Т.Д. ТРОЦЕНКО

Биология в вопросах и ответах

Ученые новосибирского Академгородка отвечают на вопросы старшеклассников

Сколько цветов, учитывая оттенки, различает человеческий глаз и почему?

В литературе отсутствует однозначный ответ на вопрос, сколько оттенков цвета различает человеческий глаз. Приведем несколько ссылок.
В книге «Физиология человека» под ред. Р.Шмидта и Г.Тевса в 1-м томе (М.: Мир, 1996) на с. 269 написано:

«Цветовое пространство» нормального человека содержит примерно 7 млн различных валентностей, включая небольшую категорию ахроматических (серых, бесцветных) и весьма обширный класс хроматических. Хроматические валентности поверхностной окраски объекта характеризуются тремя феноменологическими качествами: тоном, насыщенностью и светлотой. В случае светящихся цветовых стимулов (например, цветного источника света) «светлота» заменяется «яркостью». В идеале цветовые тона – это «чистые» цвета. Тон может быть смешан с ахроматической валентностью, что дает различные оттенки цвета. Насыщенность оттенка – это мера относительного содержания в нем хроматических и ахроматических компонентов, а светлота определяется положением ахроматического компонента на шкале серого».

В книге В.В. Мешкова и А.Б. Матвеева «Основы светотехники» (М.: Энергоатомиздат, 1989) на с.100 написано:

«Исследования показали, что на видимом участке спектра глаз человека способен различать при благоприятных условиях около 100 оттенков по цветовому фону. По всему спектру, дополненному чистыми пурпурными цветами, в условиях достаточной для цветоразличения яркости (>10 кд/м) число различаемых оттенков по цветовому тону достигает 150».

В книге Б.И. Степанова «Введение в современную оптику» (Минск: Наука и техника, 1989) на с. 93 написано:

«Эмпирически установлено, что глаз воспринимает не только семь основных цветов, но и огромное множество промежуточных оттенков цвета и цветов, полученных от смешения света разных длин волн. Всего насчитывается до 15 000 цветовых тонов и оттенков».

В «Физической энциклопедии» под ред. А.М. Прохорова в 5-м томе (М.: Большая Российская энциклопедия, 1998) на с. 420 написано:

«Наблюдатель с нормальным цветовым зрением при сопоставлении различно окрашенных предметов или разных источников света может различать большое количество цветов. Натренированный наблюдатель различает по цветовым тонам около 150 цветов, по насыщенности – около 25, по светлоте – от 64 при высокой освещенности до 20 при пониженной».

По-видимому, разночтение справочных данных связано с тем, что восприятие цвета может частично меняться в зависимости от психофизиологического состояния наблюдателя, степени его тренированности, условий освещения и т.п.

Подробнее в книге

Физическая энциклопедия /А.М. Прохорова, т. 5. – М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. с. 418–420.

Раньше говорили, что нервные клетки не восстанавливаются, а теперь вроде говорят, что это не совсем так. Так как же?

Нервные клетки, или нейроны, состоят из так называемого тела, в котором находится ядро, и отростков – аксона и дендритов. Нервные волокна – это отростки нейронов, покрытые глиальными клетками. Нейроны являются несменяемой клеточной популяцией, которая образуется в процессе эмбрионального развития. Затем они теряют способность делиться, но могут увеличиваться в размерах и давать новые отростки, через которые передаются нервные импульсы. Исключением являются рецепторные обонятельные клетки, которые обновляются каждые 30 суток.
Говорить о том, что «нервные клетки не восстанавливаются», не совсем корректно: для всех нейронов характерен высокий уровень обмена веществ, особенно синтеза белков и РНК, то есть идет постоянная смена клеточных органелл. Интенсивный белковый синтез необходим для обновления структурных и метаболических белков цитоплазмы нейрона и его отростков. Отростки нейронов и периферические нервы способны к регенерации, или восстановлению, в случае их повреждения.

Н.Г. Колосова

Литература

Физиология человека /Р.Шмидта. т. 1, 2. – М.: Мир, 1985.

Быков. Цитология и общая гистология. – СПб.: Сотис, 1998.

Гистология /Ю.И. Афанасьев, Н.А. Юрина. – М.: Медицина, 1989.

Почему возникает икота?

Икота – непроизвольный, обычно стереотипно повторяющийся короткий интенсивный рефлекторный вдох при закрытой или резко суженной голосовой щели, обусловленный внезапным сокращением диафрагмы (при одновременном сокращении мышц гортани). Каждый акт икоты сопровождается толчкообразным выпячиванием живота и характерным звуком (если голосовая щель не полностью закрыта).
Икота возникает в результате спазматического сокращения диафрагмы легкого. Такие сокращения у нормального человека могут появиться по нескольким причинам:

– переполнение желудка – переполненный едой желудок начинает давить на диафрагму, в результате чего она начинает судорожно сокращаться;
– переохлаждение легких и нервов – если в легкие поступает чересчур холодный воздух, начинается его судорожное выталкивание наружу, т.е. икота;
– нервный стресс – иногда икота возникает в результате нарушения вегетативной регуляции, которая сопровождает стрессорное перевозбуждение мозга.

