В. М. Пакулова, Н. В. Иванова

Природоведение. Природа. Неживая и живая. 5 класс

Дорогие друзья!

Вы взяли в руки учебник, который поможет в дальнейшем изучении природы. Первоначальные знания о ней вы получили в младших классах. Вам уже известно, что жизнь природы многообразна, интересна и сложна, в ней есть свои тайны. Часть из них вы уже разгадали, но многое еще предстоит узнать. И в этом верным помощником будет настоящий учебник. Из него вы узнаете о явлениях природы, научитесь их наблюдать и объяснять.

Учебник поможет заглянуть в разнообразный мир живых существ, понять особенности их жизни и необходимость охраны живой и неживой природы. Вы поймете самое главное: в природе все взаимосвязано.

Все вы, безусловно, хотите стать современными, образованными людьми. А для этого необходимо не просто накапливать знания, а уметь самостоятельно их добывать. Вот почему авторы учебника, стремясь помочь вам, предлагают немало интересных заданий, опытов, самостоятельных работ, приводят интересные сведения, расширяющие ваш кругозор.

Как работать с учебником

Ваши успехи в изучении природы во многом зависят от умения работать с учебником. Прежде всего выясните, как учебник устроен, прочтите оглавление. Учебник разделен на главы, а главы – на параграфы. В конце каждого параграфа и каждой главы даны вопросы для самопроверки. Здесь же могут быть задания для самостоятельной работы, опыты.

В учебнике очень много красочных иллюстраций. Внимательно рассматривайте рисунки, схемы и читайте подписи к ним.

Формулировки определений и отдельные термины, которые вы должны запомнить, выделены жирным шрифтом. Выводы, утверждения, свойства тел и веществ даны полужирным курсивом. Светлым курсивом выделены понятия, на которые необходимо обратить внимание.

На страницах учебника вы найдете значки, изображающие героев замечательных русских сказок – лису и ежа. Что же означают здесь эти символы?

Лиса – умное животное. Она предлагает вам ответить на вопросы и выполнить задания, помещенные в конце каждого параграфа. Надеемся, что это поможет повторить и закрепить то, что вы узнали.

Еж – запасливый зверек. Он позаботится о прочности ваших знаний. С этой целью он предлагает ответить на вопросы в конце каждой главы.

Каждая тема завершается рубрикой «Что вы узнали из темы (самое, самое, самое…)». Здесь дан план, пользуясь которым вы сможете повторить материал всей темы и самостоятельно сделать выводы.

Желаем успешной работы с учебником. Удачи вам!

Введение

Природа! Многоликая и разнообразная. Ее нельзя не любить, ею нельзя не восхищаться. Эти слова мы слышим постоянно. А что такое природа? Природа – все то, что нас окружает. Это живые организмы: растения, животные, грибы, бактерии. Они живут в воде, на суше, в воздухе. Вода, воздух, горные породы – элементы неживой природы.

Все живые организмы тесно связаны между собой и со средой, в которой они живут. Живые организмы влияют на окружающую среду, а их существование зависит от условий этой среды. Следовательно, живая и неживая природа – единое целое, и неразумная деятельность человека в природе, т. е. осуществляемая без учета взаимозависимости ее компонентов, может привести к очень серьезным последствиям.

Решить проблему сохранения и улучшения условий жизни на нашей планете могут лишь люди, хорошо знающие законы природы. Многие из них уже изучены, и вы будете знакомиться с ними на уроках. Но природа хранит еще немало загадок. Каждый из вас, получив багаж современных знаний, сможет участвовать в раскрытии тайн природы.

Первые попытки человека познать окружающую его природу были связаны с поиском пищи, жилища. Он собирал растения, пригодные в пищу, охотился на животных, ловил рыбу, выискивал для жилья углубления в скалах и пещеры. В этот период своего существования человек использовал то, что давала ему природа, и не наносил ей большого ущерба.

