Соціобіологія - науковий напрям, який попав розвиватися в друтій половині XX століття, завданням якого є всебічне вивчення біологічних основ соціальної поведінки, організації, динаміки та еволюції суспільних груп тварин від найнижчих форм до людини.
Суспільна (соціальна) поведінка включає всі типи взаємодій тварин в угрупованнях.
Поведінка тварин у групах ґрунтується на взаємодії двох чинників:
1) суспільного інстинкту, який спонукає їх об'єднуватися з родичами й підтримувати з ними постійні контакти;
2) внутрішньовидової агресивності, яка дає змогу встановити й підтримувати певний порядок у співтоваристві.
Ієрархія домінування - це система «підпорядкуваиня-домінування» в угрупованні суспільних тварин, виникає тоді, коли члени «особистісної» спільноти взаємодіють між собою, часто агресивно, для створення рейтпнгової системи. Члени соціальних груп зазвичай конкурують за доступ до обмежених ресурсів, за доступ до статевого партнера. Ця боротьба сприяє формуванню соціального порядку, коли лідиру не потрібно постійно що-небудь оспорювати в підлеглих особин. Водночас агресивність здебільшого не призводить до справжніх бійок, а частіше проявляється в демонстрації поз.
У поодиноких тварин, на відміну від суспільних, контакти між особинами підтримуються виключно в шлюбний період, а в деяких - ще в період турботи про потомство (білка, уссурійський тигр, зозуля звичайна, заєць сірий).
Суспільним тваринам притаманна взаємодія суспільного інстинкту (спонукає їх об'єднуватися з родичами й підтримувати з ними постійні контакти) та внутрішньовидової агресивності (дає змогу встановлювати й підтримувати певний порядок в угрупованнях).
Суспільні тварини утворюють постійні групи (бджоли, деякі оси, терміти, мурахи, бобри, вовки, гієни, дельфіни, косяки риб, групи орангутангів самки зі своїми дитинчатами тощо).
Які тварини утворюють анонімні угруповання?
Табун жирафів, стадо корів, колонії сірих пацюків, косяки риб. За якою ознакою виділяють лідера в угрупованнях тварин?
Лідера виділяють за будовою (сильні та здорові вожаки у зграї вовків), зовнішнім виглядом (бджола-матка), здібністю до певного виду діяльності в рольовій ієрархії (бобри в хатинці). Яка основна функція ієрархії в у групованнях тварин?
Ієрархія дає змогу уникати постійних конфліктів у угрупованні, ресурси розподіляються так, що спочатку забезпечуються найбільш життєздатні особини.
Які переваги суспільної поведінки для виживання тварин?
Менше затрат енергії на добування їжі, легше захиститись від ворогів групами та системою сповіщення, виживають найбільш життєздатні особини.
Які переваги має поодинокий спосіб життя? Які переваги має суспільний спосіб життя?
Більше харчових ресурсів для одної особини, кожен шукає партнера.
Менше затрат енергії на добування їжі, легше захиститись від ворогів групами з системою сповіщення, виживають найбільш життєздатні особини.
Соціальна структура павіанів.
Павіани поширені в гірських місцевостях Тропічної Африки. Їх ще називають «собакоголовими мавпами», бо їхня голова схожа на собачу.
Павіани – всеїдні тварини, вони живуть стадами із чіткою ієрархією. Керує вожак - сильний самець або кілька самців-домінантів, кому підпорядковуються всі інші особини. Кожна особина має у стаді певну чергу при споживанні їжі, певне місце під час пересування, на деревах тощо.
Життя будь-якого павіана сповнене тривоги. Вожаки та домінанти безперервно стежать, щоб підлеглі їм самці не об'єдналися та не виступили проти них. Тому постійно демонструють своє високе положення, ставлячи на місце можливих суперників. Причому кожна особина отримує покарання та приниження від тих, хто перебуває вище в ієрархії, та зганяє свої образи на тих, хто стоїть нижче. Час від часу в групі спалахують сутички. Утім, якщо на групу нападе запеклий ворог павіанів - леопард, вожак і домінанти відганятимуть його від самок і потомства.
В анонімних угрупованнях взаємозв'язки тварин є безадресними та однаково спрямованими на всіх представників спільноти, відсутня постійна структура, нема ієрархії (лідерів та підлеглих), часто демонструють дивовижну згуртованість і доцільність групових дій.
Відкриті анонімні угруповання – групи, члени яких не проявляють агресії до нових особин свого виду (стадо корів, табун коней, жирафів).
Закриті анонімні угруповання – групи, члени якого не розрізняють один одного «персонально», але відразу відчувають «чужинців» (колонїї сірих пацюків).
Особистісні угруповання тварин ґрунтуються на особистих контактах тварин однієї з одною, можливий розподіл ролей, наявна турбота старших особин про цілісність спільноти й безпеку її членів, характерна наявність ієрархїї домінування (колонія миші хатньої, бджіл, мурах, термітів, зграя вовків звичайних, гієн, гієно подібних собак, прайд левів, родина бобрів, сірої гуски, пари пустельних мокриць). Користуючись різними джерелами інформації, підготуйте міні-проект на тему «Спільноти тварин».
Селекція – наука, що досліджує виведення нових та вдосконалення існуючих сортів культурних рослин, порід тварин і штамів мікроорганізмів, що відповідають потребам людини і суспільства.
Сорт, порода, штам – це штучно створені людиною різновиди рослин, тварин та мікроорганізмів, які мають визначені спадкові особливості: комплекс морфологічних і фізіологічних ознак, продуктивність і норму реакції.
М. І. Вавилов зазначив, що для успішної роботи селекціонеру слід вивчати і враховувати:
1. вихідну сортову і видову різноманітність рослин і тварин;
2. спадкову мінливість (мутації);
3. роль середовища в розвитку і прояві досліджуваних ознак;
4. закономірності успадкування при гібридизації;
5. форми штучного добору, спрямовані на виділення й закріплення бажаних ознак
Виділення з вихідного матеріалу цілої групи особин, що мають бажані для селекціонера ознаки
Виділення окремих особин із цікавими для селекціонера ознаками й одержання від них нащадків
Форми гібридизації
Внутрішньовидова(у межах одного виду)
Споріднене схрещування (інбридинг)
Неспоріднене схрещування (аутбридинг)
Схрещування організмів, що мають безпосередніх спільних предків. Використовують для одержання чистих ліній. Підвищується гомозиготність
Гібридизація організмів, що не мають тісних родинних зв'язків. Часто спостерігається явище гетерозису – «гібридної сили».
