературы, экономики, а также студентов технического направления, которым полезны задания из области технических дисциплин, связанные с профессиональной деятельностью.

1 Исследовательские и творческие задачи по теме «Основы экологии»

1 Морщины у слона

Поверхность тела слонов чрезвычайно морщиниста, причем у африканских слонов морщин много больше, чем у индийских. Чем это обусловлено?

Рассмотрите: есть ли разница в среде жизнеобитания слонов, в разнице параметров окружающей среды: климатические условия, температура, влажность. Как эти различия могут повлиять на наличие или отсутствие морщин?

Американские ученые изготовили из латекса (млечного сока растений) слепки различных участков поверхности кожи слонов, а затем эти модели кожного покрова опрыскивали водой. Оказалось, что такие слепки могут удерживать в 5-10 раз больше воды, чем изготовленные из того же материала гладкие образцы. Кожный покров африканского слона в этом отношении в 1,5 раза эффективнее, чем у индийского.

Все это позволяет выживать слонам, как виду. Ведь поверхность их тела относительно невелика в сравнении с массой, отсюда трудности с охлаждением организма, путем теплоотдачи. Слоны поэтому любят при любой возможности обливаться водой, валяться в жидкой грязи, обсыпают себя песком, чтобы создать водозадерживающую оболочку. Это позволяет слону эффективно охлаждаться, используя небольшое количество воды.

Журнал "Природа", 1988  г., N 2, с. 114

2 Шипы иглобрюха.

Рыба иглобрюх обитает на небольших глубинах Индийского океана. Тело ее усеяно многочисленными шипами −  видоизмененной чешуей. Обычно иглы прижаты к телу, чтобы не мешать передвижению. Но в момент опасности рыба расставляет шипы в разные стороны. Как? Ведь мышцы иглобрюха для этого не приспособлены.

Противоречие:

Шипы должны быть прижаты к телу, чтобы не мешать движению рыбы, и должны быть расставлены в стороны, чтобы защититься от хищника.

За счет использования ресурсов, шипы расставляются в разные стороны. При возникновении опасности иглобрюх устремляется к поверхности воды и, заглатывая воздух в кишечник, превращается в раздутый шар. Шипы при этом приподнимаются и торчат в разные стороны.

Рыба держится у поверхности, вверх брюшком, причем часть тела выступает над водой. В таком положении иглобрюх защищен от хищников как снизу, так и сверху. Когда минует опасность, иглобрюх выпускает воздух и тело его принимает обычную форму

3 Контрабанда коз

Лучшие в мире ангорские козы выращивались до недавних пор только в Южно-Африканской Республике и вывоз их запрещен без специального разрешения. Но в 1986 году австралийцам удалось развести стадо таких коз у себя. Как им удалось вывезти коз из ЮАР?

В 1986 году три австралийца собрали со своих земляков деньги, отправились в ЮАР и сумели закупить стадо коз. Затем собрали 400 зародышей и в замороженном виде отправили на карантинную станцию (определить породу эмбрионов было уже невозможно). Оттуда этот груз перевезли в Новую Зеландию, где с помощью биотехнологических методов из эмбрионов вырастили козлят и началось размножение стада. После истечения 7-летнего карантинного срока они доставят животных заказчикам.

Журнал "Техника молодежи", 1990 г., N 5, с. 44

Похожим способом в двадцатых годах была выведена новая порода кроликов Рекс с ценным плюшевым мехом. Вывоз кроликов этой породы из Германии был запрещен. Но советский биолог А.С. Серебровский, не нарушая закона Германии, приехав в СССР из командировки в Германию, развел кроликов этой породы. Он вывез помеси обычных кроликов с кроликами породы Рекс. Признаки породы Рекс −  рецессивные, появились только во втором поколении

4 Утащить добычу

Рабочие североамериканских муравьев рода Aphatnogaster, обнаружив раздавленную гусеницу, гнилую ягоду или другой источник полужидкой пищи, хотят утащить ее к себе. Но другие, более сильные муравьи прогоняют робких афеногастеров с добычи. Набрать пищу в зобик в присутствии враждебных муравьев невозможно. Но "малышам" это удается сделать. Каким способом?

Противоречие:

Нужно набрать полужидкую пищу в зобик, чтобы унести ее, и нельзя, потому что сильные муравьи охраняют добычу.

Подкравшись к добыче, муравей бросает на нее листик или кусочек древесины и удаляется. Когда эти кусочки пропитаются полужидкой кашицей, муравьи уносят свой "сосуд" в гнездо, где тщательно облизывают и высасывают все съедобное. Употребление таких − капиллярно-пористых материалов позволяет муравьям ускорить транспортировку пищи: в зобике муравей может принести в 10 раз меньше, чем в "сосудах".

5 Травмы в горах

Почему высоко в горах действие суставов человека нарушается, особо часты вывихи ? Атмосферное давление способствует более плотному прилеганию суставов друг к другу. С уменьшением давления при поднятии на высокие горы связь между костями в суставах уменьшается, в результате конечности плохо слушаются, чаще происходят вывихи.

6 Куда пропала сера

Один ученый захотел измерить содержание соединений серы в листьях осины. Он собрал листья, заполнил ими пробирки и залил водой.. Через три дня в ходе анализа было обнаружено значительное содержание соединений серы. Но внезапно ученого отозвали на конференцию и он вернулся домой через неделю.

Каково же было его удивление, когда обнаружилось отсутствие всяких следов серы в тех самых пробирках, откуда он перед тем брал раствор на анализ.

Куда же подевались  из раствора соединения серы?

За время отсутствия ученого из спор на листьях осины появились серобактерии, они-то и съели  серу из раствора.

Личное сообщение доктора биологических наук В.Г. Антипова,

БГТУ, г. Минск, кафедра лесоводства.

7 Липкие нити

Каким образом витая нить паука удерживает добычу? "Паутинные нити липкие" −  так обычно отвечают на этот вопрос. Это так, но многие пауки в ходе эволюции так и не обзавелись железами, выделяющими вязкий, липкий секрет. Как же тогда такие пауки с помощью сетей ловят добычу?

Вата, придающая сетям голубоватый блеск, наносится на две выделяемые одновременно с нею более толстые осевые нити. Выполняет она ту же функцию, что и клейкая масса: крепко цепляется за щетинки тела случайно наткнувшегося на нить насекомого.

8 Как спасти сеть

Две формулировки задачи

Исследовательская задача:

Долгое время энтомологам казались загадочными действия некоторых видов пауков. Вроде бы чем незаметнее соткана паутина, тем лучше для ее хозяина −  чаще будут попадаться насекомые. Но есть странные утолщения на некоторых паутинах, явно демаскирующие их. Утолщенные места паутины имеют различную форму: то в виде кругов, то в виде крестов или линий. Зачем же пауку понадобилось это художество?

По мнению ученых пауки таким образом дают возможность птицам вовремя заметить паутину и облететь ее, не повредив. Разумеется, уплотнения в паутине замечают и некоторые насекомые и тоже стараются облететь. Но для паука лучше потерять несколько насекомых, чем сооруженную не без труда паутину.

