tytu�: "1001 SPOTKAN Z NAUK�" autor: James Trefil Tytu� orygina�u: "1001 THINGS EVERYONE SHOULD KNOW ABOUT SCIENCE" prze�o�y�a: El�bieta Smosarska-Leszczyc Konsultacja naukowa: prof. dr hab. J�zef Babicz Instytut Historii Nauki dr Jacek Bardowski Instytut Biochemii i Biofizyki PAN dr Wojciech Czechowski Muzeum i Instytut Zoologii PAN dr S�awomir Jarosz Instytut Chemii Fizycznej PAN dr Tomasz Kwast Obserwatorium Astronomiczne UW dr Robert Smola�czuk Instytut Fizyki UW mgr Anna Szewka Instytut Biologii Do�wiadczalnej PAN dr Krzysztof Teisseyre Instytut Geofizyki PAN �wiat Ksi��ki Projekt ok�adki i stron tytu�owych Ewa �ukasik Redakcja Monika Sarnecka Redakcja techniczna Alicja Jab�o�ska-Chodze� Korekta Ma�gorzata Juras, Ma�gorzata Kolo�ska, Jacek Ring Copyright 1992 by James Trefil Copyright for the Polish translation by "�wiat Ksi��ki", Warszawa 1997 �wiat Ksi��ki, 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 przesz�o stu artyku��w naukowych, trzech podr�cznik�w i dwunastu ksi��ek o nauce. By� stypendyst� fundacji Guggenheima i komentatorem National Public Radio. Jest cz�onkiem Ameryka�skiego Towarzystwa Fizycznego. Zasiada tak�e w Komitecie Norm i Podstawowych Sta�ych Fizycznych w Krajowej Radzie Bada� Naukowych. Za mistrzostwo w pisarstwie popularyzuj�cym nauk� James Tre61 otrzyma� Nagrod� Westinghouse'a, przyznan� przez Ameryka�skie Stowarzyszenie Popierania Post�pu Nauk, a jako wyk�adowca zosta� wyr�niony Nagrod� za Nowatorstwo, przyznan� przez Narodowy Uniwersytet Kszta�cenia Ustawicznego. Kilka innych ksi��ek 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 r�wnie� wsp�autorem The Dictionary of Cultural Literaty oraz Science Matters: Achieving Scientific Literacy. Wst�p Nauka pozwala zrozumie�, jak zbudowany jest i jak dzia�a niezmierzony, niezr�wnany w swoim pi�knie Wszech�wiat - od wybuch�w odleg�ych gwiazd do najmniejszej kom�rki w organizmie. Zgromadzenie tej wiedzy jest z pewno�ci� najwi�kszym ze wszystkich osi�gni�� ludzkiego rozumu. Nauka obejmuje mn�stwo r�nych specjalno�ci, mo�na te� rozmaicie j� prezentowa� - placek daje si� wszak kroi� na wiele sposob�w. Mo�na na przyk�ad skoncentrowa� si� na og�lnych zasadach, kt�re le�� u podstaw nauki. Mo�na r�wnie� zaj�� si� bardzo szczeg�owo pewnymi dziedzinami wiedzy, jak astronomia, biologia molekularna, geofizyka, a pomin�� ich zwi�zki z reszt� �wiata, lub mo�na, tak jak ja to zrobi�em, podzieli� ca�� nauk� na drobne elementy, z kt�rych ka�dy spe�nia okre�lone zadanie. W ksi��ce podejmuj� pr�b� opisania, jak funkcjonuje �wiat. Informacje umie�ci�em w kolejno ponumerowanych notkach. Czasem zawieraj� one tylko jedno lakoniczne zdanie, lecz w wi�kszo�ci sk�adaj� si� co najmniej z dw�ch akapit�w. Poszczeg�lne cz�ci ksi��ki po�wi�cone s� biologii klasycznej, ewolucji, biologii molekularnej, fizyce klasycznej, fizyce wsp�czesnej, nauce o Ziemi i astronomii. W ka�dej cz�ci zachowany jest logiczny porz�dek, pocz�wszy od pierwszej notki do ostatniej, lecz mo�na je czyta� w dowolnie wybranej kolejno�ci. Kr�tko m�wi�c, ksi��ka jest przeznaczona do wertowania. Mo�na otworzy� j� na przypadkowej stronie, przeczyta� troch�, powiedzie�: "O! tego nie wiedzia�em" lub "Ciekawe", a potem od�o�y� do nast�pnego razu. To