Проходили века. Развитие техники делало человека все более могущественным. Он уже не хотел довольствоваться только дарами природы. Стремясь к улучшению условий своей жизни, человек покорял и переделывал окружающий его мир, не задумываясь о последствиях. Рост населения, интенсивное развитие сельского хозяйства, промышленности, строительства, транспорта требовали использования все новых и новых природных ресурсов.

К сожалению, активное воздействие людей на природу не могло остаться без негативных последствий: сократились площади, занятые лесами, обмелели реки и моря, резко уменьшилось количество видов растений, животных, грибов.

Отрицательное воздействие человека на природу продолжается. В окружающую среду в огромных количествах выбрасываются бытовые и производственные отходы, которые отравляют воду, воздух, почву, вызывая болезни и гибель живых организмов. В настоящее время это уже создает угрозу самому существованию окружающей нас природы. Вот почему очень важно изучить все закономерности ее развития, чтобы в процессе деятельности как можно меньше наносить природе вред.

Все живые организмы, в том числе и человек, не могут жить вне природы, они ее часть, ее порождение. Великий немецкий поэт и естествоиспытатель Иоганн Вольфганг Гёте говорил: «Все, что ни есть в живой природе, – лишь часть единого целого».

Сохранить все богатства природы на планете для себя и будущих поколений – глобальная задача человечества.

Как изучают природу

История самых ранних цивилизации показывает, что человек всегда старался познать природу. Его разум в равной мере стремился постичь устройство Земли и небесных светил, океанов и суши, растений и животных; их взаимное влияние и значение для себя.

Неживые и живые тела, явления природы можно изучать разными способами или, как в науке принято говорить, методами (в переводе с греческого «методос» означает способ познания, путь). Главные из них – наблюдение, эксперимент (опыт), измерение. Основным «инструментом», с помощью которого человек изучает природу, является наблюдение. Наблюдением называют способ изучения предметов и явлений с помощью органов чувств – зрения, слуха, обоняния, осязания, вкуса. С помощью зрения мы получаем наибольшую часть сведений об окружающем нас мире.

Наблюдая, человек давно заметил: чем Солнце выше на небосводе, тем день длиннее, ночь короче, на дворе теплее. Если больше света и тепла, – лучше растут растения. Ветер с запада приносит дожди, северный ветер – похолодание, а южный – зной и засуху.

Чтобы объяснить, почему происходят те или иные явления, какие при этом факторы влияют на ускорение или замедление наблюдаемых процессов, человек проводит эксперименты, или ставит опыты. Многие выдающиеся открытия ученых стали результатом эксперимента.

Рис. 1. Приборы и инструменты для проведения наблюдений, опытов, измерений

Давайте и мы проделаем несложный эксперимент (опыт). Например, с тем, чтобы доказать, что наиболее прозрачна чистая вода.

Для этого нальем воду в стакан из тонкого стекла. Включим настольную лампу, возьмем в руку стакан с водой и через него посмотрим на лампочку. Лампочку хорошо видно. Положим в воду столовую ложку соли, размешаем. Посмотрим на лампочку. Лампочку видно, но хуже. Этим опытом мы доказали, что наиболее прозрачной является чистая вода.

Полученные знания в результате проведенного эксперимента могут служить основой для установления определенных закономерностей.

Часто наблюдения и эксперименты сопровождаются измерениями. Измерение хороню знакомо каждому. Измеряют размеры тел, температуру, скорость движения, время, расстояние.

При проведении наблюдений и опытов человек использует измерительные приборы и инструменты (рис. 1). В опыте, который мы проделывали, приборами были настольная лампа и стакан. При проведении других опытов, в зависимости от того, какие в них ставятся задачи, могут использоваться линейки, рулетки, часы, весы, термометры, мензурки, микроскопы, телескопы, бинокли, лупы, колбы, банки, термосы и т. д.

Например, чтобы измерить время, используют часы или секундомер.