Изобретательская задача:

Чтобы насекомые попали в ловчую сеть пауков, нить паутины должна быть невидимой, прозрачной. Но вот беда: некоторые виды дневных пауков из-за невидимости сети страдают от пролетающих птиц. Можно, конечно, сделать сеть видимой, но тогда в нее не попадут насекомые. Что делать?

Противоречие:

Сеть должна быть прозрачной, чтобы быть невидимой для насекомых, и должна быть непрозрачной, чтобы быть видимой для птиц.

Разрешение противоречия в пространстве: часть нити сделать видимой.

Некоторые пауки украшают сеть шариками или дополнительными узорами белого непрозрачного цвета.

9 Съемки лисят

Во время съемок фильма В. Пескова о жизни животных Аляски, американские кинематографисты были поражены, увидев, как на кинокамеры бросились пять лисят. Лисы очень пугливые животные, и отснять такой эпизод казалось невозможным − лисята не подпускали людей на нужное расстояние. Как же удалось снять лисят вблизи?

Противоречие:

Лисята должны приблизиться к кинокамере, чтобы снять фильм и не должны приближаться, потому что они пугливы.

Один из самых желанных звуков для лисиц −  писк мыши. Подражая писку мышей и маскируясь белым халатом под цвет снега, операторы подзывали лисиц.

10 Мех выхухоли

Из-за того, что поверхность тела животного выпуклая, мех у верхушек волос будет рыхлым, и холод может пробраться к телу. Но у выхухоли волосы устроены таким образом, что мех не распушивается. Как устроены волоски меха?

Волоски меха выхухоли вверху шире, чем в основании, − они сами себя заклинивают и поэтому мех не распушивается.

11 Трещины в трубопроводе

Бесконечная нить газопровода пересекает огромные пространства. Время от времени в трубе образуются микротрещины. Их важно быстро обнаружить. Строить дорогостоящие обнаружительные системы с многими тысячами датчиков? А можно ли сделать так, чтобы природа сама подсказывала место утечки газа? Используйте посредник −  биообъект, дающий реакцию обнаружения.

В Чехословакии над газопроводом высаживают люцерну. При воздействии даже малейшего количества газа люцерна меняет свой рост и цвет. С вертолета делают снимки посевов и так определяют место утечки.

Используйте посредник, добавляемый в газ и посредник −биообъект, дающий реакцию обнаружения на добавку в газ.

В США работники газопроводов для выявления утечек газов из труб, используют обоняние грифов-индеек. С этой целью в природный газ добавляют химическое вещество с запахом тухлого мяса. В случае утечки, грифы, питающиеся падалью, начинают кружиться над местом утечки. Обходчику легко заметить крупных птиц (размах крыльев до двух метров ) и найти место утечки.

Журнал " Наука и жизнь", 1989  г., N 9, с. 87

12 Нематода и картошка

Весна. В деревне готовят картошку для посадки, а на поле с прошлого года затаился вредитель − нематода. В своих коконах они могут ждать не один год, а как только почувствуют запах картофельного сока из поврежденных при посадке клубней, вылезут из коконов и доберутся до лакомства − картошки. Можно обработать поля химическим средствами, но к ним вредители приспосабливаются. К тому же это вредно и для людей и животных. Как быть?

Противоречие:

Картошка должна быть, чтобы "выманить" нематод, и картошки не должно быть, чтобы ее не "съели". Используйте посредник − "копию" картошки.

За несколько дней до посадки картофеля поля поливают водой, смешанной с соком подгнившей картошки.

13 Ловля кузнечика

Для ловли рыбы в верхних слоях воды незаменим кузнечик на крючке. Но попробуй налови их в летнюю пору: они трещат, пры-гают в зеленой траве, а в коробке − ни одного. Посоветуйте, как рыболову набрать кузнечиков.

Противоречие:

Кузнечики не должны прыгать, чтобы их можно было наловить, но они прыгают.

Кузнечиков нужно собирать рано утром, по росистой траве − пока не взошло солнце и не подсушило им крылышки и ножки, они не способны к прыжкам.

14 Вялая рыба

Одна фирма по производству пищевых продуктов перевозила рыбу в трюмах. Но в трюмах много рыбы и рыба  практически не двигалась. Устанавливали различные устройства для перемешивания, но рыба не хотела двигаться и потому в трюме не выживала. Как быть?

Необходимо устранить вредное действие − отсутствие движения рыб. Используйте посредник − нечто страшное для рыб.

В резервуар впустили хищную рыбу. Рыба двигалась, чтобы не быть съеденной.

15 Как уберечь семена от птиц

Во время сева много бед приносят птицы, которые налетают на поля и клюют очень много семян. В старые времена римляне пугали птиц чучелами. Как быть сейчас, ведь поля огромные?

Необходимо устранить вредное действие  −  поедание семян на полях птицами. Используйте посредник  −  что-то необычное, отпугивающее птиц.

Во Франции семена красят непривычной и безопасной краской, которая пугает птиц, и они их не клюют.

Журнал "Наука и жизнь" 1989 г., N 3

16 Не размывай берег!

Чем больше судов на реках, тем сильнее разрушаются берега волнами. Водная эрозия стала сущим бедствием и для рыб: не стало условий для нереста и выгула мальков. Негде строить свои гнезда береговым птицам - подмываются кручи. Волны разбивают даже бетон! Да и людям плохо - прибрежные улицы оказываются под водой, люди вынуждены переселяться, нередко приходится демонтировать водозаборы, речные причалы, поливальные установки.

Как укрепить берега? Только не предлагайте сократить рейсы речных судов - их на наших реках и без того мало…

Решение 1

Изобретатели США предложили вместо громоздких бетонных берегоукрепительных сооружений использовать... водоросли! Только искусственные - их прикрепляют к трубе, поставленной на якорь или замытой в песок недалеко от берега и параллельно ему. Волны постепенно заносят их песком: наносы растут по 5-7 сантиметров за сутки. Скоро рядом с берегом вырастает его искусственный двойник, который хорошо гасит энергию волн, ограждая естественный берег от разрушения.  

Решение 2

Можно использовать следующие устройства. Это конструкции типа трамплинов (металлические, бетонные или пластиковые), развернутые в сторону берега. Подводная их часть (по отношению к спокойной воде) представляет собой фактически решето для прохождения воды и рыб туда и обратно, а надводная часть сплошная. Таким образом, образовавшаяся на поверхности водоема волна взмывает в воздух, теряет свою энергию и дождиком выпадает в такой искусственный затон, затем уровень выравнивается через подводную часть

Решение 3

Сажать камыш, он сам по себе разрастается хорошо и компенсирует волну,  да плюс использование водорослей

17 Как спасли Каракумский канал

Каракумский канал протяженностью более 1000 километров был построен для орошения. Но уже в первый год эксплуатации, в 1955 году, он оказался в катастрофическом положении – полностью зарос. Упала скорость течения воды. Сотни тысяч гектаров хлопчатника не получили влаги и засохли. Положение казалось безвыходным.

