О зимовке насекомых, новых лауреатах премии «Просветитель», исследовании чувства справедливости у детей разных стран и других новостях науки в нашем обзоре.
Снег — синоним рая
Обычно считается: с наступлением холодов активность животных затихает — одни впадают в спячку, другие запасаются едой и прячутся, кто может — улетает на юг. И только несчастные представители вида Homo sapiens вынуждены страдать: вставать в 7 часов утра на учёбу или работу, возвращаться затемно, мерзнуть. Однако даже среди таких теплолюбивых существ как насекомые есть те, для которых снег — это синоним рая.
«Например, возьмём сенокосцев. Эти членистоногие из класса паукообразных очень хорошо переносят холод. Буквально до сильных морозов их можно увидеть на стенах домов и на земле. В отличие от пауков, они питаются, в основном, не живой добычей, а мёртвой, — рассказывает старший научный сотрудник Института систематики и экологии животных СО РАН кандидат биологических наук Илья Игоревич Любечанский. — Так в горах в течение практически всего лета в некоторых местах сохраняются снежники и ледники. На их поверхность ветер наносит много насекомых, которые потом служат пищей для различных беспозвоночных. Сенокосцы, пауки, тараканосверчки, а также ряд горных жуков, занимаются тем, что по ночам ходят по этим местам и выискивают себе добычу».
Учёные собирают героев своих исследований не только вручную. Они любят использовать почвенные ловушки — стаканчики, закопанные в землю на одном уровне с поверхностью. «Это что-то вроде микро-ловчих ям — вспомните, как наши древние предки ловили мамонтов, — объясняет Илья Игоревич. — Еще удачнее охота получается, если туда добавить приманку — уксус, или, например, колбасу. И совсем недавно оказалось, что если поставить такие ловушки прямо в слой снега, например, весной в горах Алтая, то тоже будет добыча, да еще какая — особые горные жуки, которых больше нет нигде в мире».
Многие пауки сохраняют активность до середины зимы. Если нет слишком больших морозов, они могут сидеть, например, в трещинах коры деревьев и, когда пригреет солнце, из них выходить и даже охотиться. Исследовательница Татьяна Ивановна Олигер делала зимние учёты пауков в Нижне-Свирском заповеднике, и за 20 лет насчитала больше сотни видов, которые попадались ей в ходе этой работы.
Другие миниатюрные морозостойкие существа — снежные блохи. К ним относятся некоторые виды коллембол или, как их ещё называют, ногохвосток. Эти малюсенькие букашки (максимум — миллиметра 3-4) обладают интересным приспособлением — прыгательной вилкой. Они подгибают под брюшко это устройство, потом отцепляют его, и таким образом способны «пролететь» расстояние в несколько метров.
Особо яркое зрелище снежные блохи представляют собой тогда, когда в больших количествах скапливаются в одном месте — это выглядит, как фиолетовое или почти чёрное пятно на снегу, которое как бы пульсирует. В нём одновременно могут находиться миллионы ногохвосток. «Раньше думали: коллемболы скапливаются, а потом пропадают куда-то или гибнут, в действительности же оказалось, что они могут перемещаться на большие расстояния (обычно это бывает весной, когда солнце уже припекает). Снежные блохи способны ориентироваться по разным предметам вокруг себя, например, по деревьям, и выбирать маршрут. Так эти существа могут преодолевать вплоть до 5-ти км в желаемом направлении», — отмечает Илья Любечанский.
В отличие от многих других членистоногих, которые линяют лишь пару-тройку раз за жизнь, количество «переодеваний» ногохвоток исчисляется десятками. Причём морозы здесь только на руку: чем холоднее условия, тем медленнее идёт метаболизм — и снежные блохи могут жить так годы и даже десятилетия.
Существуют арктические пустыни, где коллемболы бывают практически единственным населением. В таких условиях им не страшны хищники и различные болезнетворные микроорганизмы, поэтому они могут достигать очень большой численности и плотности — до 600 тысяч особей на один квадратный метр.
