Владимир Антонец - Простые вопросы. Книга, похожая на энциклопедию
В наше время ценность камней отчасти дань древней традиции, отчасти выросший из нее престиж, отчасти красота, а отчасти обыкновенная техническая польза. Например, главными потребителями рубинов долгое время были часовщики. Впрочем, их устраивали и более дешевые искусственные рубины. Когда же речь идет о красоте, то для ювелиров и любителей драгоценностей природные самоцветы по-прежнему вне конкуренции.
Многие считают, что драгоценные камни наделены способностью влиять на жизнь людей и их здоровье. Научного подтверждения такая точка зрения не имеет. Однако люди все равно любят природные драгоценные камни за их уникальность и красоту.
Почему сахар сладкий?
Ответ на этот вопрос очень похож на ответ о том, почему мир разноцветный. Ощущение вкуса, в том числе и сладкого, — психический феномен. Как же он формируется?
Органами вкуса, выполняющими важную для всех живых существ функцию химического анализа, обладают многие животные. У разных существ они расположены в разных местах. Например, у рыб они на всем теле, хотя в основном сосредоточены на усиках ротовой полости. У человека, как и у всех млекопитающих, наибольшая часть вкусовых рецепторов расположена в ротовой полости, хотя они есть и на мягком нёбе, и в гортани, и в верхней части пищевода. Рецепторы реагируют на четыре основных вкуса — сладкий, горький, кислый и соленый. (Не напоминает три рецептора основных цветов?) Открыты также рецепторы вкуса жира, которые есть у крыс, и рецепторы вкуса крови, которые есть и у человека. От сочетания силы возбуждения рецепторов зависит итоговое вкусовое ощущение.
Элементарный вкусовой рецептор называется вкусовой почкой и представляет собой объединение нескольких десятков рецепторных клеток. Чтобы клетки могли реагировать на вещество, оно должно поступить к почке в растворенном виде, поэтому сухая пища не может иметь вкуса.
Вкусовые почки соединены во вкусовые луковицы. У взрослых людей в каждой луковице примерно 100 почек, а у молодых людей и у детей — примерно 200–250. От нескольких сотен до тысяч луковиц располагается на специальных сосочках языка. Луковица живет примерно 10 дней, потом заменяется новой.
Рецепторы распределены на языке неравномерно. На кончике языка сосредоточены рецепторы, реагирующие на сладкое, у корня — на горькое, на задних боковых поверхностях — на кислое. На соленое реагируют кончик и передние боковые части языка. Жесткой связи между вкусом и химическим составом вещества нет. Например, сладкой ощущается не только сахароза, но и спирты, сахарин, соли свинца и поваренная соль в малых концентрациях. Однозначно лишь формирование ощущения кислого вкуса, обусловленного реакцией рецепторов на свободные ионы водорода.
Работа рецепторов напрямую зависит от температуры. Слишком горячая еда лишена вкуса. Наиболее вкусной кажется пища температурой 15–35℃. Ощущение вкуса формируется вместе с ощущением запаха, поэтому при насморке пища воспринимается как безвкусная.
В последние годы, подражая природе, ученые начали разрабатывать искусственные рецепторы, в том числе и вкусовые, например электронный язык — дегустатор для контроля изготовления вина. Он ориентирован на восприятие веществ, отвечающих за формирование ощущений сладкого и кислого.
Таким образом, сахар сладкий потому, что под раздражающим действием раствора сахарозы возникает возбуждение в соответствующих вкусовых рецепторах. От них по волокнам вкусового нерва импульсы проводятся во вкусовую зону коры больших полушарий мозга, в результате их обработки и формируется окончательное вкусовое ощущение. Физиологические и психические механизмы формирования вкусового ощущения имеют много общего с механизмами формирования других ощущений.
Почему сердце бьется?
Долгое время в соответствии с мнением великого медика Галена считалось, что центром кровообращения служит печень, а сердце проталкивает по сосудам кровь, непрерывно поступающую к нему из кроветворных органов.
В 1628 году во Франкфурте была издана книга Уильяма Гарвея, замечательного и разностороннего английского ученого, основоположника современной физиологии и эмбриологии, в которой он доказал, что организм имеет замкнутый цикл кровообращения. Лишь почти через 300 лет датский физиолог Август Крог разобрался, что основная функция кровообращения — доставка тканям кислорода с помощью эритроцитов. Постепенно становилось понятно, что кровь переносит и другие вещества, в частности гормоны, а также лейкоциты и тромбоциты, необходимые для защиты организма. Без кровотока невозможно также регулирование теплообмена.
