tytuł: "1001 SPOTKAN Z NAUKĄ" autor: James Trefil Tytuł oryginału: "1001 THINGS EVERYONE SHOULD KNOW ABOUT SCIENCE" przełożyła: Elżbieta Smosarska-Leszczyc Konsultacja naukowa: prof. dr hab. Józef Babicz Instytut Historii Nauki dr Jacek Bardowski Instytut Biochemii i Biofizyki PAN dr Wojciech Czechowski Muzeum i Instytut Zoologii PAN dr Sławomir Jarosz Instytut Chemii Fizycznej PAN dr Tomasz Kwast Obserwatorium Astronomiczne UW dr Robert Smolańczuk Instytut Fizyki UW mgr Anna Szewka Instytut Biologii Doświadczalnej PAN dr Krzysztof Teisseyre Instytut Geofizyki PAN Świat Książki Projekt okładki i stron tytułowych Ewa Łukasik Redakcja Monika Sarnecka Redakcja techniczna Alicja Jabłońska-Chodzeń Korekta Małgorzata Juras, Małgorzata Kolońska, Jacek Ring Copyright 1992 by James Trefil Copyright for the Polish translation by "Świat Książki", Warszawa 1997 Świat Książki, Warszawa 1997 Druk i oprawa w GGP ISbn 83-7129-240-6 Nr kat. 1470 * * * Mojej Matce, Sylvii Elizabeth Trefil O autorze James Trefil, profesor fizyki w George Mason University, jest autorem przeszło stu artykułów naukowych, trzech podręczników i dwunastu książek o nauce. Był stypendystą fundacji Guggenheima i komentatorem National Public Radio. Jest członkiem Amerykańskiego Towarzystwa Fizycznego. Zasiada także w Komitecie Norm i Podstawowych Stałych Fizycznych w Krajowej Radzie Badań Naukowych. Za mistrzostwo w pisarstwie popularyzującym naukę James Tre61 otrzymał Nagrodę Westinghouse'a, przyznaną przez Amerykańskie Stowarzyszenie Popierania Postępu Nauk, a jako wykładowca został wyróżniony Nagrodą za Nowatorstwo, przyznaną przez Narodowy Uniwersytet Kształcenia Ustawicznego. Kilka innych książek Jamesa Trefila to: The Moment of Creation, A Scientist at the Seashore, Meditation at 10 000 Feet, The Dark Side of the Universe, Reading the Mind of God. Jest również współautorem The Dictionary of Cultural Literaty oraz Science Matters: Achieving Scientific Literacy. Wstęp Nauka pozwala zrozumieć, jak zbudowany jest i jak działa niezmierzony, niezrównany w swoim pięknie Wszechświat - od wybuchów odległych gwiazd do najmniejszej komórki w organizmie. Zgromadzenie tej wiedzy jest z pewnością największym ze wszystkich osiągnięć ludzkiego rozumu. Nauka obejmuje mnóstwo różnych specjalności, można też rozmaicie ją prezentować - placek daje się wszak kroić na wiele sposobów. Można na przykład skoncentrować się na ogólnych zasadach, które leżą u podstaw nauki. Można również zająć się bardzo szczegółowo pewnymi dziedzinami wiedzy, jak astronomia, biologia molekularna, geofizyka, a pominąć ich związki z resztą świata, lub można, tak jak ja to zrobiłem, podzielić całą naukę na drobne elementy, z których każdy spełnia określone zadanie. W książce podejmuję próbę opisania, jak funkcjonuje świat. Informacje umieściłem w kolejno ponumerowanych notkach. Czasem zawierają one tylko jedno lakoniczne zdanie, lecz w większości składają się co najmniej z dwóch akapitów. Poszczególne części książki poświęcone są biologii klasycznej, ewolucji, biologii molekularnej, fizyce klasycznej, fizyce współczesnej, nauce o Ziemi i astronomii. W każdej części zachowany jest logiczny porządek, począwszy od pierwszej notki do ostatniej, lecz można je czytać w dowolnie wybranej kolejności. Krótko