Підвищується гетерозиготність
Міжвидова (між особинами різних видів)
Гібридизація особин, які належать до різних видів, родів, із метою поєднання в гібридів цінних спадкових ознак: Жито х пшениця = тритікале
Кобила х осел = мул
Гетерозис. Явище гетерозису полягає у вищій життєздатності та продуктивності гібридів першого покоління порівняно зі схрещуваними батьківськими формами. Саме відкриття гетерозису визначило нову категорію селекції – створені високопродуктивних тварин і рослин. Існують такі гіпотези, що пояснюють явище гетерозису:
– гіпотеза домінування припускає, що в першому поколінні число домінантних генів, отриманих від батьків, подвоюється, і це сприятливо діє на потомство;
– гіпотеза наддомінування визнає, що гетерозиготний стан (Aa) дає перевагу над гомозиготним (АА);
– гіпотеза компенсаційного комплексу генів припускає сприятливу дію мутацій у разі схрещування з нормальними гомозиготними рецесивними особинами.
Етапи одержання гетерозисних гібридів включають:
– багаторазове самозапилення рослин і отримання інбредних ліній, гомозиготних за переважною кількістю генів;
– оцінка отриманих видів за їхньою здатністю до гетерозису;
– отримання гібридів як основного результату j селекції на використання гетерозису.
Найчастіше міжвидові гібриди безплідні. Уперше методику подолання безплідності міжвидових гібридів у рослин розробив у 1924 р. російський учений Г. Д. Карпеченко. Схрещуючи редьку з капустою, він подвоїв число хромосом у гібрида. Ця рослина не була схожа ні на редьку, ні на капусту.
Віддалена гібридизація широко застосовується у плодівництві: І. В. Мічурін одержав у такий спосіб гібриди ожини і малини, сливи і терну та ін.
Гібриди рослин можна розмножувати вегетативно, чого не можна робити з тваринами.
Гетерозис кукурудзи за продуктивністю
а), в) – лінії батьків, б) – гібрид
Розмножують складні міжвидові гібриди і методами клітинної інженерії. Новий організм можна одержати з окремих гібридних соматичних клітин. Цей метод називається клонуванням.
1. Висока плідність, численність потомства дозволяють використовувати метод масового добору
2. Наявність видів, що самозапилюються, дає можливість вивести чисту лінію шляхом застосування індивідуального добору
3. Завдяки вегетативному розмноженню можна тривалий час зберігати гетерозиготну комбінацію, соматичну мутацію
4. Впливаючи на проростання насіння хімічними речовинами, випромінюванням вдається одержувати матеріал для добору
Поліплоїдія – один зі шляхів поліпшення сортів культурних рослин
Значний внесок у розвиток селекції рослин зробили селекціонери-генетики: І. В. Мічурін, Г. Д. Карпеченко, М. В. Цицин, М. М. Лук'яненко, В. Н. Ремесло, В. С. Пустовойт. Вони вивели високоврожайні сорти цукрових буряків, гречки, бавовнику, високопродуктивні кубанські сорти пшениці, українські сорти Миронівська-808, Юбілейна-50, Харківська-63 та ін.
1. Нечисленність потомства Значна тривалість життя Роздільностатеві (утруднює інбридинг) Тільки статеве розмноження
2. Необхідна гомозиготність чистих ліній досягається за рахунок близькородинного схрещування, що веде до інбредної депресії
3. Складні взаємини з довкіллям у зв'язку з наявністю нервової системи Кожний об'єкт являє собою значну селекційну цінність Значні економічні витрати на утримання
1. Не застосовується масовий добір, з огляду на співвідносну мінливість Визначення якості плідників за показниками нащадків; вивчення родоводу
2. Штучне запліднення, одержання цінних порід великої рогатої худоби в штучних умовах («у пробірці»). Потім ембріон пересаджують у матку самки іншої породи для подальшого розвитку. У такий спосіб можна одержати значну кількість нащадків із важливими практичними властивостями
2. Гаплоїдні, що дає можливість мутаціям виявлятися вже в першому поколінні нащадків Швидкі темпи розмноження дають можливість одержувати велику кількість клітин – нащадків.
Основні центри походження культурних рослин були встановлені М. І. Вавиловим у 20-30-х pp. XX ст.
Південноазіатський тропічний (Індія, Індокитай, Південний Китай, острови Південно-Східної Азії): батьківщина рису, цукрової тростини, ківі, бананів.
Однією з перших тварин, приручених близько 15 тис. років тому в Євразії, був собака. Його предком були деякі види вовків. Нині існує близько 400 порід собак, яких поділяють на службових, мисливських і декоративних.
Набагато пізніше, 10 тис. років тому, в Єгипті для захисту запасів їжі від мишей приручили кішку. Вівці та кози були одомашнені 10 тис. років тому в Середземномор'ї пі на Кавказі заради молока, м'яса та вовни. їхніми предками були архари, муфлони та гірські Кози.
Предком коня були тарпани, які жили в Європі та Середній Азії, повністю винищені людиною в дев'ятнадцятому столітті. Кінь Пржевальського, який раніше вважався предком свійського коня, як виявилось, не є таким, оскільки має інший хромосомний набір.
Дикий бик – тур, який жив у Євразії і є предком свійської корови, також був винищений, останнього бачили й відразу ж убили в Польщі в 1627 р. Його приручили 8 тис. років тому в Греції. Дику свиню приручили в Євразії близько 7 тис. років тому, а свійські кури походять від банківських і червоних курей, одомашнених в Азії 5 тис. років тому. В Америці 4 тис. років тому були приручені індички. В Азії 4 тис. років тому приручили гусей і качок.