Для измерения длины, высоты, ширины предметов используют такие инструменты, как линейка, рулетка.

Расстояние также можно отмерить линейкой или рулеткой.

Положите на парту линейку и поместите на нее большой палец там, где расположена цифра ноль, а указательный поставьте на цифру пять. В таком случае говорят: «Расстояние между пальцами 5 см». Сближая или раздвигая кончики пальцев, мы будем увеличивать или уменьшать расстояние между ними.

Без особого труда можно определить расстояние до школы. Для этого вам нужно знать длину своего шага. Чтобы его замерить, надо взять рулетку или длинную линейку, положить ее на пол и измерить длину одного своего шага. Зная длину одного шага и количество шагов от дома до школы, вы можете установить, на каком расстоянии от вашего дома находится школа.

Для того чтобы измерить температуру, используют термометр.

Весы служат для измерения массы. Вспомните, как продавец, отпуская вам товар, кладет его на весы.

Определенные объемы жидкости отмеряют мензуркой.

Микроскоп служит для изучения мельчайших деталей строения природных тел, неразличимых невооруженным глазом.

1. Какие вам известны способы изучения природы?

2. Какими приборами и инструментами пользуются при изучении природы?

3. Наблюдайте за погодой. Отмечайте температуру воздуха, облачность, виды осадков, направление ветра. Эти данные нам будут нужны, когда мы будем изучать погоду.

4. Возьмите две баночки из-под майонеза. В каждую из них налейте воды. Поместите в них по луковице, как показано на рисунке. Одну баночку с луковицей поставьте на окно, которое хорошо освещается солнцем, а другую – на ту сторону, где практически солнца не бывает. Понаблюдайте несколько дней. Где быстрее появятся зеленые листья? Какие можно сделать выводы?

Опыт по выращиванию лука

Глава 1

Вселенная

Человека всегда влекло небо, с давних пор мечтал он подняться в космос. Космическое пространство, включающее в себя планеты, звезды и другие небесные тела называется Вселенной.

Вспомните:

• Какие планеты и звезды вам известны?

• В какое время суток вы их наблюдали?

§ 1. Звезды на небе

В древние времена люди считали, что звезды – это серебряные гвоздики, вбитые в небесный свод – «хрустальный купол неба». Безоблачной ночью на небе можно увидеть очень много звезд. Они отличаются друг от друга по блеску, окраске, величине (рис. 2).

Рис. 2. Звездное небо

Раньше людей, изучавших звезды, называли звездочетами. Позже у них появилось еще одно название – астрономы (в переводе с греческого «астро» означает звезда). Ученые-астрономы установили, что звезды представляют собой раскаленные газовые тела шарообразной формы.

По величине звезды разные. Многие из них гораздо больше Солнца. Это звезды-гиганты. Есть такие, которые меньше Солнца, их называют звезды-карлики.

Созвездия

Звездное небо условно разделено на участки со строго установленными границами. Их называют созвездиями. С давних пор человек давал им имена, например, созвездия Волка, Лисички, Рака, Большой Медведицы, Малой Медведицы, Геркулеса, Зайца и др. Ученые считают, что самое древнее наименование имеет созвездие Большая Медведица (рис. 3). На звездном небе это созвездие самое заметное и похоже на большой ковш. Недалеко от него можно разглядеть ковш маленьких размеров – созвездие Малая Медведица. В этом созвездии есть яркая звезда, с которой начинается ручка малого ковша. Ее называют Полярной. Полярная звезда расположена над Северным полюсом и издавна используется для навигации – служит ориентиром на север.