mówiąc, książka jest przeznaczona do wertowania. Można otworzyć ją na przypadkowej stronie, przeczytać trochę, powiedzieć: "O! tego nie wiedziałem" lub "Ciekawe", a potem odłożyć do następnego razu. To nie podręcznik i nie należy go czytać od początku do końca. Jeśli coś zwraca uwagę, trzeba czytać dalej, jeśli nie - zajrzeć w inne miejsce. lo wsTĘP Ten niekonwencjonalny sposób przekazania wiedzy rodzi sporo wątpliwości. Miał je autor i ty, czytelniku, także będziesz je miał. Nie każdy fakt jest jednakowo ważny. Pierwsza zasada termodynamiki (notka 535) stoi z pewnością wyżej na drabinie wiedzy niż fakt, że rekin ma szkielet chrzęstny (notka 25). Naprawdę każdy powinien znać pierwszą zasadę termodynamiki, inaczej nie zrozumie świata, natomiast anatomia rekina jest po prostu jednym z wielu przykładów ilustrujących złożoność i różnorodność świata istot żywych. Ważna w tej książce jest również kwestia granic: gdzie je zakreślić? Świat jest niezmiernie bogaty i próba opisania go w niewielkiej liczbie notek nie jest łatwa. Nie bez żalu ograniczyłem się tylko do tradycyjnych nauk przyrodniczych, zamierzając medycynę i technikę umieścić w następnych publikacjach. W końcu można zapytać, dlaczego zdecydowałem się na 1001 notek. Cóż, a dlaczego nie? To taka sama dobra liczba jak każda inna. Poza tym są w literaturze świetne precedensy. Nie pochlebiam sobie, że któraś z moich notek ma piękno i siłę opowieści Szeherezady, lecz razem wzięte uzupełnią twój obraz świata i dostarczą, mam nadzieję, odrobiny wiedzy, o której wcale nie sądziłeś, że jest ci potrzebna. James Trefil Fairfax, Virginia Biologia klasyczna Rozmnażanie się roślin % Rośliny mogą rozmnażać się 1 płciowo lub bezplciowo. Kiedy perz na twoim trawniku wypuszcza kłącza, które następnie się ukorzeniają, to rozmnaża się on bezpłciowo. Jest to dodatkowy sposób rozmnażania oprócz (a czasami zamiast) rozmnażania płciowego za pomocą nasion (patrz niżej). Wyrastanie nowych roślin z bulw i rozłogów to inne przykłady bezpłciowego rozmna ziarna pyłku płatek pręcik korony działka kielicha żania się. Praktyka szczepienia roślin - zespolenie pędu jednej rośliny (zrazu) z pędem lub pniem drugiej (podkładką) - jest przykładem sztucznego wywołania rozmnażania bezpłciowego. Najprostsza forma rozmnażania bezpłciowego występuje u takich roślin jednokomórkowych jak glony, które rozmnażają się przez zwykły podział komórki. Roślina, która powstała w wy BUDOWA KWIATU Pręcik jest organem męskim rośliny. Produkuje ziarna pyłku, w których powstają plemniki. Pręciki mają "puszyste" główki na długich nitkach i tworzą okółek dookoła słupka. Ten "puszysty" wygłąd nadają główce ziarna pyłku. znamię słupka słupek zalążnia Słupek jest żeńskim organem rośliny. Częścią słupka jest zalążnia, wewnątrz której dochodzi do zapłodnienia i rozpoczyna się rozwój nasienia. 