Как очистить канал от растительности на таком огромном расстоянии и в предельно сжатые сроки? Предложите свои идеи.

Решение 1

Спасителями оказались рыбы-вегетарианцы, уроженцы Дальнего Востока белый амур и толстолобик: первый из них "специализируется" на высших растениях – тростнике, травах, второй – на низших (фитопланктон). В короткий срок они очистили канал.

Несколько лет спустя этот опыт был использован в Мексике: перед Олимпийскими играми рыбы очистили от зарослей гребной канал в Сочимилко. Эту задачу уже решили в карпоразводных хозяйствах Белоруссии, где рыб-вегетарианцев также используют, чтобы очищать пруды от растительности. Но как быть с рыбами дальше? Как только они съедят всю растительность, они начнут погибать от голода, и тогда придется очищать канал от погибших рыб. Предложите свои варианты дальнейших действий.

Решение 2

Отлов рыбы, регуляция численности.

Решение 3

Запустить раков, они очистят канал от трупов

18 Как победить кроликов?

В 1859 году один из фермеров привез в Австралию 24 диких кролика, которые раньше здесь не водились. В то время австралийский континент начали заселять европейцы, и новых поселенцев нужно было обеспечивать мясом. Вскоре кролики расплодились так, что стали бичом для всего континента. Естественных врагов у них не было, и одичавшие кролики опустошали посевы и пастбища, сады и леса. Никакие охотники не могли с ними справиться. Хотели использовать волков, но от этой идеи благоразумно отказались – ведь эти хищники будут нападать не только на кроликов. Что делать? Для борьбы с кроликами решили использовать вирус болезни миксоматоза. Этот вирус, опасный только для кроликов, передается через кровь. Его специально привезли из Бразилии. Но как заразить вирусом диких кроликов?

Решение 1

В Австралии есть комары. Для этих насекомых, так же, как и для других животных, вирус болезни миксоматоза оказался совершенно безвредным. Комаров заразили вирусом, и эти живые «летающие иглы» сделали свое дело. В Австралии удалось победить кроликов – проблема была решена.

Решение 2

Источник возбудителя — больные кролики. Возбудитель - вирус миксомы. Здоровые кролики заражаются при контакте с больными или уже переболевшими кроликами. Нужно поймать несколько диких кроликов, заразить вирусом и отпустить обратно на свободу.

Решение 3

Нужно взять одну морковь или капусту пронзить иголочками с предварительно смазанными кончиками иголочек экстрактом из крови уже больного кролика (т.е носителя вируса миксоматоза) и когда кролики будут есть морковь, они будут фактически самозаражаться. Кролик получивший рану о иголки больше не подойдет к этой морковке, а остальные с радостью на нее набросятся. В итоге проблема решена.

Решение 4

Заразить домашнего кролика и выпустить на волю.

19 Попутный газ

Почти на всех нефтепромыслах раньше горели огненные факелы - жгли попутный газ. С одной стороны, он пожаро- и взрывоопасен, его необходимо было куда-то удалить, с другой - его было мало, и строить специальные газопроводы не было никакого смысла. Предложите выгодный способ транспортировки попутного газа.

20 Свинья Мотя

Дрессировщик Наталья Юрьевна Дурова, работая в картине "Как помирились Иван Иванович с Иваном Никифоровичем", столкнулась с проблемой - свинья Мотя, валяясь в грязной луже, должна была сжевать бумагу. Она прекрасно делала полдела (валялась), но отказывалась есть листок. Как быть?

Решение: Облив бумагу сгущенкой, Н.Ю. Дурова добилась своего.

21 Шуба белого медведя

Природа снабдила полярных медведей белым мехом. С одной стороны, это хорошо: позволяет маскироваться во льдах и снегах. С другой, - очень неудобно: в полярных областях солнце еле греет. Чтобы полнее использовать солнечное тепло, медведю следовало бы иметь черную шкуру, которая поглощает солнечные лучи. Как устроена шуба медведя?

Решение: Волоски медведя пустотелые, внутренняя поверхность их шероховатая. Видимый свет отражается неровностями внутри волосков. Именно поэтому шкура медведя кажется глазу наблюдателя белой. В тоже время невидимые ультрафиолетовые лучи проходят сквозь пустотелые волоски почти без потерь. Под белыми волосами шкура имеет совершенно черный цвет и хорошо воспринимает энергию солнечных лучей, подведенных к ней пустотелыми волосами

22 Кормление цыплят

Вылупившиеся цыплята бестолковы, постоянно суетятся в поисках корма и питья. Конечно, забавно смотреть за суетящимися пушистыми комочками, но при работе птицеводческого комбината эта неорганизованность оборачивается потерей веса птицы. Как - почти сразу - в отсутствии мамы-курицы, научить цыплят есть и пить?

Решение: Предложено к цыплятам подсаживать 2-6 суточного цыпленка с выработанным рефлексом на пищу и воду.

23 Вакцинация лисицы

Из диких животных наиболее часто переносчиком бешенства является лисица. Чтобы помешать распространению этой опасной для человека болезни, долгое время лисиц в Европе безжалостно отстреливали. Наконец была изобретена вакцина против бешенства, но лисиц не заставишь приходить на пункты приема вакцины. Как быть?

Решение: В приманки из рыбьей муки и жира помещают капсулу с вакциной и расставляют их в местах обитания лисиц. Обладая тонким обонянием, те легко находят приманки и поедают их вместе с вакциной. После одной такой массовой акции в Швейцарии практически полностью было искоренено бешенство среди животных.

24 Олениха и олененок

Пятнистая шкура оленя - защитное приспособление, позволяющее маскироваться в случае опасности. Но эта же шкура мешает малышу-олененку следовать за мамой, особенно в случае опасности - стоит только отвернуться на минуту - и маму не найдешь. Как помочь олененку не отстать от мамы?  Решение: У оленя возле хвоста на шкуре белый кружок, наподобие салфетки. Если он испугается и бросится бежать, эта "салфетка" становится шире, заметнее. Это ориентир для олененка. Кроме того - это своеобразный сигнал опасности для других особей.

25 Непослушный котенок

Дикий котенок отказывается есть в неволе - в зоопарке. Что делать? Решение: Дикий котенок был посажен в клетку к домашнему. Понаблюдав, как домашний наворачивает мясо и яйцо, дикий не смог устоять перед соблазном.

26 Браконьеры и нерпы

Активистов движения "Зеленый мир" встревожило уменьшение поголовья нерп из-за уничтожения детенышей нерп - бельков. Браконьеры убивали нерпят с целью добычи их шкурок, отличающихся от шкур взрослых особей своей ослепительной белизной. Попытки "зеленых" бороться с охотниками силой не привели к успеху - силы не равны, да и Закон не на их стороне... А впереди новый охотничий сезон: через месяц возобновится жуткая бойня только-только подросшего молодняка. Как быть? Как сделать бессмысленной для охотников добычу бельков?

