Бихевиористы изучают условные реакции, но признают и роль наследственности в них. Радикальные же бихевиористы утверждают, что любое поведение объясняется обстоятельствами.
Прорастание семян
Прорастание – это пробуждение семени, его развитие и превращение в молодое растение. Это маленькое чудо оставалось загадкой до ХХ в.
Большинство привычных нам растений относятся к отделу покрытосеменных, или цветковых. Их семена развиваются внутри завязи, из которой в свою очередь формируется плод (это не обязательно что-то съедобное). А голосеменные, например хвойные деревья, производят семена внутри шишек.
Семена цветущих растений покрыты плотной наружной семенной оболочкой. Внутри находятся зародыш и запас питательных веществ, который либо содержится в семядоле, либо скрыт в эндосперме. В зависимости от числа семядолей покрытосеменные растения подразделяют на однодольные и двудольные. У зародыша есть неразвитый стебель – эпикотиль, и корешок – радикула.
ФОТОТРОПИЗМ
Растения тянутся к свету, чтобы активизировать процесс фотосинтеза. Это называется фототропизмом. Гормон роста ауксин, чувствительный к свету, в основном концентрируется на теневой стороне растения. Клетки на теневой стороне быстро удлиняются, а на световой стороне в отсутствие ауксина не растут. В результате стебель наклоняется к солнцу. Если семя прорастает в тенистом месте, ауксин стимулирует рост клеток стебля, побег выпрямляется и быстро растет вверх, к свету.
Когда свет находится с одной стороны, ауксин, сконцентрированный в клетках на противоположной стороне стебля растения, стимулирует рост к свету.
Семя – это миниатюрная система жизнеобеспечения внутри прочной оболочки, защищающей зародыш и запас питательных веществ. Английский натуралист Чарлз Дарвин и его сын Фрэнсис одними из первых исследовали процесс прорастания в 1880-х гг.
Чтобы прорасти, семенам нужны тепло, влага и кислород. Если все это присутствует – как, например, в тропических лесах, – семена прорастают быстро. Если соблюдены не все условия, семя может пребывать «в спячке» в течение месяцев и даже лет. Это состояние удерживает семя от прорастания осенью: так его не убьют зимние холода. Некоторым семенам требуются особые условия, например низкие температуры или большое количество солнечного света. А иногда им необходимо пройти через кишечник животного, чтобы сошла семенная оболочка.
Если все условия соблюдены, появляется росток. Предварительно семя впитывет воду и набухает так, что наружняя оболочка лопается. Запас питательных веществ преобразуется в энергию для роста. Радикула закрепляется в почве. Почка (побег) тянется вверх, поднимая на себе семядоли. Корни молодого растения впитывают воду и минералы, а зеленые части начинают производить энергию при помощи фотосинтеза.
Модельные организмы
Модельные организмы – это виды, которые широко используются в лабораторных исследованиях, так как их легко разводить и содержать. На их примере изучают поведение животных и генетику.
Модельные организмы, а именно плодовые мушки, помогли Томасу Ханту Моргану совершить революционное открытие: установить, что признаки наследуются при помощи хромосом. В начале 1900-х гг. Морган в своей лаборатории в Колумбийском университете, получившей прозвище «комната мух», несколько лет кряду разводил в сосудах дрозофил Drosophila melanogaster. Они были выбраны для генетических исследований потому, что быстро размножаются и часто дают мутации, что позволяет исследовать генетику в действии. Морган разводил особей с разным цветом глаз и формой крыльев и искал различия в их хромосомах.
Как выбирают модельные организмы?
В качестве модельных организмов в исследованиях обычно используют дрожжи, бактерии, кресс-салат, круглых червей, плодовых мушек, мышей, крыс, рыбок данио, морских свинок и кроликов. А потому разговоры о подопытных кроликах имеют под собой твердую почву. Эти виды легко содержать в лабораториях, и они быстро размножаются, поэтому за короткий период можно изучить несколько поколений. Опыты на подобных видах помогли нам понять, как работает наследственность, как растут и делятся клетки, как живые существа запасают и используют энергию. На модельных организмах также тестируют лекарства и новые методы в медицине.
Генетические исследования часто проводят на плодовых мушках Drosophila, так как они часто демонстрируют мутации. Кроме того, хромосомы у этих мушек крупные, а потому их легко изучать.
Модельные нематоды, или круглые черви (Caenorhabditis elegans), используются в эмбриологии, например, в исследованиях развития тканей и роли в этом генов.
Успех модели
В конце 1800-х гг. опыты с морскими свинками позволили Эмилю фон Берингу разработать антитоксин для лечения дифтерии. В 1920-х гг. Фредерик Бантинг занимался исследованием собак, и это помогло создать инсулин для больных диабетом. Иногда в лабораторных тестах используют приматов, так как их физиология и поведенческие реакции похожи на человеческие. В 1940-х гг. усилиями Джонаса Солка была создана вакцина от полиомиелита, спасшая миллионы жизней, – он изучал макак-резусов.
Рыжая, или амбарная, крыса – которая не всегда имеет такой цвет, – это модельное млекопитающее, с помощью которого изучают поведение, обучаемость и воздействии лекарств.
Биомы
Поверхность Земли можно разделить на области с похожим климатом, где местные популяции диких животных сталкиваются с похожими вызовами. Такие регионы называются биомами.
Термин «биом» предложил в 1916 г. американский эколог Фредерик Клементс, профессор ботаники в Университете Миннесоты. Клементс понял, что биомы не статичны, а со временем постепенно меняются. На растения внутри биома влияют климат, смена времен года, рельеф и высота над уровнем моря. Кроме того, в каждом биоме водятся определенные виды животных, которые также приспосабливаются к условиям среды.
Ученые классифицируют биомы Земли по-разному, но в основном выделяют семь типов: водные системы, тундра, тайга, лиственые леса, пустыня, тропические леса, саванна. Водные биомы подразделяются на морские и пресноводные, например озера и реки. Леса растут на территориях, которые характеризуются обильными осадками. Лесные биомы – это и влажные леса тропического пояса, где круглый год тепло, и лиственные леса в регионах с умеренным климатом, и северные хвойные леса, и тайга на далеком севере. Севернее тайги простираются пустнынные равнины тундры. Похожие климатические условия, флора и фауна встречаются в горах, поэтому ученые выделяют два основных типа тундры: полярную и альпийскую. Территории, где слишком сухо для деревьев, но слишком влажно для пустынь, покрыты травами. Это степи в областях с умеренным климатом – в США они называются прериями – и тропические саванны. Пустыни образуются там, где сухой воздух у поверхности не позволяет сформироваться дождевым облакам, а потому осадки там редки и скудны. Пустыни могут граничить с полупустынями.
