Читаем Я познаю мир. Живой мир онлайн бесплатно

Annotation

В новом том популярной энциклопедии «Я познаю мир" читатели познакомятся со всем многообразием живых организмов нашей планеты. Издание будет очень полезно школьникам при выполнении докладов и рефератов, а также при подготовке к экзаменам.

Предисловие

Содружество молекул

Странная планета

Четыре кита

Еда, скелет и броня

Основа основ

Память поколений

Липиды

Вещество и энергия

Универсальный аккумулятор

Самообслуживание

Становой хребет биологии (эволюция)

Что такое «вид»?

Источник новизны

Гены, аллели и популяции

Мутации хорошие и плохие

Эволюция

Что такое приспособленность

Куда ведет отбор

Стратегия размножения

Эволюция культуры

Экология

Что такое экология

Что такое экосистема

Колыбель жизни?

Мать сыра земля

Незаметные труженики

Степи, леса и пустыни

Лови мгновение

Почетная профессия мусорщика

Силы быстрого реагирования

Рубки ухода

Польза стресса

Смена курса

Возрождение из пепла

Биосфера

Биосфера и человек

Взгляд назад

Бактерии и протисты

Кто есть кто

Шесть или семь царств

Беспризорники

Блеск и нищета прокариот

Кто такие протисты

Дополнительные конструкции

Амебы и их родня

Всякий сброд со жгутиками

Профессиональные паразиты

Верх совершенства

Рыбья пища

Красные и бурые водоросли

Предки растений

Двойники грибов

Суперамебы

Грибы и растения

Родственники не обнаружены

Что такое гриб

Друзья и враги

Лишайники

Растения

Без чего не обойтись на суше

Вид растения изнутри

Вид растения снаружи

Вечная жажда

Сосудистые и не очень

Размножение мхов

Самые древние

Плауны, хвощи и папоротники

Как появилось семя

Сложная процедура

Следующий шаг

Верх совершенства

Неразрывная связь

Животные

Особый путь

Плавающий желудок

На полпути

Решительный шаг

Носители прогресса

Три ветви

Удачная находка

Аннелиды

Все из ничего

Бронированный червяк

Вторичноротые

Прародители хордовых?

Ланцетник

Позвоночные

Выход на сушу

Шиворот–навыворот

Между двух стульев

Птицы

Питающие молоком

Вершина эволюции

Предисловие

Интерес к живым существам возник задолго до появления человека, ещё в те далекие времена, когда впервые возник более или менее сложный мозг. Не только обезьяны, кошки и собаки, но даже мыши и ящерицы интересуются другими живыми существами гораздо больше, чем камнями, луной, звездами и облаками. У нашего далекого волосатого предка интерес ко всему живому наверняка был ещё сильнее, хотя бы потому, что мозг у него был получше мышиного, и он понимал, что он тоже живое существо. Интерес этот не ограничивался чисто практическими соображениями. Только благодаря неуемному любопытству человек стал человеком. Посмотрите на себя. Что, вы купили эту книгу, чтобы лучше подготовиться к экзаменам? Или блеснуть эрудицией? Или научиться лечить прыщи? Да нет, вам просто «интересно».

Эта книга – не учебник биологии и не пособие для подготовки к экзаменам (хотя и в :>том качестве она может оказаться небесполезной). Мы просто попытаемся рассказать вам об основных законах, управляющих жизнью на Земле, и о некоторых живых существах, как экзотических, так и обыкновенных, но от того не менее удивительных. Подробно рассказать о «живом мире» в одной книге просто невозможно. Кое–что пропущено, по чему–то взгляд только скользнет, не задерживаясь. Но если ваш интерес к живому не насытится, а только возрастёт – значит, книга достигла своей цели.