Решение: Активисты высаживались в местах обитания нерпы до промыслового сезона и "портили" шкурки бельков несмывающейся краской.

27 Безопасность тигренка (задача на разрушение вредного действия - наличие постороннего запаха у малыша).

Тигрицы - в отличие, например, от многих собак, разрешают знакомым им людям (служителям, ветеринарам, дрессировщикам) брать маленьких тигрят из своей клетки, устланной сеном, на руки. Но! Самое опасное - впереди, если при возвращении в клетку от тигренка будет исходить "посторонний" запах, он может быть убит мамашей. Что нужно сделать людям, чтобы обезопасить возвращение малыша?

Решение: Перед возвращением тигренка натирают сеном из клетки тигрицы.

28 Павианы и мандарины

У фермеров южноафриканской провинции Трансваль в течение ряда лет стада павианов уничтожали почти весь урожай мандаринов. Не помогали ни сторожи, ни собаки... Как быть фермерам?

Решение 1: Фермеры стали высаживать среди мандариновых деревьев лимонные. Любители сладких плодов стали приходить в бешенство, когда раскусывали кислые фрукты. Приблизительно через полгода после начала эксперимента павианы полностью разочаровались в этих плантациях.

Решение 2: Фермеры Эфиопии ловят одну из обезьян, красят ее в необычный цвет и отпускают на волю. Освобожденная обезьяна стремится вернуться в свою стаю, но ее соплеменники, испуганные приближением диковинного зверя, пускаются наутек. Окрашенная же обезьяна, не зная, что выглядит не так, как ей положено, преследует свою стаю.

29 Взвесить курицу

На бройлерных фабриках часто нужно взвешивать цыплят и кур, чтобы определить ежедневный привес. Конечно, можно использовать маленькие рычажные напольные весы. Но курица не стоит на месте, а двигается, подпрыгивает, что не дает точно ее взвесить. Как быть?

Решение:  Курицу, попавшую на весы, освещают резкой вспышкой света, наподобие фотовспышки, - она на мгновение цепенеет. Этого мгновения достаточно, чтобы определить вес птицы на рычажных весах.

В домашних условиях, когда нужно взвесить, например, кота, который тоже не сидит на месте, с ним становятся на весы. А потом вычитают свой вес.

30 Взял, поиграл — положи на место

На Украине при добыче марганца всё чаще применяют открытый способ. Он значительно дешевле шахтного — снижается себестоимость руды, уменьшается число несчастных случаев. Но, с другой стороны, есть и отрицательные экологические последствия: при разработке новых карьеров к отвалам добавляются площади шламоотстойников, сотни гектаров дорог. При этом изменяется окружающий ландшафт, теряются полезные земельные площади… Как быть?

Ответ: Орджоникидзевский горно-обогатительный комбинат при разработке новых карьеров проводит поэтапную рекультивацию старых. Проще говоря: одни карьеры копают — другие закапывают. Земля восстанавливается, и в настоящее время под Никополем, в местах, где раньше были отвалы марганцевых карьеров, зеленеют сады.

Владиславский В. Человек среди природы. Минск: Вышэйшая школа, 1975, с.210

Человечество уже утратило около двух миллиардов гектаров некогда плодородных земель, превратив их в пустыни и непригодные для земледелия пространства. Это больше, чем вся площадь современного мирового земледелия, равная примерно 1,5 миллиарда гектаров. Потеря плодородных почв продолжается. Ежегодно из сельскохозяйственного использования выбывает около 15 миллионов гектаров почв: восемь миллионов гектаров — за счёт строительства городов и промышленности и семь миллионов — в результате деградации почв.

Добровольский Г. В. Задачи почвоведения в решении современных экологических проблем / Сохраним планету Земля. СПб.: ИП МГУ-РАН, 2004; Ковда В. А. Биогеохимия почвенного покрова. М.: Наука, 1985

31 Осушаем мы болото — гибнет лес из-за чего-то…

Из-за осушения болот страдают леса, и не только близлежащие, но и удалённые от болот на десятки километров. Вот что, например, нам рассказали в Беловежской Пуще: «Партия в 50-е годы ХХ века бросила клич: мелиорировать Полесье. Сказано — сделано: провели каналы, осушили заболоченные земли. Но после проведения мелиоративных работ начала сильно болеть ель в Пуще — огромные участки леса поражались короедом-типографом. С тех пор прошло 50 лет, а Пуща до сих пор не оправилась — болеет». Почему страдают леса, хотя мелиоративные работы проводят на болотах?

Ответ:Уровень подземных грунтовых вод в лесу опускается и становится таким же, как уровень вод на осушаемых участках, — действует закон сообщающихся сосудов. Это ведёт к осушению леса. Деревья слабеют, начинают болеть, лес может даже погибнуть.

Информация научного сотрудника Беловежской Пущи.

Кстати: В Белоруссии около 2,5 миллиона гектаров неосушенных болот (12 процентов территории) и 450 тысяч гектаров песков. Эти 450 тысяч гектаров образовались в основном по двум причинам. Во-первых, из-за осушения болот, а во-вторых, из-за слишком интенсивной эксплуатации осушенных торфяников. В отличие от чернозёмов и даже просто суглинков торфяники относятся к почвам, которые чрезвычайно легко подвергаются ветровой эрозии. Обработка таких почв требует особой, нетрадиционной технологии, однако это стало ясно уже после того, как значительная территория бывших болот была загублена. Затраты на осушение болот неоправданны ни экономически, ни экологически. Болота — регуляторы климата, кладовые пресной воды, при их осушении гибнут плантации клюквы.

32 Почему экологи против?

Любая форма жизни является уникальной, какой бы ни была её полезность для человека.

Всемирная хартия природы. Пункт 1

Многие города переполнены бродячими животными. В Москве, например, по улицам бродят более 30 тысяч бездомных собак. Они являются источниками и переносчиками различных заболеваний, в том числе инфекционных. Санэпиднадзор предложил отловить всех бродячих животных, чтобы решить эту проблему раз и навсегда. Но экологи высказались против такого решения. Почему?

Ответ: Если отловить всех бродячих животных, то без биологического барьера в город хлынут новые животные из области, ещё в большем количестве, со своими болезнями, которые к тому же начнут борьбу за территорию, за выживание в новых условиях, и ситуация может стать даже хуже исходной. Кстати: В советские времена существовал план по отлову-усыплению — 20 тысяч ежегодно, но количество бездомных собак не уменьшалось. К Олимпиаде-80 в столице не осталось ни одного бездомного животного, а в 1981 году Москву атаковали полчища крыс. Нечто подобное случилось в столице в 2000 году, когда, борясь с терроризмом, замуровали большинство подвалов и зимой погибли практически все кошки. Благополучная Европа благодаря жесточайшей санитарной политике, огромным штрафам и строгому контролю над сортировкой отходов якобы успешно решила проблему бездомных животных. В Лондоне нет даже ворон, не то что собак. Однако Европа в настоящее время страдает от нашествия других зверей. Англия — от лис и барсуков, Германия и Австрия — от енотов-полоскунов и хорьков. Эти животные заняли места бесхозных собак и кошек, так как способны зубами разрывать прочные пакеты с мусором. Но жители их практически не видят, поскольку «пасутся» звери на помойках только ночью. Подумайте, как можно решить проблему бродячих животных в городах? Ответ: С конца 2001 года бездомных животных в Москве отлавливают, стерилизуют, прививают от бешенства и отпускают на волю.