Біотехнологія – це сукупність промислових методів, що застосовують для виробництва різних речовин із використанням живих організмів, біологічних процесів чи явищ.
Мабуть, кожен з вас бачив плісняву на продуктах чи цвіль в підвалах, в під’їздах або відчував її запах. Що ж таке пліснява чи цвіль? Яку шкоду вона завдає? І чи є від неї якась користь? Якщо плісняву розглядати під мікроскопом, то вона може бути красива і водночас огидна. Її мікроскопічні спори переслідують нас повсюди. Вони знаходяться в повітрі, в квартирі і навіть проникають в людський організм.
Деякі види плісняви здатні викликати серйозні захворювання у людей і тварин, а інші, навпаки, можуть врятувати життя. Одні види плісняви отруюються їжу, а інші надають продуктам особливого смаку.
Пліснява оточує нас повсюди. Вона є на продуктах, в ванній кімнаті, на деревині, книгах, одним словом — скрізь.
Але завдяки плісняві людина отримала ліки, здатні рятувати життя. Крім того, цвілеві гриби беруть активну участь у кругообігу речовин на Землі. В природі існує як погана пліснява, так і хороша. І різниця між ними разюча, так само, як між білим грибом і блідою поганкою.
Що ж таке пліснява? Плісняву відносять до класу грибів. Це мікроскопічний гриб, який утворює наліт, здатний псувати продукти.
Гриби різняться за такими ознаками:
Пліснява або цвіль — це колонія дрібних грибків, до яких входять найрізноманітніші сімейства класу грибів. Ці мікроскопічні організми живуть на продуктах рослинного і тваринного походження. Їх існує величезна кількість видів, приблизно від 10 000 до 300 000.
Плісняві гриби є невід'ємною частиною існування нашої планети і нашого життя. Вони завжди знаходяться поруч, навіть тоді, коли ми їх не бачимо.
Ці колонії грибків бувають найрізноманітнішими:
• Цвілеві гриби поширені всюди, і можуть жити навіть на камінні;
• Гриби синяви мешкають в клітковині дерева;
• Гриби гниття є представниками бактеріальної, білої та бурої гнилі;
• Дріжджові гриби являють собою специфічний наліт на рослинах.
До грибів з сімейства Ophiocordycipitaceae, класу аскомицетів належить кордицепс китайський. Він росте в горах Тибету на висоті близько 4 км. Якщо спора кордицепса проникає в личинку одного з видів метелика, то з настанням вегетації вона трансформується в корінь, а з кореня виростає тіло гриба, що зовні нагадує травинку. Кордицепс паразитує на різних членистоногих, мурахах та гусені. Проникаючи в тіло комахи, спори гриба, харчуючись ним, поступово його вбивають і муміфікують. Зрілий гриб має вигляд засохлої гусені з темно-коричневим сучком.
Цей вид грибів знайшов широке застосування в традиційній медицині Тибету. Його використовують у якості профілактичного засобу ракових утворень та при больових синдромах.
Основна маса грибів за типом харчування відноситься до сапрофітів. Їх основою харчування є залишки загиблих рослин. Також в навколишній природі серед грибів зустрічаються гриби-паразити.
Оселившись на живих рослинах, вони використовують у їжу живі організми, при цьому вони завдають їм колосальної шкоди або, практично повністю руйнують і знищують «господаря», який їх прихистив. До грибів-паразитів відноситься і загальновідомий опеньок осінній, а також і певні види трутовиків, які селяться на живих деревах.
Давайте пригадаємо, які гриби відносять до паразитичних? • Сажкові гриби — це гриби, які паразитують на злакових. Вони спричиняють зниження урожайності злаків, а хліб, виготовлений з хворих рослин, отруйний та має неприємний запах. • Іржасті гриби утворюють на уражених органах рослин накип, схожий на іржу. Іржастий гриб викликає захворювання ріжки. Ріжки, які потрапили до борошна, можуть викликати важкі отруєння в людини. • Борошнисторосяні гриби спричиняють захворювання в різних рослин. Ознакою борошнистої роси є поява на уражених органах рослин плям, схожих на борошно.
• Трутовики — паразити дерев. Вони потрапляють всередину рослини через корені або пошкодження на корі. Згодом вони розростаються, а за деякий час на корі з’являються плодові тіла цих грибів. Трутовики спричиняють трухлявіння дерева, яке призводить до його руйнування. Навіть після загибелі уражених рослин гриб-трутовик продовжує існувати, харчуючись деревиною засохлого дерева.
На відміну від одноклітинних дріжджів і бактерій, цвіль складається з безлічі клітин, які утворюють довгі нитки — гіфи.
Якщо розглядати плісняву під мікроскопом, то вона виглядає як сплетіння розгалужених гіф, які утворюють міцелій. Частина гіф закінчуються спорами.
Спори поширюються повітряно-краплинним шляхом і комахами, як насіння кульбаби.
Крім того, спори визначають колір плісняви. Цвіль зустрічається сірого, жовтого або червоного кольору. Такі види, як Alternaria і Aspergillus мають чорний або бурий колір, а грибок Penicillium — блакитного або зеленого кольору.
У плісняви є гілки та коріння. Вони схожі на тонкі нитки. Коріння цвілі має назву субстратного міцелію. Воно майже невидиме і проникає в глиб субстрату або харчових продуктів. А гілки цвілі називають повітряним міцелієм.
Розмножуються цвілеві гриби статевим шляхом, безстатевим або вегетативним. Їх розмноження відбувається з величезною швидкістю. При вегетативному розмноженні від основи міцелію відділяються частини, які здатні самостійно існувати. Аналогічним способом здійснюється брунькування міцелію або окремих клітин у дріжджів.
Дріжджі, що брунькуються
При статевому розмноженні статеві клітини з'єднуються, утворюючи зиготу. У безстатевому розмноженні основну роль відіграють спори. Головним методом розмноження цвілевих грибів є безстатеве розмноження.