Содружество молекул

image l:href="#image2.png"

Странная планета

Если бы существовал некий бесплотный дух, странствующий во Вселенной и мыслящий во вселенском масштабе, то наша Земля должна была бы вызвать у него недоумение. Вроде бы планета как планета, довольно заурядная, вертится себе, понемногу остывая. Состоит в основном из добропорядочных твердых веществ, каких и на других планетах пруд пруди. Но! Во–первых, почти все впадины планеты заполнены жидкой водой. Это уже огромная редкость, на большинстве других планет – вода или газ (пар) или твердое вещество (лёд). Жидкая вода – универсальный и очень агрессивный растворитель. Во–вторых, в атмосфере планеты полно чистого кислорода. Это уже вообще ни в какие ворота не лезет. Кислород – тоже штука очень агрессивная, реагирует чуть ли не со всем на свете и на большинстве планет в чистом виде отсутствует, а входит в состав сложных веществ, оксидов. Всё это говорит о том, что на поверхности планеты идут какие–то странные химические реакции.

Чтобы обнаружить на планете жизнь, вселенскому духу пришлось бы воспользоваться хорошим микроскопом. Это сами себе мы кажемся такими большими и значительными. Но в масштабах не только вселенских, но даже планетарных, мы простым глазом неразличимы. Если представить Землю шаром с диаметром двадцать метров – согласитесь, внушительное сооружение, – то глубина земных океанов будет около пяти миллиметров, самые глубокие океанские впадины и самые высокие горы – около полутора сантиметров. Так, небольшие шероховатости. А пленка жизни на поверхности этого шара окажется вещью совершенно микроскопической: ни на глаз, ни на ощупь вы эту пленку не обнаружите. Но эта пленка состоит из огромных, по сравнению с любым другим веществом, и очень сложных молекул. Молекулы организованы в головоломные, но строго упорядоченные комплексы, и в этом микроскопическом слое идут совершенно необычные, очень бурные и стремительные химические реакции. И что особенно странно, реакции не замедляются и количество гигантских молекул практически не меняется, хотя при такой химической активности весь реагирующий материал должен очень быстро израсходоваться и поверхность «странной» планеты должна прийти в тот разумный и приличный вид, как у всех остальных.

Итак, во вселенском масштабе жизнь – это прежде всего очень странный, совершенно невероятный химический процесс. Всякие другие странности, вроде устройства отдельных комплексов молекул и их поведения, на этом фоне просто теряются. И изобретенный нами вселенский дух, скорее всего, никогда бы не узнал, что эта микроскопическая пленка состоит из кошек, собак, людей, деревьев и инфузорий, что они спят, охотятся и играют, что–то любят, а чего–то терпеть не могут.

Химические процессы, из которых, собственно, жизнь и состоит, изучает раздел биологии – биохимия. Хотя бы самое минимальное представление о биохимии стоит иметь любому биологу, даже если он занимается изучением семейной жизни бенгальских тигров. Давайте коснёмся этой науки и мы.

Четыре кита

Основу любого живого организма составляют четыре группы веществ: белки, нуклеиновые кислоты, углеводы и жиры, точнее – липиды. Первые две группы веществ имеют очень крупные молекулы. И молекулы эти состоят не из простой углеродной цепочки, а из последовательности сложных звеньев. Эти звенья повторяются в цепи в определенном порядке, и вся макромолекула называется полимером, а её звенья – мономерами. Углеводы могут быть полимерами, а могут не быть. Молекулы липидов намного мельче (хотя сравнительно с большинством молекул неживого мира они весьма велики). Цепочкой мономеров липиды не являются, но от этого их роль в организме не становится меньше.

В состав всех живых организмов входят: углерод, водород, кислород, азот, фосфор, сера, натрий, калий, кальций, хлор, магний, железо, медь, марганец, цинк, кобальт. Некоторые эксцентричные существа включают в себя кремний, йод, бор и прочие изыски. Но таких сравнительно немного. Асцидии, наши дальние

image l:href="#image3.png"

Асцидияродственники по типу хордовых, выделяют из морской воды и накапливают в своем организме довольно редкий элемент ванадий.

В белках и нуклеиновых кислотах последовательность мономеров не только определяет форму молекулы и её химические свойства. Она ещё служит кодом, несущим определенную информацию. И этот код определяет все процессы, идущие в живом организме. А вот углеводы (полимеры сравнительно простые) и липиды (которые вовсе не полимеры) хранителями информации не являются.