33 Созидательный пожар

В рощах секвойи, объявленных заповедниками, прекратилось воспроизводство деревьев. В мягком и влажном климате эти огромные деревья прекрасно росли, но омолаживания рощи в заповедниках не было. Долго ботаники не могли понять причину этого явления. Однажды в одном из заповедников произошёл пожар, погубивший растительность нижнего яруса. Огромные секвойи огонь практически не повредил. Зато после пожара вдруг начали прорастать молодые секвойи.

Как можно объяснить это явление?

Ответ: Шишки секвойи во влажном климате разбухают и закрываются так плотно, что не могут освободить семена. И тут на помощь приходят естественные пожары, часто возникающие из-за ударов молний. Горячий воздух во время пожара поднимается вверх и подсушивает шишки на деревьях, при этом ячейки шишек раскрываются и семена падают на землю. А в заповедниках не допускали распространения пожаров, вот и не было молодых деревьев.

Кстати, в связи с этим существует одна проблема. Дело в том, что лесники заповедников секвойи совершенно не хотят, чтобы древесина пропадала в огне, и рьяно вступают в борьбу с лесными пожарами, тем самым препятствуя естественному омолаживанию леса, и волей-неволей одновременно способствуют распространению других видов растений, прежде выжигавшихся огнём. Так что даже самой тщательной охраны недостаточно, чтобы спасти уникальные «живые ископаемые». Необходимо глубокое знание естественных природных процессов, таких, например, как роль пожаров в рощах секвойи.

Подумайте, как проверить, действительно ли подсушивание шишек является главной причиной прорастания семян? Может быть, при пожаре сгорают дёрн и многолетняя подстилка, поэтому семена могут попасть в свободную после огня удобрённую золой почву и прорасти?

Подумайте, первые переселенцы Нового Света были поражены, увидев гигантскую секвойю. Началось массовое вырубание деревьев, которое, однако, вскоре прекратилось. Как вы думаете, что спасло рощи секвойи от абсолютной вырубки?

Ответ, оказалось, что секвойю практически невозможно использовать в строительстве — древесина лёгкая, но слишком мягкая. Это и спасло дерево от полного уничтожения. Сегодня секвойя используется преимущественно для производства мебели.

34 Деревья в строю

В еловых лесах царит сумрак. Его создают древесные кроны елей, достигающих высоты 60 метров и более, и густой подлесок. Тенелюбивые папоротники возвышаются над землёй на уровне человеческой талии. Здесь можно наблюдать интересное явление: с десяток молодых, 20–30-летних деревьев стоят в ряд, как солдаты в строю. Кажется, что посадил их человек — настолько ровно они растут. Попробуйте найти причину и объяснить это явление.

Ответ: в сумрачном еловом лесу семена деревьев не могут прорасти и нормально развиваться в почве: им не хватает света. Молодые деревья поднимаются в этом тёмном лесу за счёт упавших старых елей, толстые стволы которых возвышаются над папоротниками. Семена ближайших елей, упав на этот ствол, получают достаточно света, чтобы прорасти и развиться. Морщинистая кора старого дерева удерживает на себе влагу, необходимую семенам. Когда семя пускает корни, они спускаются вниз, к почве, огибая бока валежины. Молодое деревце растёт и крепнет, его корни становятся толще, а грибы тем временем точат упавший ствол, превращая его в труху и обеспечивая молодую ёлочку обильным питанием. Через 20–30 лет упавший ствол разрушится, а молодые деревья, когда-то нашедшие на нём приют, уже твёрдо будут стоять на своих ногах, вернее, корнях, которые поддерживают деревца над подлеском, словно ходули. Они стоят в ряд над тем местом, где когда-то упало старое дерево, вскормившее их. Еще через сто лет в этом ряду, возможно, останется пять-шесть деревьев, но и тогда драма их общего происхождения будет понятна знакомому с жизнью леса человеку.

Подумайте, один из видов северной орхидеи обычно находят растущим на гнилых брёвнах. Приведите несколько возможных объяснений этому факту.

35 Следы войны

В Беловежской Пуще есть полностью заповедные участки леса. Здесь не проводятся рубки и чистки леса даже тогда, когда лесу угрожает опасность, например если короед поселился под корой елей. Лес на этих участках предоставлен сам себе — на то это и заповедник. Но в этих заповедных участках леса есть места, которые не зарастают молодой порослью, — чёткие прямоугольники вдоль узкой дороги. Здесь во время Великой Отечественной войны располагались склады древесины — немцы вырубали Пущу и вывозили в Германию. Точно известно, что почву в этих местах ничем не обрабатывали, но здесь до сих пор растёт только трава. Почему?

Ответ: на складах хранилась древесина дуба и сосны. Кора дуба содержит много дубильных веществ, а кора сосны — йод и смолу. По сей день эти вещества не разложились в почве. Кора покрывала площадь складов таким плотным слоем и дубильные вещества так пропитали землю, что до сих пор они «съедают» корешки зародышей. Растут на этих участках только травы с поверхностной корневой системой.

Кстати: подобные участки широко распространены вдоль сплавных рек в России, в местах, где долгое время находились «нижние склады» древесины — места складирования перед сплавом.

36 Какие деревья любят молнии?

Известно, что молния чаще всего ударяет в высокие деревья, особенно отдельно стоящие. В грозу нельзя прятаться под дубом, тополем, елью, сосной. Реже молния ударяет в берёзу и клён, почти невероятно, чтобы ударила в кустарник.

Почему разного вида одиночные деревья по-разному реагируют на молнию?

Ответ: Деревья, наиболее вероятно поражаемые молнией, имеют большие, глубоко проникающие в почву корни. Толстые корни являются лучшими проводниками, чем мелкие, — в них больше влаги, они имеют большую площадь соприкосновения с землёй.

Подумайте, почему молния раскалывает деревья?

Ответ: Электрический ток, протекающий по стволу дерева при ударе молнии, сопровождается выделением тепла, очень быстрым испарением влаги и расширением водяного пара. Это и приводит к тому, что ствол дерева раскалывается.

Подумайте, чтобы не скучать во время грозы, вы можете определить примерное расстояние от вас до ударившей только что молнии. Как?

Ответ: Посчитайте, сколько секунд прошло от блеска до грохота. Свет доходит почти мгновенно, звук — со скоростью 330 метров в секунду. Так что каждые три секунды — ещё один километр до молнии.