У клітинах цвілевих грибів відсутній хлорофіл, тому цим грибам для харчування потрібні готові органічні речовини. Харчується пліснява завдяки всмоктуванню органічних речовин. Спочатку виділяються травні ферменти для перетравлення їжі, а потім відбувається поглинання розщеплених до більш простих органічних сполуки. Живуть плісняві гриби безпосередньо в їжі.
Головними умовами для появи цвілі є підвищена температура, велика вологість повітря і поганий обмін повітря.
Властивості пліснявих грибів
Негативна роль:
• викликають небезпечні хвороби
• псують їжу людини
• гублять книги
• руйнують будинки
• знищують урожай
• викликають загибель тварин
• викликають захворювання у людей.
Позитивна роль:
• завдяки плісняві був винайдений пеніцилін, який є згубним для бактерій
• за допомогою плісняви виробляють елітні вина та благородні сири
• бере участь у кругообігу речовин на Землі
Особливу роль одноклітинні і плісняві гриби відіграють в ґрунтоутворенні. Вони беруть активну участь в мінералізації органічних речовин, в утворенні гумусу, переробці рослинної клітковини та забезпечують родючість ґрунтів.
Але хоча і проводиться безліч наукових досліджень та відбувається інтенсивний розвиток мікробіології, все ж пліснява залишається однією з загадкових творінь нашого світу, яка до кінця ще не вивчена, бо кожного разу вона з'являється в новій якості.
За всю історію людства не існувало таких ліків, які б врятували від смерті стільки людей, скільки пеніцилін. Свою назву він отримав завдяки пліснявим грибкам Penicillium, вірніше — його спорам.
Пеніцилін (Penicillium) — це протимікробний препарат, в основі хімічної структури якого знаходиться дипептид, утворений з диметилцистеина і ацетілсеріна.
Механізм дії пеніциліну пов'язаний з придушенням амінокислотного і вітамінного обміну мікроорганізмів і порушенням розвитку у них клітинної стінки.
Центральною частиною молекули пеніцилінів є 6-амінопеніцілліновая кислота (6-АПК). Фізичні та хімічні властивості Пеніциліни і їх солі:
• безбарвні або жовтуваті кристали;
• розчинні у воді;
• вкрай гігроскопічні;
• швидко інактивуються у присутності НСl, H2SO4, I2, KMnO4 і речовин, що містять SH-групу.
Відкриттям пеніциліну людство зобов'язане шотландському біохіміку Олександру Флемінгу.
В 1928 році Олександр Флемінг став автором випадкового винаходу, виявивши здатність нитчастого гриба зеленої цвілі (Penicillium notatum) викликати загибель стафілококів в культурі клітин.
Оскільки вчений не відрізнявся особливою акуратністю та не обтяжував себе частим миттям лабораторного посуду, культури грипу, які він в той час досліджував, могли у нього зберігатися по 2-3 тижні в 30-40 чашках одночасно. Одного разу в такій чашці вчений виявив цвіль рідкісного виду, яка змогла знищити висіяну культуру бактерії стафілокока. Залишивши посудину з цією пліснявою, Флемінг поїхав на відпочинок.
За час його відсутності в Лондоні спочатку настало похолодання, що і створило сприятливі умови для зростання цвілі, а потім потепління, що і посприяло зростанню бактерій. Саме такий збіг обставин і послугував народженню цього важливого відкриття. А діючу речовину пліснявого гриба, яка володіє антибактеріальною активністю, Флемінг назвав пеніциліном.
Згодом дослідники в Оксфорді під керівництвом Х.В. Флорі і Е.Б. Чейна виділили з культури Penicillium notatum в чистому вигляді значну кількість першого пеніциліну. А в 1942 році З.В. Ермольева отримала пеніцилін з гриба Penicillium crustosum.
До групи пеніцилінів входять природні сполуки, які продукують різними видами цвілевих грибів Penicillium, і ряд напівсинтетичних.
Медузи – це дивовижні і дуже неординарні істоти, які спроможні викликати цілий спектр емоцій, починаючи від захвату і захоплення та закінчуючи відразою і страхом.
У цьому кейс-уроці ми розповімо про цих загадкових істот, покажемо, скільки науки криється у кожному їх русі, допоможемо набути важливих знань з предметів шкільної програми та одночасно надамо можливість отримати безліч необхідних компетенцій.
Позитивне мислення, уміння вчитися, критичне мислення, уміння фільтрувати інформацію, кмітливість, креативність, командна робота – саме цим компетенціям і навчає кейс-урок.
Медузи мешкають в кожному морі та океані. Їх можна зустріти як на поверхні води, так і на багатокілометровій глибині.
Світ медуз дуже різноманітний і, як все в природі, прекрасний. Існують медузи нешкідливі і смертельно небезпечні. Але ці незвичайні створіння можуть приносити користь людям в медицині, фармакології, сільському господарстві і навіть в кулінарії. Інтерактивна частина: Яких ви бачили медуз? Де?
Кого медуза вжалила?
Поміркуйте. Скільки медузи живуть?
Як на вашу думку? Медузи – це рослини або тварини?
Біологія
Медузи – це найдавніші морські створіння. Вони не схожі на риб і не є їхніми родичами.
Ці екзотичні істоти живуть в океанах, морях, а також в лагунах коралових островів. Деякі різновиди медуз полюбляють прохолодну воду, інші – теплу. Одні живуть лише верхніх шарах води, а інші - тільки на дні. Медузи – таємничі морські створіння, що вражають своєю плавною грацією і красою:
Будова медуз схожа на желеподібну речовину. Вони відносяться до безхребетних, так як у них немає ні мозку, ні кровоносних судин, ні остови. Зовні медузи нагадують форму «парасольки», по краях якої розташовані в величезній кількості маленькі очі і щупальця, а от ротова порожнина у медуз розташована знизу.
Медузи відносяться до класу сцифоїдних. Це клас багатоклітинних безхребетних, що полюють і вбивають своїх жертв за допомогою щупалець. Ці представники тваринного світу входять в ту ж групу, що і корали. Обидва класи істот відносяться до кишковопорожнинних.
Медузи та медузоподібні діляться на три види: гідроїдні, сцифоїдні і коралові поліпи.