Икота может быть симптомом различных заболеваний и изредка является проявлением временных функциональных расстройств у здоровых лиц во время употребления сухой и твердой пищи, при переохлаждении, после приема алкоголя, а иногда и без видимой причины.
Икота связана с нарушением проведения нервных импульсов, с возникновением патологических импульсов в двигательных волокнах диафрагмального нерва (то есть нерва, по которому к мышцам диафрагмы приходит сигнал сокращаться). Эти волокна входят в состав эфферентного (двигательного) звена сложной рефлекторной дуги.
Афферентное (чувствительное) звено этой рефлекторной дуги представлено чувствительными окончаниями и волокнами диафрагмального и блуждающего нервов (то есть чувствительными окончаниями в диафрагме и по всему организму). В шейном отделе спинного мозга существует так называемый центр икоты. Существует связь и с высшими отделами мозга, в том числе с некоторыми участками коры головного мозга.
То есть рефлекторную дугу, связанную с икотой, можно описать так: в центр икоты по разным путям приходят сигналы при каких-то определенных изменениях в организме. Из центра икоты на диафрагму посылается импульс, вызывающий икоту.

Источник

Большая медицинская энциклопедия. Т. 9. – М.: Советская энциклопедия, 1989, с. 68.

Почему только растения способны к вегетативному размножению?

Вопрос задан не совсем корректно: животные, способные размножаться вегетативно, есть. Такой способностью среди многоклеточных животных обладают губки, кишечнополостные, плоские черви, мшанки, некоторые кольчатые черви, из хордовых – оболочники – животные низкого уровня организации.
Вегетативное размножение – образование новой особи из части родительской, один из способов бесполого размножения, свойственный многоклеточным организмам. Как и любое бесполое размножение, приводит к образованию генетически однородных групп особей.
У животных вегетативное размножение осуществляется либо путем деления – обособления частей тела, принадлежащих ранее единому индивидууму, причем каждая часть дополняет себя до состояния целого индивидуума, либо посредством почкования.
Почему высшие животные утратили способность к вегетативному размножению, тогда как высшие растения достигли здесь совершенства? Вспомним растение, которое портит жизнь каждому огороднику, – пырей ползучий, способный за одно лето дать до миллиона потомков при помощи своих подземных корней. При этом он успешно размножается и семенами.
Дело в том, что эволюция животных и растений шла в разных направлениях. Если животные могут убежать, переместиться в более благоприятные условия, то растения, чтобы выжить, используют два варианта размножения. Кроме того, у животных каждый орган, каждая часть тела, а у некоторых насекомых даже каждая клетка находится на строго определенном месте и выполняет строго определенные функции, которые за них другой орган выполнить не сможет. Люди, например, по общему строению одинаковы, а отличить друг от друга воробьев на улице практически невозможно. Но двух одинаковых деревьев вы не найдете: у одного веток больше, чем у другого, а те два отличаются количеством стволов. Каждый ствол со своими ветками, листьями и корнями несет в себе все свойства целого дерева, все необходимые органы. Если один ствол срубят, второй может продолжать жить.
Чтобы организм, животный или растительный, мог вегетативно размножаться, его отдельные клетки или фрагменты должны быть способны развиться до целого организма – кусочек корня пырея дает новые растения со всеми присущими ему органами – листьями, колосьями и т.д., если дождевого червя разрезать пополам лопатой, то задняя половинка восстановит себе переднюю, а передняя – заднюю. Морская звезда может из одного лучика восстановиться до целой звезды. Можно привести еще много подобных примеров, но очевидно, что человека нельзя восстановить из кусочка, например из ноги. Однако если человеческий зародыш, когда он состоит всего из двух клеток, разделится пополам, каждая клетка развивается в целый организм, рождаются однояйцевые близнецы, и это тоже можно назвать вегетативным размножением. На более поздних этапах развития клетки животных приобретают специализацию, и чем дальше она зашла, тем меньше способность клетки изменить направление своего развития. Окончательно специализировавшиеся клетки уже не обладают способностью делиться. Связано это с тем, что происходят необратимые изменения в ДНК.
Можно отметить и такой аспект: размножение семенами занимает много времени – потомство появится в лучшем случае через месяцы. Скорость вегетативного размножения может быть огромной (вспомним пырей). Такое преимущество полезно организмам, потомки которых имеют каждый в отдельности низкие шансы на выживание. Решая эту проблему, они идут по пути увеличения количества потомков.
Высшие животные пошли по другому пути – количество детенышей мало, а жизненная энергия тратится на повышение шансов на выживание каждого из них: длительное внутриутробное развитие, высиживание, выкармливание, воспитание и т.д.
Еще один важный момент. В развитии зародыша млекопитающих (и многих других животных) большое участие принимает материнский организм. Развитие плода в значительной степени направляется гормонами матери. Создание таких условий для потомка при вегетативном размножении в природе возможно только на самых ранних этапах развития – вспомним близнецов. В научных экспериментах можно искусственно поместить на место обычного зародыша клетку взрослого организма и посмотреть, будет ли из нее развиваться нормальный организм – вы слышали про клонирование овечки Долли и шум вокруг возможности клонирования человека. Клонирование – получение особей, генетически полностью идентичных родительской. То есть получение клонированной овечки из клетки вымени матери можно в некоторой степени считать вегетативным размножением. Однако подобные результаты получаются крайне редко – для млекопитающих в единичных случаях. Для мышей показано, что клетки зародыша, находящегося на стадии более четырех клеток, уже полностью теряют способность развиться в нормальный организм. Объясняется это тем, что происходят необратимые изменения в ДНК, связанные со специализацией клеток.
Клетки же растений не теряют способности развиваться в полноценный организм – если создать им соответствующие условия, можно практически из любой клетки, любого фрагмента растения получить новое растение.

Продолжение следует