Гарвей объяснял, что по малому и большому кругам кровообращения кровь движется благодаря насосной функции, выполняемой пульсирующим сердцем. У здорового взрослого человека сердечная мышца в покое сокращается приблизительно 75 раз в минуту. При этом в кровеносные сосуды каждым из двух желудочков выталкивается около 80 мл крови. За сутки сердце совершает примерно 100 000 сокращений, перекачивая чуть менее 10 м3 крови. Это где-то половина производительности обыкновенного садового насоса. По разным оценкам сердце человека совершает работу в 10–15 тысяч килограммометров в сутки, на что расходуется около 100 ккал энергии, то есть 3–5 % рациона.
Каждое сокращение сердечной мышцы обеспечивается за счет активности специальных электрических клеток, сконцентрированных на площади в несколько квадратных миллиметров в верхней части правого предсердия, в так называемом сино-аурикулярном узле. Всего этих клеток в узле 3–5 тысяч. Каждая из них в автоматическом режиме генерирует последовательность электрических импульсов с определенным периодом. За счет сложного взаимодействия работа клеток синхронизируется, и узел вырабатывает единый ритм. Получившийся единый электрический импульс по специальным нервным проводящим путям быстро и синхронно достигает всех волокон миокарда, возбуждая их одновременное сокращение. Синхронность возбуждения важна потому, что если бы часть волокон не была напряжена, как это бывает, например, при инфаркте миокарда, то расслабленный участок выпятился бы, давление в желудочке не поднялось бы до необходимого уровня, клапаны не смогли бы открыться, кровь не попала бы в сосуды.
Клетки сино-аурикулярного узла чувствительны к действию медиаторов, выделяемых нервными окончаниями, а также к действию иных веществ, поступающих через кровь. Это дает организму возможность управлять сердечным ритмом на самых разных промежутках времени — от мгновенного повышения частоты пульса при опасности или волнении до его регулирования в соответствии с фазой суточной активности. Сердечный ритм обычно меняется и в такт дыханию — учащается на вдохе и становится медленнее на выдохе.
Сердце — главнейшая часть системы кровообращения человека и животных. Природа сделала его удивительно совершенным, и пока человек не может повторить ее достижения. Поэтому лучше сердце беречь и вести здоровый образ жизни.
Почему слоны большие?
Должен начать с того, что поставленный вопрос — такой простой, на первый взгляд, — с научной точки зрения довольно некорректен, то есть прямой ответ на него не приблизит нас к сути дела. Так нередко бывает. Но многие научные открытия делались именно в трудных попытках ответить на подобные вопросы. Попробуем и мы.
И все-таки слоны действительно большие. Согласно научным данным, средний размер земных млекопитающих составляет чуть более 30 см. По этим меркам и человек — большое существо. Какие выгоды дает большой размер?
Во-первых, иначе строится обмен веществ и система питания. Помните, в детских книжках рассказывается, как много по отношению к своему весу должны есть маленькие птички и как мал промежуток времени, в течение которого они могут не есть? Крупное животное свободно от этой зависимости. Так повышается его мобильность.
Во-вторых, крупное существо меньше подвергается нападению хищников.
В-третьих, растет продолжительность жизни при одновременном уменьшении плодовитости. От этого усиливается забота о потомстве, а также взаимодействие и взаимопомощь между животными. Развивается социальная организация их жизни.
В-четвертых, вместе с размером тела растет мозг.
Перечисленных преимуществ оказывается достаточно для благополучного выживания. Казалось бы, надо увеличивать и увеличивать размер.
Однако механического увеличения размеров животного быть не может. При большом росте сильно усложняются и упрочиваются скелет и суставы, развивается мышечная система, совершенствуется управление движениями. Из-за ограничений, диктуемых законами физики и химии, эти усовершенствования не могут быть беспредельными. При этом все эти конструкции приходится специализировать по отношению к тому образу жизни, который ведет животное. Формируются и ограничения в поведении и образе жизни, а это уже обратная сторона полученных преимуществ. Так в результате отбора согласуются размеры и формы животного вида со способами его выживания в окружающей среде.