Медузи проходять досить довгий шлях свого розвитку. Розмножуються медузи статевим шляхом. Серед цих тварин існують чоловічі особини, що виробляють сперматозоїди, та жіночі особини, що виробляють яйцеклітини. З запліднених яєць розвиваються личинки, які вільно плавають у воді, а потім прикріплюються до морського дна і перетворюються в поліпи. В результаті поділу від поліпа можуть відмежовуватися маленькі медузи. Вони виростають і розмножуються. Цей процес називають «чергуванням поколінь».
Життєвий цикл сцифоідної медузи:
За формою медузи нагадують перевернуту чашу, під якою знаходиться їхня травна система. По колу чаші розташовані щупальця, які слугують для збирання їжі, а також для пересування медузи в воді. Поміж щупалець розташовуються нервові центри і органи чуття.
Чому медуза жалить? Небезпечною медузу роблять її щупальця, якими вона болісно жалить. А робить вона це тому, що таким способом здобуває собі їжу. Харчується медуза найменшими морськими створіннями, яких вона жалить та паралізує, а потім за допомогою щупалець відправляє свою жертву до рота.
Медузи являються найстарішими тваринами нашої планети, їм приблизно 650 млн. років. У природі існує неймовірна кількість різноманітних видів. І, що цікаво, на даний час фіксується поява нових видів медуз, які раніше не були знайомі людству.
В природі зустрічаються зовсім крихітні види медуз і такі, що досягають доволі значних розмірів. Медузи мають не тільки різний розмір, але розрізняються за формою і кольором. А також існують медузи, які при подразненні стають яскравішими.
Практично всі медузи живуть у морській воді. Але зустрічається декілька прісноводних видів. До таких медуз належить прісноводна медуза краспедакуста, діаметр якої всього 2 см. Цей різновид живе в ставках і неглибоких озерах, але вона стала великою рідкістю.
До найвідоміших європейських видів медуз належить вухата медуза, або аурелія, і цианея. Їх парасольки нагадують блюдця або дзвони. Аурелія має розміри діаметром до 40 см, а парасолька цианею може досягати 2 м.
В водах Чорного та Азовського морів водиться велика сцифоїдна медуза різостома, або корнерот. Ці медузи досить вправні плавці, які здатні змінювати рух в будь-якому напрямку, в тому числі і вниз.
Ні для кого з вас не буде таємницею той факт, що якщо медузу витягти з води і покласти на сонці, то вона доволі швидко почне висихати. Чому це відбувається? А тому, що її тіло на 98 відсотків складається з води.
Тіло більшості медуз утворено з желеподібної маси, до складу якої входить невелика кількість колагену і 98% води.
Чому медузи жалять? Для полювання на здобич і захисту від ворогів щупальця медуз забезпечені спеціальними жалкими клітинами, або кнідоцітами.
Клітини, що жалять забезпечені жалячими капсулами. Кнідоцити являються одними з найскладніших органоїдів тваринних клітин. Кнідоціти бувають різних типів:
• Пенетранти – загострені нитки, які встромляються в тіло жертви, впорскуючи жалючу субстанцію.
• Глютінанти – це покриті липкою субстанцією довгі нитки, які паралізують жертву, обліплюючи її безліччю кнідоцітов.
• Вольвенти – це такі короткі нитки, які заплутують жертву. Чим жалять медузи? Отрута медуз міститься в особливих келихоподібних клітинах. У маленькій капсулі такої клітини знаходиться туго згорнутий джгутик. Достатньо лише легкого дотику до тіла медузи, щоб її нервова система посилала сигнал стрекатільним клітинам. Гострий кінець джгутика прориває оболонку клітини і встромляє в шкіру жертви.
Медузи вражають свою жертву за допомогою отруйних жалячих клітин, які вистрілюють при зіткненні:
М’язи, що оточують клітину, здавлюють її, що призводить до викиду отруйної рідини. Саме укол джгутика з подальшим впорскуванням отрути і сприймається як укус медузи. Що слід робити, якщо медуза вас вжалила? Як зменшити дискомфорт від опіку медузи? Що для цього краще використати? Ретельно промити морською водою чи обробити місце опіку легким розчином оцтової або лимонної кислоти?
Вам вже відомо, що отрута медузи – це речовина білкового походження. Проведемо невеликий дослід.
Розчини для дослідів:
1. сік лимона;
2. соляний розчин (аналог морської води);
3. розчин оцтової кислоти (5%).
З цієї таблиці ми бачимо, що якщо до білка додати сік лимону або розчин оцтової кислоти (5%), то ми спостерігаємо інтенсивне згортання білка, а в соляному розчині білок не згортається.
Отже, зменшити дискомфорт від опіку медузи можна, якщо промити його легким розчином оцтової чи лимонної кислоти.
В пошуках поживних мікроорганізмів, медуза за добу пропускає крізь себе кілька тон морської води. Завдяки такому процесу в її стравоході відкладаються мікрочастинки мінеральних речовин, що знаходяться в морській воді. Тому людина, яка вживає медуз, отримує таким чином практично всю таблицю Менделєєва.
Фізика
Більшість медуз рухається реактивним способом, виштовхуючи воду з порожнини парасольки. Медуза, рухаючись, набирає воду в порожнину тіла, а потім різко викидає її з себе і рухається вперед за рахунок сили віддачі.
Оскільки тема реактивного руху заснована на глибокому розумінні закону збереження імпульсу, то на початку давайте згадаємо, що це таке. Множення маси тіла на його швидкість називається імпульсом сили.
Закон збереження імпульсу замкнутої системи дозволяє легко пояснити принцип реактивного руху.
Тонкі м'язові волокна, скорочуючись, складають тіло медузи на зразок парасольки, і вода різко виштовхується назовні.
Внаслідок цього утворюється сильний струмінь, що штовхає тварину вперед. Тому ці морські створіння завжди рухаються в сторону, протилежну роту. Куди саме їм потрібно рухатися, їм допомагають визначити розташовані на щупальцях органи рівноваги.