При всём огромном разнообразии живущих на Земле организмов биохимические процессы, происходящие в них, на удивление сходны. Сходны живые существа и по химическому составу. С точки зрения биохимика амёба практически ничем не отличается от нас с вами. Даже растения и животные, существа с разным способом получения энергии, во многом подобны. Сильно уклоняющиеся формы встречаются только среди бактерий, самой древней группы живых существ, от которой, вероятно, произошли все остальные формы жизни.

Говоря о четырех китах, на которых держится жизнь, мы следовали биохимической традиции. На самом деле этих китов пять, и пятый из них – простая вода. Всякий живой организм больше чем наполовину состоит из воды. Вода служит транспортным средством, доставляющим из одной части организма в другую необходимые вещества. Вода участвует во многих биологических процессах как в качестве растворителя, так и химического агента.

image l:href="#image4.png"

С точки зрения биохимика амёба, орхидея (любка) и человек почти не отличаются

Еда, скелет и броня

Если рассматривать углеводы только с точки зрения их состава, то оказывается, что, кроме углерода, в них присутствуют водород и кислород, причем в том же соотношении, что и в воде. Общая формула углеводов – Сх(НгО)у, они как бы состоят «из угля и воды», почему и получили такое название. Углеводы могут образовывать простые цепочки, ветвящиеся цепочки, могут складываться в кольцевые структуры. Роль их в химической кухне организма велика и разнообразна.

Углеводы, которые не полимеры и состоят из простой цепочки (или кольца), называются сахарами. Они имеют сладкий вкус, и их название всегда оканчивается на «–оза» – рибоза, сахароза, глюкоза, фруктоза. Правда, такие есть и среди других углеводов, например, целлюлоза, которая сахаром никак не является. Почему она имеет такое же окончание? – вопрос к химикам. Сахара могут служить источником энергии, организм расщепляет их на составные части и использует для самых разных целей энергию их химических связей. Но не менее важная их роль – участие в синтезе многих необходимых организму соединений. Сахара и их «кусочки» используются при сборке многих ферментов, нуклеиновых кислот, в том числе ДНК, и универсальных аккумуляторов энергии – молекул АТФ. Используются сахара и для синтеза полимерных полисахаридов, в которых они выступают в качестве мономеров.

image l:href="#image5.png"

Углеводы:I – глюкоза; 2 – простая цепочка молекул глюкозы; 3 – цепочки глюкозы, соединенные водородными связями (целлюлоза)

Полисахариды выступают в основном в двух качествах. Это или запас пищи, или одновременно опора и защита. Запасами пищи обычно служат крахмал (у растений) или гликоген (у животных). И то и другое – ветвящиеся цепочки из глюкозы, но отличающиеся по размеру и форме. И то и другое откладывается организмом про запас, причем иногда в большом количестве. В случае нужды они служат одновременно источником энергии, которая выделяется, когда их молекулы «рвут на части», и источником строительного материала.

Другой полисахарид: целлюлоза – широко распространена преимущественно в растительном мире. Она тоже – полимер глюкозы, но расщепляется крайне тяжело. Обидно: целлюлозы в мире огромное количество, но использовать её для еды удается только немногим организмам, у которых есть редкий фермент – целлюлаза. Из целлюлозы строятся клеточные стенки растений и некоторых микроорганизмов. В клеточных стенках сосудистых растений целлюлоза сочетается с лигнином – тоже полимером, но не сахаров, а фенолоспиртов. Лигнин, которого немногим меньше целлюлозы, вообще не усваивается никем, кроме некоторых грибов и бактерий. Штука это не только химически устойчивая, но и очень прочная. Из твердых пород деревьев (а древесина – это и есть сочетание целлюлозы с лигнином) в старину на островах Тихого океана, где не было подходящего камня, делали боевые мечи и кинжалы.

image l:href="#image6.png"

Деревянное оружие полинезийцев

У животных целлюлозы и лигнина не бывает (исключение составляют асцидии, «туника» которых включает в свой состав целлюлозу), но у них бывает хитин, тоже полисахарид (правда, в его состав входит ещё и азот) и тоже очень прочный. Из хитина строят свои панцири жуки, крабы и многие другие беспозвоночные.

Основа основ