Кстати, при грозе опасно находиться на открытом пространстве — лучше присесть в сухую яму, траншею. Тело должно иметь по возможности меньшую площадь соприкосновения с землёй. Если при приближении грозы вы находитесь в лодке, надо немедленно грести к берегу (на воде вы самый возвышенный предмет). Не стоит и купаться, лучше находиться на сухой поверхности, например, в палатке. В горах следует избегать гребней, выступов и других возвышенных точек. Опасно находиться рядом с металлическими предметами.

Не рекомендуется находиться на крыше и около токоотвода и заземлителя. Если у вашего радио или телевизора на крыше есть индивидуальная антенна, её следует отсоединить от приборов. Не стойте у открытого окна.

Кстати, три четверти людей, пострадавших от атмосферного электричества, остаются в живых, и многое здесь зависит от быстрой помощи. Пострадавшему от молнии необходимо немедленно сделать искусственное дыхание. При остановке сердца — непрямой массаж. Внутрь дают анальгин, врач введёт противошоковые средства. Пострадавшего необходимо доставить в больницу, если это невозможно — напоить горячим чаем и обеспечить покой. Среди народных заблуждений есть рецепт: закопать пострадавшего в землю. Ни в коем случае не делайте этого: лучше не будет, зато может быть хуже.

Если громоотвод защищает от ударов молнии, а не от раскатов грома, почему его называют громоотводом, а не молниеотводом?

37 Металлургический куст

Изучая флору Новой Зеландии, учёные обнаружили кустарник, ткани которого очень богаты никелем. Настолько богаты, что целесообразной оказалась даже его промышленная переработка с целью добычи никеля. Хорошо, а хочется ещё больше. Как увеличить содержание никеля в тканях кустарника, чтобы поднять рентабельность производства?

Ответ, кустарник начали высаживать на почвах, богатых никелем. При этом концентрация ценного металла в кустарнике достигла 10 процентов от его сухого веса. Это очень высокий показатель.

Кстати, датские учёные методами генной инженерии модифицировали растение Arabidopsis thaliana — малозаметный сорняк. Удалось повысить его чувствительность к двуокиси азота, которая выделяется из находящихся в почве мин. Под её воздействием листья растения за три–пять недель меняют цвет с зелёного на красный. Теперь можно будет с самолёта разбрасывать семена растения-сапёра на больших территориях и определять заминированные территории.

Подумайте, новое генетически модифицированное растение — сорняк, и его бесконтрольный рост будет засорять земли. Как вы думаете, можно ли предотвратить этот нежелательный эффект?

Ответ: Датчане не забыли и об этом — они удалили соответствующий ген, теперь растение сможет размножаться только при помощи специального опылителя.

2 Исследовательские задачи из истории науки

1 Ошибка исследователя

Ван Хельмонт проводил опыты с растениями: он выращивал деревья в оранжерее на почве, которую предварительно взвешивал. После завершения опыта он взвесил выросшее дерево (иву) и снова взвесил почву. При этом получилось, что за пять лет, в течение которых он только поливал почву, дерево приобрело 74 килограмма, а почва потеряла всего 60 граммов. Из этого он сделал вывод, что дерево строит свое тело не из материала почвы, а добывает строительный материал из воды.

Найдите в выводах ван Хельмонта рациональное зерно и ошибки. Какие факторы не учел исследователь при подведении итогов своего опыта?

Ответ

Ван Хельмонт сделал правильный вывод из своего опыта, что почва не является источником материала для построения растущего дерева. Он доказал, что материал, называемый нами биомассой, поступает не из почвы, а из другого источника. Но он неверно определил этот источник: он утверждал, что дополнительный вес растения получают из воды. Ван Хельмонт не принял в расчет воздух.

Кстати

По иронии судьбы ван Хельмонт был первым, кто начал изучать газы. Он даже придумал само слово «газ» и открыл особый газ, который он назвал «дух дерева». Как выяснилось позже, это был углекислый газ. Именно диоксид углерода, содержащийся в воздухе, и есть главный строительный материал для растений.

Азимов А. Краткая история биологии. От алхимии до генетики. М.: ЗАО Изд-во Центрполиграф, 2002. С. 44.

Историческая справка

Ян Баптист ван Хельмонт (1579 — 1644), фламандский врач и химик. Родился в Брюсселе в аристократической семье. Изучал медицину и химию в Католическом университете Лувейна, но не стал получать ученой степени, а занялся собственными исследованиями. Во времена ван Хельмонта химия была молодой наукой, в которой еще сильно ощущалось влияние алхимии. Хотя Хельмонт и не питал безмерного почтения к считавшимся неприкосновенными древним учениям, он все же верил в философский камень. Однако его опыт с растущей ивой показывает, что ван Хельмонт уже понимал ценность эксперимента. А однажды он даже вступил в конфликт с церковью, подвергнув сомнению распространенное поверье о том, что рану можно вылечить, врачуя нанесшее ее оружие.

2 Жизнь из подливки

Ученый-экспериментатор Нидхэм во второй половине XVIII века представил Королевскому обществу свой опыт, который экспериментально подтверждал возможность самозарождения жизни. Он взял прямо с огня баранью подливку, слил ее в бутылку и крепко закрыл пробкой. После этого он еще раз прокипятил бутылку в горячей воде, чтобы совершенно убить микробы, которые могли быть в бутылке или пробке, и через несколько дней под микроскопом обнаружил микробы в содержимом бутылки! Из этого он сделал вывод, что микробы зародились из самой подливки, и что жизнь может возникать самостоятельно из мертвой материи. Какие причины могли привести исследователя к ложным выводам? Предложите свои опыты, которые опровергнут вывод Нидхема и опытным путем докажут невозможность самозарождения жизни.

Ответ

Микробы могли появиться в бутылке по нескольким причинам. Первая — Нидхэм недостаточно долго кипятил подливку, и в ней могли остаться те микробы, которые способны переносить высокую температуру. Вторая причина — микробы могли попасть в бутылку из воздуха через недостаточно плотно подогнанную пробку или через поры в пробке. Кстати, подумайте… Королевское общество приняло Нидхэма в члены своего замкнутого научного круга и Парижская академия наук также выбрала его своим членом. В то время только Спалланцани не поверил в научную новость о возможности самозарождения. Он решил найти ошибку в эксперименте Нидхэма и провел свой опыт. Спалланцани расплавил горлышки склянок с отваром на огне и запаял их наглухо. Затем он прокипятил одни из них в течение нескольких минут, другие же держал в кипящей воде по целому часу. Через несколько дней Спалланцани отбил горлышки у бутылок и исследовал их содержимое под микроскопом. Он не нашел микробов в жидкости из склянок, кипятившихся в течение часа. Зато обнаружил совсем немного маленьких микробов, не совсем похожих на больших, настоящих микробов в той жидкости, которая нагревалась всего несколько минут. А в контрольных склянках, закрытых пробками, как это делал Нидхэм, кишмя кишели микробы. Даже те склянки, которые кипятились целый час, «были похожи на озера, в которых плавала рыба всех размеров — от китов до пескарей». Как вы думаете, какие выводы мог сделать Спалланцани из результатов своих опытов?