nie podr�cznik i nie nale�y go czyta� od pocz�tku do ko�ca. Je�li co� zwraca uwag�, trzeba czyta� dalej, je�li nie - zajrze� w inne miejsce. lo wsT�P Ten niekonwencjonalny spos�b przekazania wiedzy rodzi sporo w�tpliwo�ci. Mia� je autor i ty, czytelniku, tak�e b�dziesz je mia�. Nie ka�dy fakt jest jednakowo wa�ny. Pierwsza zasada termodynamiki (notka 535) stoi z pewno�ci� wy�ej na drabinie wiedzy ni� fakt, �e rekin ma szkielet chrz�stny (notka 25). Naprawd� ka�dy powinien zna� pierwsz� zasad� termodynamiki, inaczej nie zrozumie �wiata, natomiast anatomia rekina jest po prostu jednym z wielu przyk�ad�w ilustruj�cych z�o�ono�� i r�norodno�� �wiata istot �ywych. Wa�na w tej ksi��ce jest r�wnie� kwestia granic: gdzie je zakre�li�? �wiat jest niezmiernie bogaty i pr�ba opisania go w niewielkiej liczbie notek nie jest �atwa. Nie bez �alu ograniczy�em si� tylko do tradycyjnych nauk przyrodniczych, zamierzaj�c medycyn� i technik� umie�ci� w nast�pnych publikacjach. W ko�cu mo�na zapyta�, dlaczego zdecydowa�em si� na 1001 notek. C�, a dlaczego nie? To taka sama dobra liczba jak ka�da inna. Poza tym s� w literaturze �wietne precedensy. Nie pochlebiam sobie, �e kt�ra� z moich notek ma pi�kno i si�� opowie�ci Szeherezady, lecz razem wzi�te uzupe�ni� tw�j obraz �wiata i dostarcz�, mam nadziej�, odrobiny wiedzy, o kt�rej wcale nie s�dzi�e�, �e jest ci potrzebna. James Trefil Fairfax, Virginia Biologia klasyczna Rozmna�anie si� ro�lin % Ro�liny mog� rozmna�a� si� 1 p�ciowo lub bezplciowo. Kiedy perz na twoim trawniku wypuszcza k��cza, kt�re nast�pnie si� ukorzeniaj�, to rozmna�a si� on bezp�ciowo. Jest to dodatkowy spos�b rozmna�ania opr�cz (a czasami zamiast) rozmna�ania p�ciowego za pomoc� nasion (patrz ni�ej). Wyrastanie nowych ro�lin z bulw i roz�og�w to inne przyk�ady bezp�ciowego rozmna ziarna py�ku p�atek pr�cik korony dzia�ka kielicha �ania si�. Praktyka szczepienia ro�lin - zespolenie p�du jednej ro�liny (zrazu) z p�dem lub pniem drugiej (podk�adk�) - jest przyk�adem sztucznego wywo�ania rozmna�ania bezp�ciowego. Najprostsza forma rozmna�ania bezp�ciowego wyst�puje u takich ro�lin jednokom�rkowych jak glony, kt�re rozmna�aj� si� przez zwyk�y podzia� kom�rki. Ro�lina, kt�ra powsta�a w wy BUDOWA KWIATU Pr�cik jest organem m�skim ro�liny. Produkuje ziarna py�ku, w kt�rych powstaj� plemniki. Pr�ciki maj� "puszyste" g��wki na d�ugich nitkach i tworz� ok�ek dooko�a s�upka. Ten "puszysty" wyg��d nadaj� g��wce ziarna py�ku. znami� s�upka s�upek zal��nia S�upek jest �e�skim organem ro�liny. Cz�ci� s�upka jest zal��nia, wewn�trz kt�rej dochodzi do zap�odnienia i rozpoczyna si� rozw�j nasienia. 14 BIOLOGIA KLASYCZNA niku rozmna�ania si� bezp�ciowego, jest identyczna z macierzyst�, czyli jest klonem. Rozmna�anie bezp�ciowe przebiega szybciej ni� p�ciowe, lecz tworzy populacje, w kt�rych zmiany zachodz� tylko w nast�pstwie mutacji. Przemiana pokole� jest form� rozmna�ania p�ciowego. Ro� liny, takie jak paprocie i mchy, stosuj� technik� rozmna�ania polegaj�c� na nast�pstwie pokole�. W ich cyklu �yciowym dwa pokolenia - p�ciowe (gametofit) i bezp�ciowe (sporofit)-nast�puj� kolejno po sobie i maj� zupe�nie r�ny wygl�d. Na przyk�ad u paproci du�y ulistniony sporofit wyrasta z zap�odnionej kom�rki