Вивчаючи термодинаміку, вчені дійшли висновку, що деякі види медуз рухаються незвичним способом. При кожному скороченні тіла цих істот створюється вихрове кільце, схоже на кільце диму, яке медузи відштовхують від себе. За рахунок сили віддачі цих кілець відбувається зворотна реакція, завдяки якій медуза просуває своє тіло вперед. Такий механізм руху схожий з механізмом дії реактивного двигуна з тією лише різницею, що рух здійснюється не в результаті постійної тяги, а в результаті енергії імпульсу.
Рух сцифоідної медузи:
Фізики з'ясували, що медузи та деякі інші морські істоти, які використовують «реактивну тягу» для руху, насправді не виштовхують воду, а працюють як пилосос, всмоктуючи її в себе і таким чином рухаючись вперед.
Медузи витрачають рекордно мало енергії під час руху і тому секрети їх плавання можна в майбутньому використовувати для створення економічних і ефективних підводних човнів і інших типів кораблів.
Техніка
Вивчення рухової системи медуз цікавить не лише фізиків, вона становить неабиякий інтерес також і для кардіологів. Аналогічно тому, як рухається медуза, рух крові в лівому шлуночку серця також створює вихрові кільця, і по їх аномальному руху можна проводити ранню діагностику серця.
Більшість укусів медузи не вимагає допомоги лікарів, але їх опіки неприємні. Вони супроводжуються больовим синдромом і потребують деякої медичної допомоги. Така допомога полягає в промиванні ураженої поверхні водою, а іноді необхідний прийом антигістамінних та знеболюваних протизапальних препаратів.
Перша допомога при опіку медузи Якщо ви відчули, що вас ужалила медуза, то необхідно:
a) негайно вийти з води, щоб запобігти додаткового опіку;
b) видалити щупальця, що прилипли до шкіри, за допомогою піску, гребінця, кредитної картки та інше;
c) обробіть уражену поверхню спеціальними засобами, якщо існує така можливість;
d) прикладіть до місця укусу оцет, сік лимону або ж спиртовмісні продукти.
e) прийміть який-небуть безрецептурний болезаспокійливий препарат;
Після надання першої допомоги необхідно обов'язково звернутися до лікаря, так як деякі види медуз можуть бути дуже небезпечними. А укус деяких медуз може призвести до ускладнень або до алергічної реакції. Це слід запам’ятати: a) ні в якому разі не можна чіпати руками опік медузи і не розчісувати шкіру в цьому місці;
b) змийте цю ділянку тіла морською водою;
c) якщо існує така можливість, то прикладіть до ураженого місці лід;
d) стежте за серцевими ритмами і диханням після укусу медузи;
e) спостерігайте за алергічними реакціями;
f) зверніться за допомогою до медпункту.
А чи може медуза приносити користь людському організму? Деякі вчені впевнені, що опік деяких медуз корисний. Він діє як стимулятор на організм людини.
В середині 20 століття в фармакології медуз корнеротів використовували для виготовлення сечогінних і послаблюючих засобів. А зараз з їх отрути виробляють ліки для лікування трахеїтів, легеневих хвороб та для регулювання кров'яного тиску. В медичних лабораторіях під час проведення біохімічних аналізів використовують виділені з медуз люмінофори.
Також медузи допомагають боротися зі стресом. В деяких країнах їх розводять в акваріумах. Спостерігаючи за плавними та неквапливими рухами медуз, людина заспокоюється. Але тримати медуз в акваріумах дуже клопітно і дорого. Та японці і тут знайшли вихід. Вони створили медуз-роботів, які здатні не тільки плавно і красиво плавати, а й танцювати під музику.
А от фермери країн Карибського басейну використовують отруту фізаліі для отруєння щурів.
Кулінарія
В багатьох країнах світу медуз вживають в їжу. Адже м'ясо медуз не тільки смачне, але й є джерелом мікроелементів і йоду. Для кулінарних страв використовують неотруйні види медуз.
В Японії і Китаї в їжу вживають мезоглею аурелії і рапілеми. Виловлюють медуз підсками або спеціальними знаряддями для ловлі, які мають вигляд великого мішка. Під час припливу або відпливу мішок надувається плином, і в нього потрапляють медузи, які не можуть вибратися внаслідок своєї малорухомості.
Після виловлювання з медуз видаляють неїстівну частину, а решту обробляють сіллю і сумішшю приправ. У їжу вживають лише парасольки, а отруйні щупальця викидають.
Готова страва має солоний смак та є хрусткою. В Південній і Південно-Східній Азії мариновані медузи вважаються делікатесом.
Китайці вважають, що м'ясо у медуз «кришталеве». Медуз їдять у вареному і смаженому вигляді, а солоних медуз додають в різні салати. Страви з цих екзотичних тварин приправляють перцем, корицею і мускатним горіхом.
Парасольку медузи вимочують у спеціальному розчині, до якого додають сіль, галун та листя деяких дубильних рослин. Потім із солених медуз готують різні страви.
У азіатських країнах їх подають не лише в ресторанах, а й готують і їдять в повсякденному житті. Китайці готують медуз у воку (велика сковорода з круглим денцем та високими бортами), або їдять їх холодними. Крім того, китайці та японці пропонують безліч варіантів вживання сирих медуз, поливаючи їх різноманітними соусами. Перед вживанням в їжу, просолених та засушених медуз потрібно вимочити у воді.
Що нам відомо про бджіл? Які таємниці приховують ці смугасті, загадкові комахи-трудівниці? У цьому кейс-уроці ми не тільки розкриємо ці таємниці і допоможемо набути важливі знання з предметів шкільної програми, але й надамо можливість отримати безліч необхідних компетенцій. Делегування повноважень, позитивне мислення, персональна відповідальність, уміння вчитися, лідерство, навички тайм-менеджменту, критичне мислення, уміння фільтрувати інформацію, розстановка пріоритетів, кмітливість, командна робота – саме цим компетенціям і навчає кейс-урок.
Скажіть, чи боїтеся ви бджіл? А чи доводилося вам спостерігати за цими заклопотаними трудівницями? Невже ви ніколи не задавалися питанням, що саме і навіщо робить ця пухнаста смугаста комашка? Не мультяшна, а справжня, озброєна жалом?
