Ксения Михеева: Практическая биология для школьников

Серия «Научпоп для начинающих»

© Ксения Михеева, текст, 2025

© skinorist, иллюстрации, 2025

© Оформление. ООО «Издательство «Эксмо», 2025

Предисловие

Вы когда-нибудь задумывались, почему естественные науки так называются? Ответ прост. Они изучают те предметы, объекты, явления и процессы, которые относятся к природе, связаны с реальными категориями, а не изобретены человеком, как, например, слово.

Биология – это наука о нас и о том, что вокруг. Она изучает такое сложное явление, как жизнь, во всём её многообразии и разнообразии. Биологию мы начинаем познавать с самого детства, когда обращаем внимание на ползущую по потолку муху; наблюдаем, как из семени появляется росток; задаёмся вопросом, что означают странные названия на упаковках…

Эта книга поможет вам взглянуть на привычные вещи с биологической точки зрения. Что-то окажется неожиданным, а о чём-то вы знали, но, возможно, просто не догадывались об этом.

Зачем нужны эти знания? Чем лучше мы понимаем то, что нас окружает, тем рациональнее используем время и возможности, с меньшей вероятностью можем стать жертвой мошенников. Биология помогает познать самого себя, свой организм, а в дальнейшем – больше заботиться о здоровье, прислушиваться к себе и потребностям тела и мозга. А если вам предстоит сдавать экзамен по биологии, то эта книга станет хорошим базисом: с полученными из неё знаниями будет легче осваивать школьную программу, понимать задания даже повышенного уровня сложности и справляться с ними.

Особенность этой книги в том, что повествование построено в виде экскурсии по… вашему дому. Мы пройдёмся по разным комнатам и помещениям, пристально посмотрим на то, что там есть, раскроем секреты привычных, на первый взгляд, предметов с точки зрения биологии. Не обделим своим вниманием различные закутки, балкон и подвал и даже выйдем во двор, пройдёмся по летнему саду. Обсудим природу вещей, внутренних структур, процессов, происходящих в организмах. Не всё увидим невооружённым взглядом, но сможем наблюдать эффект или результат.

Я попрошу вас включить воображение и представить, как мы вместе шагаем по помещениям, переходим от предмета к предмету, которые будем называть экспонатами. Но это будет не просто чтение: вы можете подключить интерактив и действительно брать в руки то, что вас окружает и что описывается в данный момент в книге. Можно пробежаться взглядом по составу на упаковке зефира или мыла, открыть холодильник и обследовать полки, посмотреть в окно на деревья рядом или найти паука с его паутиной. Порой я буду обращаться к вам с вопросами, иногда описывать сценки (и здесь можно представить, как экскурсовод в старом, но очень любимом вами музее вставляет плёнку диафильма в проектор), предлагать небольшие домашние исследования. Будет здорово, если время от времени вы действительно будете отвлекаться от чтения, чтобы на личном опыте проверить что-то описанное в тексте, провести собственный мини-эксперимент.

Ещё хочу отметить, что периодически наши темы будут уходить от чистой биологии, но это неизбежно. Ведь она изучает жизнь во всех её проявлениях: в организмах происходят биохимические реакции, работа ряда органов подчиняется физическим законам, животные и растения обитают в конкретных географических регионах и даже для математических закономерностей находится место… При этом для обозначения явлений и процессов мы используем слова – категории языка, при описании – литературные приёмы. Так что книга поможет лучше узнать не только биологию, но и связанные с ней дисциплины. Это и есть межпредметность.

Ну что же, вооружитесь любопытством, готовьте вопросы – наша экскурсия начинается.

Как построена книга и как её читать

Книга разделена на несколько частей – локаций, по которым будет проходить наша экскурсия. В каждой локации будем обсуждать предметы, явления, процессы, животных и растения, непосредственно связанные с конкретным помещением или местом.

Сведения и знания, полученные в одной локации, пригодятся в другой, так что не забывайте делать пометки или выписывать важное. При этом читать книгу не обязательно в прямом порядке: вы сможете начать с того места, которое больше интересует. Всё как в музее: там тоже есть рекомендованный маршрут, но посетитель волен ходить по залам так, как ему больше нравится.

Если вы готовитесь к экзамену и ищете конкретные темы или ответы на вопросы, пробегитесь взглядом по оглавлению: в книге много информации, кусочков текста, помогающих лучше понять сложные явления и справиться с заданиями повышенного уровня сложности, в том числе письменными.

Если вы родитель, который стремится найти ответы на многочисленные вопросы ребёнка, то книга станет отличным помощником в объяснении процессов и явлений. Просто ищите по названиям фрагментов текста или подарите книгу ребёнку, чтобы он сам мог найти интересующую информацию, узнать больше о биологии и, возможно, серьёзно увлечься ею.

Приятного чтения!

Кухня

Для начала заглянем на кухню. Представьте, тёплое и солнечное летнее утро: лучики падают на лицо и согревают, заливают помещение ярким светом. В этот день вам никуда не нужно спешить, можно расслабиться, оглядеться вокруг и присмотреться к окружающему.

Чай или кофе?

Вы предпочитаете чай или кофе? Оба эти напитка невероятно ароматные. Потяните носом воздух: чувствуются древесные нотки, шоколад, карамель, корочка хлеба, только что вытащенного из печи… И ещё множество различных оттенков. Каждый вдох будто раскрывает новые грани запаха, возбуждает аппетит и подталкивает нас быстрее ощутить вкус любимого напитка.