Снежные блохи питаются разлагающимся органическим веществом, а также различными водорослями, бактериями и грибами, которые на нём развиваются. Органику заносит ветром с воды, с земли, иногда она сохраняется в течение тысячелетий — с древних времён, когда в тех местах ещё не было оледенения.
Коллембола имеет очень интересную форму полового размножения: самец откладывает сперматофор — капсулу со сперматозоидами — и привлекает к нему самку, которая уже сама совершает процедуру оплодотворения.
Хорошо переносить холода способны и некоторые бабочки. Например, зимняя пяденица, которая летает примерно до середины декабря и уже в феврале-марте возобновляет активность. Гусеницы этого насекомого развиваются на самых ранних растениях —бабочка откладывает яйца уже ближе к весне, и личинки практически без конкуренции начинают питаться молодыми побегами всяких первоцветов. В самые холода зимняя пяденица, как правило, находит какое-нибудь укрытие, впадает в анабиоз и ждет, когда начнётся потепление.
Поскольку эти насекомые — холоднокровные животные, сумма положительных температур для них очень важна. При более высоких они способны развиваться быстрее, а если прохладно — этот процесс идёт медленнее. Есть пяденицы, которые живут в очень высоких широтах.
Где насекомые переносят сильные морозы? Находят какие-нибудь укрытия. В лесу — в стволах деревьев, в горах — в курумах. Например, гусеницы некоторых горных бабочек живут под камнями и питаются лишайниками.
Самая северная бабочка, которая встречается в арктических архипелагах — волнянка Росса. У неё развитие гусеницы идёт чрезвычайно долго — до 4-х лет. Всё потому, что она может питаться и набирать вес лишь около месяца в году.
У «снежных» бабочек самки часто бескрылые — не только в морозы, но и во все другие дни они пребывают в благоприятных местах обитания, а «перемешивание» генетического материала осуществляется за счёт самцов, которых ветром выносит в разные другие места.
Ещё одно холодостойкое существо — тараканосверчок. Он интересен тем, что является представителем почти вымершего отряда насекомых. В конце палеозоя, в Пермском периоде их были десятки родов, а сейчас сохранилось только два семейства. Тараканосверчки встречаются в горных системах, особенно в прохладных и влажных местах. Они не способны покинуть свои места обитания, потому что если попадают в какие-то более тёплые условия, это оказывается для них фатально.
Биолог Сергей Юрьевич Стороженко дал некоторым открытым им вымершим родам тараканосверчков «говорящие» названия – Dalduba и Vrezalduba. Так они теперь и именуются в научной литературе.
Также устойчивы к холодам и некоторые виды скорпионовых мух. Например, ледничники. Эти бескрылые букашки обитают в очень холодных местах и «промышляют» тем, что ходят по снегу и собирают различных мёртвых или полумёртвых насекомых. Можно их встретить и в горах Южной Сибири.
Выживать в снегах всем описанным существам помогает особое устройство их организма. Нужно сказать, что большинство растворов имеют точку замерзания гораздо ниже, чем у воды. Например, раствор поваренной соли при определённой концентрации превращается в лёд при температуре -20 °C, а некоторые другие неорганические соли — даже около -70 °C.
«То же самое и у насекомых — в их тканях присутствуют растворы электролитов, солей, белковые молекулы, за счёт чего они не промерзают насквозь, — объясняет Илья Любечанский. — Животные гибнут при низких температурах тогда, когда их клетки разрываются под воздействием кристаллов льда. Если этим кристаллам образоваться не дать или поместить их в определённые места клеток, сделать очень маленькими, тогда можно очень сильно понизить температуру организма. Есть как чисто химические механизмы, позволяющие это сделать, так и биологические — существуют особые бактерии, которые живут в тканях некоторых насекомых и растений и контролируют замерзание».
www.sbras.info
Объявлены лауреаты премии «Просветитель» 2015 года
Стали известны лауреаты престижной премии «Просветитель». Лучшей научно-популярной книгой в номинации «Естественные науки» члены жюри назвали «Математическую составляющую» под редакцией Николая Андреева, Сергея Коновалова и Никиты Панюнина. Сборник опубликован издательством «Математические этюды». В номинации «Гуманитарные науки» победителем стала книга Алексея Юрчака «Это было навсегда, пока не кончилось» (Новое литературное обозрение). Лауреаты получат по 700 тысяч рублей.