Медом також ласували практично усі. А от які ще продукти бджільництва використовує людина, перерахувати здатен, певно, лише спеціаліст.
Тому відкриємо бджолині таємниці одну за одною. Можливо тоді ми зможемо зрозуміти, що саме і як робить бджола на сусідній квітці.
Зоологія
Бджіл бачили, напевно, усі. І усі знають, що бджоли живуть великими родинами – роями. Вони будують гнізда, заповнені стільниками. Бджоли дуже важливі для запилення квітучих рослин. Все це так! Але й не зовсім так, адже майже з кожного цього твердження є виняток! Давайте спробуємо розібратися, хто ж такі бджоли? Коли з’явилися перші бджоли? Вчені стверджують, що перші бджоли з’явилися ще 140000000 років тому. Спочатку бджоли були хижаками, і полювали вони саме на тих комах, які живилися пилком. Поїдаючи таких комашок, бджоли споживали і пилок і, поступово, в результаті еволюції перейшли на пилок цілковито. Тепер вже самі бджоли стали запилювачами! Ось одна із найдавніших бджіл, яка провела в бурштині близько 100000000 років!
Бджоли, а також мурахи – нащадки давніх ос. Як влаштовано тіло бджоли? Якщо роздивлятися по системах чи групах органів, то можна виділити нервову, травну, дихальну систему, систему кровообігу. Отже, зовнішня будова (те, що ми бачимо):
Внутрішні органи та системи органів:
Бджола, таким чином, має досить складну внутрішню будову, але при цьому вона є типовою для перетинчастокрилих. Цікавою та особливою є соціальна будова бджолиної сім’ї. Як і мурахи, бджоли зазвичай живуть групами – роями. Але при цьому є й інші варіанти. Які саме?
Частково бджоли спільно здійснюють пошук їжі, води, житла (за необхідностю), спільно захищаються від ворогів. У вулику бджоли спільно будують стільники, доглядають потомство, матку.
Кожна бджола виконує свою роботу, яка змінюється з віком бджоли. Молоді робочі бджоли годують молодняк, оскільки у них добре розвинене маточне молочко. Старші бджоли займаються спорудою житла — у них посилено працюють воскові залози. Бджоли середнього віку виконують роль санітарів, немолоді бджоли — вентиляторщиків. Лише старі бджоли займаються тим, що носять мед. У літню пору бджола живе всього місяць.
Ось кілька прикладів «бджолиних професій». Постачальник прополісу:
Водонос:
Часто рій складається з бджоли-матки та її нащадків – робочих бджіл (як і в мурах, це самиці). Є також самці – трутні.
Захищаються бджоли спільно. Наприклад, захищаючись від джмеля, вони оточують його щільним шаром своїх тіл. Температура в такому оточенні піднімається, і джміль гине від підвищення температури. Бджоли ж більш стійкі до відносно високих температур, тому лишаються неушкодженими.
Завдання:
Влітку, навесні або восени, коли вам на очі трапляться бджоли, спробуйте роздивитися ті елементи зовнішньої будови бджолиного тіла, про які вам відомо. Спробуйте визначити, який тип чи «професія» в цієї бджоли. За результатами спостережень зробіть невеличку презентацію чи доповідь.
Комунікації
Бджоли, як мурахи та оси, здатні передавати інформацію за допомогою хімічних речовин – феромонів. Виділяючи феромони, лишаючи феромонні сліди, вони можуть вказати, де знаходяться багаті нектаром ділянки, попередити про небезпеку.
Але є й специфічні засоби комунікації. Насамперед, це танок бджіл. Виконуючи його, бджоли, що знайшли нектар, повідомляють іншим членам вулика інформацію про напрямок, відстань та кількість пилку та нектару.
Першим наукове вивчення танку бджіл почав досліджувати австрійський етолог Карл фон Фріш. Він спостерігав за ним у спеціальному прозорому вулику. Бджоли виконують цей танок на вертикальних стільникових пластинках.
Кут, що складає вісь танцю і вертикаль, відповідає куту між напрямком на їжу і напрямком на сонце. В залежності від того, як сонце рухається на захід, вісь танцю повертається за годинниковою стрілкою. Тривалість хвилястої фази відповідає відстані до їжі. Якщо ж бджола рухається по колу, то це означає, що їжа настільки близько, що відстань просто не має значення!
Питання:
А ви спостерігали коли-небудь танок бджіл? Як ви думаєте, люди використовують якісь схожі варіанти невербальної комунікації?
Мед – це той продукт бджільництва, який відомий практично всім. Але лише медом продукція, що дають людству бджоли, не обмежується. Назви деяких продуктів «на слуху», а дещо може стати справжнім відкриттям. Мед являє собою густу та солодку масу, яку бджоли виготовляють з нектару. Його поділяють на квітковий та падевий. Чим же відрізняється один від другого? Краплинки нектару бджоли збирають і переробляють на квітковий мед. А от сировиною для падевого меду слугує падь. Це така солодка речовина, яку виготовляє попелиця та деякі інші шкідники, коли харчуються рослинним соком.
Квітковий мед в свою чергу розділяють на монофлорний – зібраний з квіток одного виду (гречаний, липовий, акацієвий тощо) та поліфлорний (з квіток різних видів).
«Технологія виробництва меду» самими бджолами така:
Такі запечатані комірки – показник зрілості меду. Саме такий мед збирають бджолярі, адже недозрілий мед зброджується та скисає.
Що ж відбувається з точки зору хімії? Проходить розкладання сахарози нектару інвертазою:
Мед містить до 300 хімічних компонентів, з яких близько 100 – незмінні. Але саме глюкози і фруктози в його складі до 90%.
Далі «в гру вступає людина» і відбувається вже технологічний етап виготовлення меду:
Якщо мед – це «суміш цукрів», то чому ж він не псується? Найстаріший відомий людству мед був знайдений в давньоєгипетській могилі. Він пролежав там близько 3.000 років і лишився придатним до споживання! Доля води в меді є важливим фактором, що впливає на таку властивість. Вона складає 17%. Але доля такої води, що може використовуватися шкідливими мікроорганізмами та грибами для росту і розмноження, становить усього 0,7-0,6%!