Запах – это химические молекулы, которые перемещаются по воздуху, залетают в нос и взаимодействуют с обонятельными рецепторами. Рецепторы – специальные чувствительные структуры, задача которых воспринимать различные сигналы из окружающей среды и переводить их в нервные импульсы. Из чего складывается аромат чая? Классический горячий напиток получают путём заваривания листьев чайного куста (камелии китайской), в составе которых множество неорганических и органических веществ. В том числе, содержатся терпены, фенилпропаноиды и производные жирных кислот (не пугайтесь сложных названий), многие из которых относятся к летучим соединениям, придающим определённый запах.

Конкретный аромат – это букет из разных молекул, сочетающихся между собой. На запах чая влияют особенности обработки сырья, степень ферментации (биохимическая переработка, от которой также зависит, будет напиток зелёным или чёрным), условия хранения и другое. И, конечно, большую роль играют разные добавки: искусственные ароматизаторы или натуральные ингредиенты (лепестки цветов, ягоды, листья других растений и пр.). При попадании заварки в горячую воду вещества растворяются, а часть молекул поднимается в воздух и достигает наших обонятельных рецепторов.

С кофе примерно та же история. Его делают из специальных зёрен – семян, полученных из плодов кофейного дерева. Сырьё подвергается сушке, ферментации, обжариванию. Во время заготовки и приготовления происходит множество химических реакций, в результате чего возникают и высвобождаются летучие ароматические соединения – молекулы органических веществ. Подробное объяснение природы запаха оставлю химикам, но отмечу, что в его формировании участвует несколько сотен молекул, при этом по отдельности они обладают совершенно различными ароматами, которые, смешиваясь, превращаются в привычные нам.

Чашка чая или кофе может нам поведать ещё кое-что о восприятии химических молекул. Любители горячих обжигающих напитков смогут подтвердить, что их вкус очень слаб и малозаметен, но по мере остывания можно уловить какие-то новые ноты и грани, например, фруктовые или цветочные, а горечь кофе тем менее ощутима, чем выше его температура. Если же зажать нос или задержать дыхание перед тем, как сделать глоток, впечатления будут менее яркими. Как это объяснить?

Средняя температура в ротовой полости здорового человека – около 37 °C. Вкус многих блюд и напитков ощущается более насыщенным, если их температура близка к этому значению или чуть выше него. В таких условиях чувствительность рецепторов максимальная, но она снижается при контакте с горячим. Поэтому при остывании чая или кофе мы и можем наблюдать постепенное изменение: вкус сначала незаметен или слабозаметен, появляется или усиливается по мере остывания напитка. Последнее можно ощутить, даже чуть подержав жидкость во рту, так как она охлаждается естественным образом и под действием слюны. Если же сосочки языка повредились чрезмерно горячей пищей, чувствительность утратится на некоторое время, но потом вернётся, так как эти структуры обновляются.

На вкусовое ощущение влияет не только информация от сосочков языка и температурных рецепторов, но также от рецепторов давления и обоняния. Воздействие пищи на челюсть, зубы и жевательную мускулатуру даёт представление о твёрдости, а запах помогает сделать образ объёмнее и детальнее. Дело в том, что вкус и обоняние – разновидности химической чувствительности, хеморецепции – одной из древнейших способностей, помогающих получать информацию из внешнего мира и внутренней среды. В головном мозге центры обработки информации от этих органов находятся рядом и влияют на работу друг друга, поэтому вкус хуже ощущается без запаха и наоборот, а при наличии обоих ярко выраженных ощущений одно усиливает другое. Вспомните, как это бывает, когда болеешь и ешь что-то с заложенным носом. А иногда только по аромату будто чувствуешь вкус чего-то.

Итак, задействуем одновременно вкус и обоняние и следим за температурой – простые правила, которые помогут получить максимальное удовольствие от чая, кофе или еды.

Задержимся ещё ненадолго у экспонатов в виде коробочек с заваркой. Что это за синий чай, опять какую-то химию придумали и людям подсовывают? Стоит признать, что дело действительно в химии, только в органической, естественной, то есть в веществах, которые есть в растениях и действительно отвечают за цвет.

Такие вещества называются пигментами. У организмов их очень много, даже у нас, например, меланин отвечает за цвет кожи, волос и радужки глаза. А растения содержат один из самых известных пигментов – хлорофилл (зелёный), чуть менее знакомые по названию каротиноиды (красные, оранжевые, жёлтые), ещё более незнакомые антоцианы (фиолетовые, синие, красные) и другие группы красящих веществ. Именно антоцианы отвечают за необычный цвет чая, в составе которого можно увидеть название растения клитория (анчан, клитория тройчатая). Из лепестков этого цветка получают синий порошок, используемый в качестве красителя, и делают чайный напиток.

Похожим образом обстоят дела с другими напитками необычного цвета. Изучите их состав, обратите внимание на интересные названия и поищите информацию в интернете. Если пигменты натуральные, то вы быстро найдёте подтверждение в сети. Помимо анчана их получают из экстракта куркумы, лепестков роз и гибискуса, свёклы и др. Если же цвет получают только за счёт искусственных красителей, это будет сразу понятно по составу.

Чай и кофе – очень хорошо, но, возможно, кому-то покажется их употребление неуместным в это время года. Например, лето и жара, зачем ещё и тёплые напитки пить? А вот в тех странах и городах, где высокие среднегодовые температуры и сухой климат, вряд ли зададут такой вопрос. Ведь люди здесь прекрасно знают, что после чашечки чая становится легче дышать, да и вообще жить в условиях жары.