Ответ

Спалланцани писал в своей записной книжке: «Маленькие животные проникли в бутылки Нидхэма из воздуха… А кроме того, я сделал еще одно важное открытие: существуют микробы, которые легко переносят кипячение, и для того, чтобы их убить, нужно кипятить их не менее часа».

Историческая справка

Ладзаро Спалланцани (1729 — 1799), итальянский натуралист, священнослужитель и профессор нескольких университетов. Молодой профессор на лекциях по естествознанию рассказывал студентам о чудесных «анималкулах», микроскопически малых существах, впервые обнаруженных за девяносто лет до того голландским купцом из города Дельфт Левенгуком. Спалланцани говорил о необыкновенной быстроте размножения этих мельчайших созданий, живущих в капле воды. Среди ученых его лекции вызывали бурю негодования: в то время повсеместно господствовало мнение о самозарождении жизни в грязи, которое поддерживали как Королевское общество в Лондоне, так и Парижская Академия. Спалланцани совершал поступки, нарушающие все нормы поведения священнослужителя. Например, он впервые осуществил искусственное оплодотворение у собак, доказал экспериментом, что ящерица может восстанавливать потерянный хвост. Спалланцани написал блестящий саркастический трактат, в котором опроверг выводы Нидхэма. Научный мир пришел в волнение. Опыты Спалланцани были настолько неотразимы и показательны, что фактически после них наука о микробах стала отраслью знаний, а не фантастических сказок и легенд. И тем ни менее, почти через 100 лет, в 1853 году, Пуше представил в Парижскую академию наук работу, подтверждавшую, по его мнению, с несомненностью возможность самозарождения. Академия назначила премию за работу по теме: «Пролить удачными опытами новый свет на вопрос о самозарождении». Над этой темой решил работать Пастер. И он доказал, что пока зародыши не имеют возможности проникнуть в способную изменяться жидкость (растительный или животный настой, отвар сена, мяса), то эта жидкость будет оставаться неизмененной.

Крюи П. Охотники за микробами. СПб.: Амфора, 2006. 359 с. С. 41.

3 Научный спор

В опровержение опытов Спалланцани Нидхэм и Бюффон выдвинули теорию Производящей Силы, которая творит жизнь. Нидхэм писал Спалланцани: «Кипятя свои склянки в течение часа, Вы настолько повреждаете и ослабляете Производящую Силу, заключающуюся в семенах, что она уже не в состоянии производить маленьких животных». Какими опытами ответил Спалланцани Нидхэму? Какими рассуждения он мог руководствоваться?

Ответ

Спалланцани кипятил отвары в течение разного времени — от нескольких минут до нескольких часов — и закрывал склянки простыми пробками. Если бы Нидхэм был прав, то склянки, кипятившиеся всего несколько минут, содержали бы микробы, а кипятившиеся часами не должны были иметь их вовсе. Оказалось, что сосуды, кипятившиеся в течение двух часов, содержали в себе больше микробов, чем те, которые кипятились всего несколько минут. Кстати, подумайте…Объясните результаты, полученные Спалланцани в этом опыте. Почему было больше микробов в тех сосудах, которые кипятились два часа?

Крюи П. Охотники за микробами. СПб.: Амфора, 2006. 359 с. С. 49.

4 Воздушные аргументы

Следующим аргументом в споре за таинственную Производящую Силу стал… воздух. Теперь Нидхэм утверждал, что, возможно, эта Сила и может противостоять накаливанию, которому ее подвергал Спалланцани в своих опытах, но для своего проявления она нуждается в сжатом и эластичном воздухе. Спалланцани повторил свои опыты с запаянными на огне горлышками, и действительно он уловил слабый шипящий звук в тот момент, когда отбивал горлышко склянки. В бутылку входил или выходил воздух! Как определить, входит воздух в бутылку или выходит из нее?

Ответ

Спалланцани зажег свечу и приложил ее к самому горлышку бутылки в тот момент, когда отламывал его. Пламя свечи потянулось внутрь, по направлению к отверстию, значит, воздух стремится внутрь. Спалланцани делает вывод, что воздух в бутылке менее упруг, чем снаружи, и Нидхэм, может быть, прав… В чем могла быть причина того, что воздух в запаянной бутылке становился менее упругим?

Ответ

Ответ на это вопрос нашел и Спалланцани. Он понял, что причина в склянках, в их широких горлышках. При запаивании их на огне нужно много тепла, чтобы расплавить стекло, и это тепло выгоняет воздух из бутылки. Спалланцани понимает, что ему нужно провести свои опыты с нормально упругим воздухом в колбе, и тогда он докажет, что теория Нидхэма — вздор. Но как это доказать? Как провести опыты? Как запаять склянку, не выгоняя из нее воздух?

Ответ

Вот как Спалланцани решил эту задачу. Он взял готовую склянку с семенами и водой он вертел ее горлышко над огнем до тех пор, пока в нем осталось маленькое узкое отверстие. Затем он остудил склянку. При этом воздух свободно проходил в узкую дырочку, и давление воздуха внутри было такое же, как и снаружи. После этого он поднес небольшое пламя к оставшемуся отверстию, и вмиг, без потери воздуха, склянка была запаяна. Через несколько дней, когда Спалланцани открыл эту склянку, пламя потянулось не внутрь, а кнаружи от горлышка: давление воздуха внутри колбы стало больше, чем снаружи. А упругость, по мнению Нидхэма, была обязательным условием для проявления его Силы. Но, несмотря на то, что воздух в склянке был упругим, Спалланцани не нашел в отваре ни одного микроба. Он писал: «Нидхэм оказался кругом неправ, и я доказал, что в науке о жизни существует такой же строгий порядок и закономерность, как в науке о звездах». Почему давление воздуха внутри колбы через несколько дней стало больше, чем снаружи?

Спалланцани многократно повторял тот же самый опыт, чтобы перекрыть все возможные варианты условий. Какие условия он мог учитывать при проведении своих опытов?

Крюи П. Охотники за микробами. СПб.: Амфора, 2006.

5 Невидимые микробы

Кох решил заняться поисками микроба туберкулеза. Найти его не удавалось до сих пор никому. Многие исследователи тщетно его искали. Левенгук рассматривал сотни больных легких, но никогда его не видел. У Спалланцани не было достаточно совершенного микроскопа. Пастер при всем своем таланте не обладал ни точными методами исследования, ни терпением. Может, это микроб настолько мал, что его невозможно увидеть? А может, он невидим? Как увидеть невидимый микроб?

Ответ

Если невозможно увидеть микробы в натуральном виде, можно окрасить их какой-нибудь сильной краской. Разные ткани по-разному пропитываются краской и по-разному преломляют свет. Значит, интенсивность окраски микробов и окружающих их тканей, то есть фона, на котором они находятся, будет разной, и микробы можно будет увидеть в микроскопе. Кох так и сделал. Он намазывал инфекционный материал (в частности, ткань туберкулезных бугорков из легких умершего от чахотки человека) на чистые стеклышки, фиксировал (приклеивал), чтобы материал не смывался водой, и часами держал эти стеклышки в ваннах с густыми растворами разных красок (коричневой, фиолетовой, бордовой). Наконец, однажды он вынул свои препараты из синей ванны, и под микроскопом увидел на светло-синем фоне скопления маленьких, чуть изогнутых, очень тоненьких палочек, окрашенных в темно-синий цвет.