jajowej przez zwyk�y podzia� kom�rek. Na dolnej powierzchni li�cia sporofitu paproci rozwijaj� si� zarodniki, kt�re mieszcz� si� w zarodniach tworz�cych kupki. Ka�dy z zarodnik�w ma po�ow� normalnego zestawu chromosom�w. Po wysianiu si� zarodnik�w wyrastaj� z nich mikroskopijne gametofity, wytwarzaj�ce kom�rki jajowe i plemniki. Kiedy plemniki dojrzej�, przep�ywaj� w warstewce wody do kom�rek jajowych. Zap�odniona kom�rka jajowa, maj�ca teraz pe�ny zestaw chromosom�w, rozwija si� w sporofit paproci i cykl si� powtarza. U paproci jedno pokolenie - sporofit - jest du�e i d�ugowieczne, natomiast drugie - gametofit - jest niepozorne i �yje kr�tko. Oba pokolenia s� ro�linie niezb�dne, poniewa� sk�adaj� si� na jej cykl �yciowy. Wszystkie pomara�cze "noweliny" pochodz� od jednego drzewa. W pocz�tkach XIX w. na plantacji w Brazylii pojawi�o si� drzewo-mutant. Rodzi�o pomara�cze bez pestek. Ka�da nowelina istniej�ca dzi� na �wiecie pochodzi ze zrazu pobranego od tego mutanta i zaszczepionego na innym drzewie. Z niego z kolei pobrano zraz i zaszczepiono na nast�pnym drzewie itd. Opanowanie l�du przez ro�liny sprzyja�o wykszta�ceniu si� nasion. U ro�lin nasiennych jajo pozostaje wewn�trz organizmu macierzystego i tam jest zap�adniane przez plemnik. Mo�e on pochodzi� z tej samej ro�liny lub innej. Rozwijaj�cy si� zarodek pozostaje w ro�linie macierzystej dop�ty, dop�ki nie rozwinie si� w trwa�e wielokom�rkowe nasie Rozw�j ro�lin 15 nie, kt�re jest nast�pnie uwalniane i mo�e z niego powsta� nowa ro�lina. W tym procesie plemniki nie musz� by� przenoszone przez wod�. U ro�lin nasiennych plemniki s� przenoszone przez ziarna py�ku. Wewn�trz wszystkich ziaren py�ku, powoduj�cych ka�dego lata kichanie, katar i �zawienie oczu, powstaj� plemniki. Znalaz�szy si� w pobli�u jaja odpowiedniej ro�liny, dokonuj� jego zap�odnienia i tym samym zapocz�tkowuj� rozw�j nasienia. Aby zatem m�c si� rozmno�y�, ro�lina musia�a wynale�� jaki� spos�b przedostania si� py�ku do zal��ni. Najprostszym sposobem jest samozapylenie - ziarno py�ku przemieszcza si� z pr�cika na s�upek w obr�bie jednego kwiatu. Podczas zapylenia krzy�owego py�ek jednej ro�liny zap�adnia jajo drugiej. Py�ek mo�e by� przeniesiony z jednej ro�liny na drug� przez wiatr lub na przyk�ad pszczo�y czy kolibry. W wyniku zapylenia powstaje owoc. Owoce ka�dej ro�liny okrytozal��kowej rozwijaj� si� z za l��ni po zap�odnieniu. Owoce mog� by� soczyste jak gruszka, chocia� nie zawsze s� jadalne dla cz�owieka. Bia�y puch mniszka lekarskiego i spadaj�ce z klonu ma�e skrzydlaki, podobne do helikoptera, to tak�e owoce. ~% Czerwona cz�� truskawki / wcale nie jest owocem. Jest to zmodyfikowane dno kwiatowe. Owocami s� ma�e ��te ziarenka przyklejone do jego powierzchni. Rozw�j ro�lin Q Pierwszym etapem rozwoju V ro�liny z nasienia jest kie�kowanie. Nasienie, zanim wykie�kuje, pobiera wod� z otoczenia. Potem przez �upin� zaczyna przedostawa� si� korze�, a nast�pnie na powierzchni� ziemi wydostaje si� p�d, kt�ry wypuszcza li�cie. Li�� b�dzie gotowy do dzia�ania wtedy, gdy powstanie w nim chlorofil i rozpocznie si� fotosynteza. Do tego czasu m�oda ro�lina musi �y� kosztem energii zmagazynowanej w nasieniu. Nasiona mog� d�ugo pozostawa� w stanie spocz...
lewi11