З іншого боку, кислотність меду (рН) не перевищує 4, що також несприятливо для бактерій. Так само ж пояснюються антибактеріальні властивості меду. В деяких випадках мед можна використовувати навіть як екстрений антисептик. Які ж ще продукти бджільництва існують? Крім меду, людство здавна використовує віск (зараз вже більше в медичних, ніж технологічних цілях), прополіс та маточне молоко.
Крім того, для медичних цілей використовують таку продукцію:
А що ж таке бджолина отрута з точки зору хімії? Можливо, існує якась формула бджолиної отрути? Єдиної хімічної формули бджолиної отрути не існує, адже вона являє собою суміш складних органічних речовин: високомолекулярних сполук (ферменти, гормони) та низькомолекулярних сполук (пептиди). Якщо ж говорити про елементарний склад, то лідерами за вмістом є такі елементи періодичної системи: вуглець (карбон) – до 43%, водень (гідроген) – 7%, азот (нітроген) – 16%. А ось на долю фосфору, магнію, кальцію та інших елементів припадає 34%. Але, враховуючи, що сам перелік елементів був би досить великим, то на кожен з них «приділяється» близько 1% або й менше.
Найголовніший компонент отрути з точки зору токсикології – меліттін. Саме він відповідальний за набряк в місці укусу. А його великі дози можуть призвести до спазму бронхів та анафілактичному шоку. Інші компоненти бджолиної отрути або нетоксичні, або мають подразнюючий ефект.
Ефект від отрути посилюється не лише при великій дозі, але й за умови, що людина – алергік. Адже для неї небезпечними стають вже більша кількість компонентів отрути: всі ті, що мають подразнюючий ефект. А тим більше, якщо вони діють «разом»! Токсикологи називають таку сукупну дію синергічною (взаємопідсилюючою). Якщо укусів декілька, то до організму потрапляють і декілька, хоч і невеликих, доз отрути. Але таких доз, що мають спільний ефект. Ефекти «складаються», негативний результат зростає. Така дія називається в токсикології кумулятивною. Отрута ніби «накопичується» в організмі з кожним новим укусом. Тому важливо видалити жало з отрутою, зняти набряк і, за необхідності, прийняти протиалергенний засіб (але тільки за порадою лікаря!).
Завдання:
Поцікавтеся, які з препаратів чи засобів, що є у вас вдома, містять продукти бджільництва? Які саме?
Чи справді бджоли вимирають катастрофічними темпами? Так, на жаль, популяції бджіл скорочуються. Лідерами у цій сумній статистиці є Західна Європа та США. Вимирання бджіл навіть отримало власну назву – Синдром руйнування колоній. Це явище полягає в тому, що робочі бджоли покидають вулик чи дике гніздо майже усі одночасно і назавжди. Такі випадки були відомі протягом усієї історії бджільництва, але саме в ХХІ сторіччі вони набули катастрофічних масштабів.
Раніше воно називалося «хвороба зникнення», а сучасну назву отримало в 2006 році внаслідок руйнування значної кількості колоній бджіл в США.
Європейські бджолярі спостерігали схожі явища в Бельгії, Франції, Нідерландах, Греції, Італії, Португалії, Іспанії, меншою мірою в Швейцарії та Німеччині. А в Північній Ірландії скорочення бджолиної популяції перевищило 50%.
Синдром руйнування колоній має значний негативний економічний ефект, адже багато сільськогосподарських культур запилюється медоносними бджолами. Скорочення кількості бджіл спричинило зростання використання штучного запилювання в США на 20%.
Причини Синдрому руйнування колоній однозначно не виявлені. Але одна з найпоширеніших версій – масштабне використання засобів захисту рослин, які є токсичними для бджіл. Тоді можна побачити класичне «замкнене коло»:
Але існує і альтернативна версія. У Європі в загибелі бджіл звинувачують кліщів виду Varroa destructor, які, проникнувши у вулик, заражають бджіл і їх потомство.
В Європу кліща привезли з Китаю та Індії вчені разом з дикою індійською бджолою Apis cerana indica, на якій паразитує кліщ. Починаючи з 1980-х кожну з пасік Євразії можна апріорі вважати зараженою цим кліщем. Кліщ дуже швидко адаптувався до інсектицидів. Після оброблювання вуликів, мед не підлягає продажу, а на зміну бджолі, яка живе лише 35-40 днів, нова з личинки вже не виросте — кліщ паразитує саме на личинках, гублячи їх.
Такий вплив на довкілля екологи також вважають забрудненням! Адже в сталу збалансовану екосистему, частиною якої були бджоли, був внесений організм, чужий, непритаманний їй! Це біологічне забруднення.
Можливо, правда десь «посередині», і бджолина катастрофа викликана сукупною дією хімічного і біологічного забруднення довкілля.
Апітерапія – лікування бджолами та продуктами бджільництва – відоме з давніх часів. Головним методом і донині лишається контрольоване введення бджолиної отрути невеликими дозами, простіше кажучи, бджолині укуси.
Але при цьому варто пам’ятати, що і на отруту, і на продукти бджільництва у людини може бути алергія. Тому апітерапія має проводитися виключно лікарем-апітерапевтом!
Але й в такій «бочці меду» є ложка дьогтю. Що робити при «незапланованому» бджолиному укусі? Спочатку треба видалити жало разом з мішечком з отрутою. Якщо кінчик жала можна розгледіти, то варто скористатися пінцетом. Але якщо жало проникло далі, його необхідно витиснути, рухаючи пальцями догори, аж до появи краплини крові. В жодному разі місце укусу не можна розтирати! До місця укусу потрібно прикласти щось холодне. Це зменшить набряк і сповільнить розповсюдження отрути з поступанням крові. Краще пити більшу кількість рідини, адже це має сприяти виведенню отрути з організму.
При ознаках алергічної реакції потрібно звернутися до лікаря!