Кох, как обычно, не удостоверился одними только наблюдениями, а вырастил несколько поколений этих микробов, пересаживая их с одной питательной среды на другую, и доказал, что именно они, эти палочки, вызывают туберкулез и являются возбудителями этой болезни, убивающей одного из каждых семи умерших в те времена людей.

Кох доложил о результатах своих исследований 24 марта 1882 года в Берлине на заседании физиологического общества, и уже на следующее утро новость о том, что Роберт Кох открыл туберкулезного микроба, появилась на первых страницах всех газет мира.

Крюи П. Охотники за микробами. СПб.: Амфора, 2006. 359 с. С. 132.

6 Самозарождение?

В середине XVIII века популярной была теория, утверждавшая, что жизнь может возникать самостоятельно. Например, даже образованные люди признавали возможность зарождения белых червячков и мух из гнилого мяса. Предложите опыт, доказывающий невозможность самозарождения мух в мясе.

Ответ

Ученый-экспериментатор Реди провел такой опыт. Он взял два кувшина и в каждый из них положил по куску свежего мяса. Один кувшин он оставил открытым, а другой покрыл легкой кисеей. В открытый кувшин влетали мухи, и через некоторое время там появились червячки и из них — новые молодые мухи. В другом кувшине не было ни червячков, ни мух. Люди многие сотни лет ожесточенно спорили по этому вопросу, но никому из них до этого не пришло в голову сделать такой простой опыт. Описание этого опыта вдохновило другого ученого-естествоиспытателя Спалланцани проделать такой же опыт, но только не с мухами, а с микробами.

Крюи П. Охотники за микробами. СПб.: Амфора, 2006. 359 с. С. 38.

7 Прививка от бешенства

Работая над созданием вакцины против бешенства, Пастер и его ученики высушивали заразный материал от бешеных животных и добились ослабления его вирулентности (заразности). Этот материал, выдержанный 14 дней, не вызывал болезни у прививаемой собаки. Но если собака не заболевала, то и не была защищена от возбудителей бешенства. А нужно было добиться, чтобы привитое здоровое животное заболело, но не умерло. Как же добиться, чтобы собака все-таки заболела легкой формой болезни и стала иммунизированной?

Ответ

Ученые начали последовательно вводить собаке высушенный заразный материал, постепенно усиливая его вирулентность. Сначала вводили материал, который высушивался 14 дней и не вызывал болезнь. На следующий день вводили немного усиленный тринадцатидневный. Так продолжалось до четырнадцатого дня, когда животному впрыскивали однодневную сильнейшую прививку, которая, несомненно, заразила и убила бы не вакцинированную собаку, но не причинила никакого вреда уже иммунизированной привитой последовательно усиливающимися прививками собаке. «У меня большой соблазн начать опыт с самого себя: привить себе бешенство, а затем задержать его последствия», — писал Пастер своему другу Жюлю Верселю. Однако случай помешал Пастеру выполнить этот опыт на себе. Первым человеком, спасенным от смерти из-за бешенства, стал девятилетний мальчик Жозеф Мейстер из Эльзаса, искусанный в четырнадцати местах бешеной собакой. Его убитая горем мать и врачи, подтвердившие, что мальчик погибнет в любом случае, убедили Пастера начать первое в мире прививание против бешенства. Начиная с 6 июля 1885 года, мальчик получил все 14 прививок ослабленных микробов бешенства в виде легких уколов под кожу. Он не заболел.

Крюи П. Охотники за микробами. СПб.: Амфора, 2006. 359 с. С. 182.

Из Смоленска, из далекой России, в 1886 году в Париж прибыло 19 крестьян, побывавших в зубах у бешеного волка 20 дней назад. Пятеро из них были настолько истерзаны, что не могли даже ходить, и их пришлось поместить в больницу. Эти искусанные русские крестьяне обязательно должны были умереть, так как прошло слишком много времени с момента укуса. От укусов бешеного волка обычно заболевало 8 человек из 10, так что из этих 19 русских 15 были обречены на смерть. Пастер взял на себя страшный риск: чтобы наверстать потерянное время и провести 14 прививок ускоренным темпом, он впрыскивал свою вакцину русским два раза в день. Вакцина не спасла только троих — остальные не заболели. Крестьяне вернулись в Россию, где были встречены как люди, спасенные каким-то высшим чудом.

Со всех концов мира посыпались благодарности и благотворительные деньги на постройку лаборатории в Париже, в которой Пастер мог бы иметь все необходимое для охоты за микробами и для изобретения оружия против них. Теперь эта лаборатория называется Пастеровским институтом.

Крюи П. Охотники за микробами. СПб.: Амфора, 2006. 359 с. С. 183.

8 Загадка южных коров

В конце XIX века американские фермеры столкнулись с непонятной болезнью коров: южные коровы, привезенные на север и сами оставаясь здоровыми, несли техасскую лихорадку северным коровам. Ученый-исследователь Теобальд Смит доказал, что причиной лихорадки являются клещи, живущие на южных коровах. Клещи на юге имелись везде, и везде на севере, где появлялись клещи, появлялась и эта свирепая болезнь — техасская лихорадка. Но вот что удивило исследователя: в крови всех больных северных коров он обнаружил микробов грушевидной формы, и у всех южных коров в крови имелись эти смертоносные микробы, но для южных коров это не имело значения — они не болели! Почему же южный скот никогда не погибал от ужасной техасской лихорадки, которая поражала всех северных коров, хотя в его крови были микробы?

Ответ

Всех южных коров еще в телячьем возрасте кусают клещи, которые есть везде на юге. Легкое заболевание в телячьем возрасте делает всех южных коров невосприимчивыми к возбудителю болезни техасской лихорадкой. У телят появляется иммунитет, как от прививки. Если северные телята переносили легкий приступ техасской лихорадки, то в следующем году, став подросшими телками и коровами, они уже спокойно паслись рядом с южными коровами. Им не были страшны клещи, гибельные для взрослых не иммунизированных северных коров.

Список использованных источников

1 База творческих задач: http://www.trizland.ru/topics.php

2 Разборы решений задач: http://www.trizland.ru/trizba.php?id=35

3 Сборник творческих задач по биологии, экологии и ТРИЗ / сост. В.И. Тимохов – СПб, ТОО ТРИЗ-Шанс, 1996, 105 с.

4 Гин А, 150 творческих задач для сельской школы/ Гин А, Андржевская И.

5 Добровольский Г. В. Задачи почвоведения в решении современных экологических проблем / Сохраним планету Земля. СПб.: ИП МГУ-РАН, 2004; Ковда В. А. Биогеохимия почвенного покрова. М.: Наука, 1985