Всего в шорт-лист премии вошли 8 российских научно-популярных книг в двух номинациях. В шаге от победы среди книг по естественным наукам остались «Эволюция. Классические идеи в свете новых открытий» Александра Маркова и Елены Наймарк, «Мифы об эволюции человека» Александра Соколова, «Галактики» под редакцией Владимира Сурдина. Среди книг по гуманитарным наукам: «Императорская Россия» Евгения Анисимова, «Заклятая дружба. Секретное сотрудничество СССР и Германии 20-30-х годов» Юлии Кантор, «Путешествие в Чудетство. Книга о детях, детской поэзии и детских поэтах» Михаила Яснова.
Каждый финалист по правилам премии будет награжден денежным призом в размере 100 тысяч рублей и примет участие в лекционном турне по городам России вместе с лауреатами.
А в самом конце Дмитрий Зимин объявил о приятном сюрпризе — премия «Просветитель» будет вручена и в 2016 году.
scientificrussia.ru
На развитие чувства справедливости влияют культурные различия
Психологи под руководством Кэтрин МакОлифф (Katherine McAuliffe) из Бостонского колледжа исследовали поведение детей, живущих в семи странах мира (США, Канада, Мексика, Перу, Сенегал, Уганда, Индия), и выяснили, что понятие о справедливости в игре у них различается. Сообщение ученых о результатах исследования опубликовано в журнале Nature.
Эксперимент, в котором поучаствовало более 1700 детей от 4 до 15 лет, был устроен следующим образом. Детей разделяли на пары, они садились за стол напротив друг друга, а между ним был специальный аппарат, выдающий конфеты. В каждой паре один из детей был принимающим решения, он должен был согласиться или отказаться от предложенных условий по разделению конфет в паре. Иногда это было разделение поровну — по одной каждому, а иногда одному ребенку доставалось четыре конфеты, а второму только одна. Если ребенок принимал условия, он нажимал на зеленый рычаг, и оба ребенка получали свои конфеты, если же он отказывался принять условия и нажимал красный рычаг, конфет не получал никто, они возвращались обратно в аппарат. Такое задание в каждой паре делалось 16 раз подряд.
По результатам эксперимента исследователи смогли выявить некоторые закономерности. Все дети, независимо от страны проживания, отвергали вариант, при котором второму ребенку из пары доставалось больше конфет, чем принимающему решение. Но дети из США, Канады и Уганды также часто не соглашались на вариант, когда больше конфет доставалось им самим, а не партнеру, поскольку это тоже несправедливо. Причем эта тенденция была отмечена в более старшем возрасте. Психологи полагают, что сначала представление о справедливом разделении дети относят только к себе, а позже — и к другим людям.
Исследование психологов не закончено. Теперь им предстоит пересмотреть видео всех экспериментов и подробных интервью с самими детьми и их родителями, чтобы понять, что же лежит в основе выявленных различий.
Другая команда ученых недавно представила результаты своего исследования о развитии чувства справедливости у детей, также основанного на экспериментах. В нем выяснилось, что понятие о разделении награды согласно заслугам возникает у детей вместе с развитием навыков счета.
scientificrussia.ru
Наука сна: Пять открытий, сделанных спящими учеными
Влияние сна на мозговую деятельность человека до сих пор полностью не исследовано, продолжая оставаться предметом изучения и новых экспериментов. Между тем сам сон много сделал для науки: некоторые изобретения увидели свет лишь после того, как предварительно посетили своих будущих авторов в сновидениях. Самые известные научные открытия, сделанные во сне, – в материале Naked Science.