14 BIOLOGIA KLASYCZNA niku rozmnażania się bezpłciowego, jest identyczna z macierzystą, czyli jest klonem. Rozmnażanie bezpłciowe przebiega szybciej niż płciowe, lecz tworzy populacje, w których zmiany zachodzą tylko w następstwie mutacji. Przemiana pokoleń jest formą rozmnażania płciowego. Roś liny, takie jak paprocie i mchy, stosują technikę rozmnażania polegającą na następstwie pokoleń. W ich cyklu życiowym dwa pokolenia - płciowe (gametofit) i bezpłciowe (sporofit)-następują kolejno po sobie i mają zupełnie różny wygląd. Na przykład u paproci duży ulistniony sporofit wyrasta z zapłodnionej komórki jajowej przez zwykły podział komórek. Na dolnej powierzchni liścia sporofitu paproci rozwijają się zarodniki, które mieszczą się w zarodniach tworzących kupki. Każdy z zarodników ma połowę normalnego zestawu chromosomów. Po wysianiu się zarodników wyrastają z nich mikroskopijne gametofity, wytwarzające komórki jajowe i plemniki. Kiedy plemniki dojrzeją, przepływają w warstewce wody do komórek jajowych. Zapłodniona komórka jajowa, mająca teraz pełny zestaw chromosomów, rozwija się w sporofit paproci i cykl się powtarza. U paproci jedno pokolenie - sporofit - jest duże i długowieczne, natomiast drugie - gametofit - jest niepozorne i żyje krótko. Oba pokolenia są roślinie niezbędne, ponieważ składają się na jej cykl życiowy. Wszystkie pomarańcze "noweliny" pochodzą od jednego drzewa. W początkach XIX w. na plantacji w Brazylii pojawiło się drzewo-mutant. Rodziło pomarańcze bez pestek. Każda nowelina istniejąca dziś na świecie pochodzi ze zrazu pobranego od tego mutanta i zaszczepionego na innym drzewie. Z niego z kolei pobrano zraz i zaszczepiono na następnym drzewie itd. Opanowanie lądu przez rośliny sprzyjało wykształceniu się nasion. U roślin nasiennych jajo pozostaje wewnątrz organizmu macierzystego i tam jest zapładniane przez plemnik. Może on pochodzić z tej samej rośliny lub innej. Rozwijający się zarodek pozostaje w roślinie macierzystej dopóty, dopóki nie rozwinie się w trwałe wielokomórkowe nasie Rozwój roślin 15 nie, które jest następnie uwalniane i może z niego powstać nowa roślina. W tym procesie plemniki nie muszą być przenoszone przez wodę. U roślin nasiennych plemniki są przenoszone przez ziarna pyłku. Wewnątrz wszystkich ziaren pyłku, powodujących każdego lata kichanie, katar i łzawienie oczu, powstają plemniki. Znalazłszy się w pobliżu jaja odpowiedniej rośliny, dokonują jego zapłodnienia i tym samym zapoczątkowują rozwój nasienia. Aby zatem móc się rozmnożyć, roślina musiała wynaleźć jakiś sposób przedostania się pyłku do zalążni. Najprostszym sposobem jest samozapylenie - ziarno pyłku przemieszcza się z pręcika na słupek w obrębie jednego kwiatu. Podczas zapylenia krzyżowego pyłek jednej rośliny zapładnia jajo drugiej. Pyłek może być przeniesiony z jednej rośliny na drugą przez wiatr lub na przykład pszczoły czy kolibry. W wyniku zapylenia powstaje owoc. Owoce każdej rośliny okrytozalążkowej rozwijają się z za lążni po zapłodnieniu. Owoce mogą być soczyste jak gruszka, chociaż nie zawsze są jadalne dla człowieka. Biały puch mniszka lekarskiego i spadające z klonu małe skrzydlaki, podobne do helikoptera, to także owoce. ~% Czerwona część truskawki / wcale nie jest owocem. Jest to zmodyfikowane dno kwiatowe. Owocami są małe żółte ziarenka przyklejone do jego powierzchni. Rozwój roślin Q Pierwszym etapem rozwoju V rośliny z nasienia jest kiełkowanie. Nasienie, zanim wykiełkuje, pobiera wodę z otoczenia. Potem przez łupinę zaczyna przedostawać się korzeń, a następnie na powierzchnię ziemi wydostaje się pęd, który wypuszcza liście. Liść będzie gotowy do działania wtedy, gdy powstanie w nim chlorofil i rozpocznie się fotosynteza. Do tego czasu młoda roś...
jac1123