Пожалуй, самым известным из научных сновидений стала периодическая таблица элементов, приснившаяся химику Дмитрию Менделееву. Таблица эта, конечно, создавалась не один год и не одним ученым. В 1668 году первые 15 химических элементов назвал ирландец Роберт Бойль, еще спустя сто лет список довел до 35 француз Антуан Лавуазье, а затем уже над ним трудился Менделеев. Ему приписывают следующую фразу: «Я увидел во сне таблицу, в которой элементы были расположены по мере необходимости. Я проснулся, сразу же записал данные на листе бумаги и снова заснул». Сложно сказать, говорил ли Менделеев это в действительности. По свидетельству современников, химик корпел над таблицей сутками без отдыха и вполне мог в какой-то момент «прикорнуть». Впрочем, позже Менделеев обижался на историю со сном: ««Я над ней (таблицей), может быть, двадцать лет думал, а вы думаете: сидел и вдруг… готово».
Один из создателей современной физики, датский ученый Нильс Бор известен, прежде всего, квантовой теорией атома, в основу которой легли планетарная модель атома, квантовые представления и предложенные им постулаты. Некоторые исследователи жизни знаменитого физика-теоретика утверждают, что модель атома Нильс Бор увидел во сне. «Это было солнце из горящего газа, вокруг которого вращались связанные с ним тонкими нитями планеты. Внезапно газ затвердел, а солнце и планеты резко уменьшились в размерах», – приводят слова ученого авторы биографического исследования из Массачусетского технологического института.
Живший в XIX веке американец Элиас Хоу считается «отцом» современной швейной машинки. Хотя на самом деле он просто улучшил уже существующий дизайн агрегата и первым в США получил патент на швейную машинку с челночным механизмом (так называемый стежок типа «локстич»). В итоге швейная машина Хоу делала прямые швы со скоростью до 300 стежков в минуту, а журналисты назвали его устройство «экстраординарным». В ходе работы над машинкой Хоу был весьма озадачен, где именно в механизме должно быть игольное ушко. Судя по семейной истории, решение пришло к изобретателю во сне. «Он почти дошел до предела сил, когда обнаружил, где в машинке должно находиться игольное ушко. Он все время думал о классической игле, и ушко внизу иглы просто не приходило ему в голову, пока ему не приснился сон, что он создает швейную машину для короля дикарей в странной стране», – гласит семейный архив. Во сне король дикарей дал Хоу 24 часа на решение задачи. От кошмара изобретателя спасли копья аборигенов, почему-то имевшие дырки в наконечниках, у самого острия. В 4 часа утра Хоу проснулся и воплотил сон в реальность.
Немецкий химик-органик позапрошлого века Фридрих Август Кекуле вошел в историю благодаря тому, что применил теорию валентности к органическим веществам и выяснил правильную, циклическую формулу бензола. По одной из версий историков, Фридрих Кекуле представлял в своем воображении бензол в виде змеи из шести атомов углерода. Идея о цикличности соединения пришла к нему во сне, когда воображаемая змея укусила себя за хвост. По другой версии, связь атомов в молекуле он также увидел во сне, возвращаясь домой на автобусе.
Альберт Эйнштейн говорил, что вся его научная карьера является переосмыслением сна, который он увидел еще будучи подростком. В том сне Эйнштейн видел, как он едет на санях вниз по крутому заснеженному склону, набирая скорость, при которой все окружающие цвета сливаются в одно пятно. Этот сон вдохновил всю его карьеру: он думал о том, что же происходит при достижении скорости света, отмечают исследователи жизни ученого. Биографы уверены, что будущий автор теории относительности многие свои открытия сделал именно благодаря сну. В подтверждение можно вспомнить известное высказывание Эйнштейна: «Дар видеть сны значил для меня больше, чем мой талант усваивать осознанные знания… Я провел во сне треть моей жизни, и эта треть отнюдь не худшая». В 1992 году американский физик Алан Лайтман написал о снах Эйнштейна одноименный бестселлер, переведенный более чем на 30 языков мира. По версии писателя, именно во сне Эйнштейн видел парадоксы концепции пространства и времени.
naked-science.ru