Рис. 3. Созвездие Большая Медведица. Это созвездие на звездном небе самое заметное

От древних греков дошла до нас такая легенда. Когда-то, в незапамятные времена, у царя Лиокаона, правившего Аркадией, была дочь красавица Каллисто. Она соперничала по красоте с богиней Герой – супругой всемогущего Зевса. Ревнивая богиня превратила Каллисто в безобразную медведицу. Когда сын Каллисто, юный Аркас, возвращаясь с охоты, увидел у дверей своего дома медведицу, он хотел убить ее. Но всемогущий Зевс не допустил преступления. Он удержал руку Аркаса, а Каллисто взял на небо, превратив ее в прекрасное созвездие.

В настоящее время насчитывают 88 созвездий. Чтобы было легко ориентироваться среди множества звезд, ученые создали карту звездного неба (рис. 4).

Когда мы смотрим на небо, нам кажется, что все звезды, входящие в созвездие, близко расположены друг к другу. На самом деле звезды одного созвездия находятся на огромных расстояниях друг от друга.

Рис. 4. Карта звездного неба

Яркость звезд

Наблюдая за звездами, можно заметить, что они отличаются друг от друга по яркости. Существует шкала их яркости – от первой до шестой величины.

Самые яркие называют звездами первой величины. Цвет звезд сильно зависит от их температуры. Ученые установили, что самые горячие звезды имеют цвет белый или чуть голубоватый. Менее горячие, такие как наше Солнце, – желтого или оранжевого цвета. Красные звезды самые холодные. В красивейшем созвездии Ориона находится звезда первой величины Ригель. Этот белый гигант излучает света столько же, сколько 27 00 °Солнц взятых вместе! Свет от нее идет до Земли 600 лет.

Звезды, которые едва видны с Земли невооруженным глазом, – шестой величины.

Звезды на небе можно наблюдать в бинокль и подзорную трубу (рис. 5). Но эти приборы дают очень маленькое увеличение. Чтобы не только наблюдать, но и изучать звезды, ученые создали телескоп (в переводе с греческого «теле» – далеко и «скопос» – наблюдатель). Телескоп – очень сложный прибор; дает увеличение в 500 раз (рис. 6). Как правило, устанавливают его в специальных помещениях – обсерваториях. Их строят вдали от больших городов, предпочтительно в горах, где воздух менее загрязнен дымом и пылью.

Рис. 5. Школьный телескоп и бинокль – приборы, с помощью которых наблюдают звезды

Рис. 6. Телескоп

Движение звезд

Звезды находятся в постоянном движении. Телескопические наблюдения позволяют определить их перемещение.

Посмотрите на рисунок 7; на нем изображено изменение вида созвездия Большая Медведица на протяжении 100 000 лет. Расположение звезд продолжает меняться и в настоящее время.

Рис. 7. Изменение вида созвездия Большая Медведица на протяжении 100 тыс. лет

Немного истории. Люди испокон веков наблюдали движение на небосклоне Луны и Солнца. Полную картину мира впервые создал Клавдий Птолемей (ок. 90– 160 н. э.), грек по национальности. Он считал, что шарообразная Земля занимает центральное неподвижное положение, а вокруг нее по круговым орбитам движутся небесные тела: Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн. Такое представление о Земле, как центре мира, несмотря на высказываемые сомнения в его правильности, продержалось в науке 14 веков.

К. Птолемей и его система мира

В середине XVI в. польский ученый Николай Коперник (1473–1543) предложил свою теорию, по которой в центре системы находится Солнце, а все планеты, включая Землю, движутся вокруг него по круговым орбитам. Коперник считал, что наблюдаемые на небе движения светил можно объяснить тем, что Земля одновременно вращается вокруг своей оси и вокруг Солнца. Однако Копернику не удалось доказать справедливость предложенной им новой системы мира. В 1616 г. произведение Коперника «О вращении небесных сфер» было внесено католической церковью в «Индекс запрещенных книг». Этот позорный запрет продолжался более 200 лет.

Н. Коперник и его система мира

Учение Николая Коперника расширил и развил великий итальянский ученый Джордано Бруно (1548–1600). Практически всю свою жизнь он посвятил популяризации учения Коперника. Бруно высказывал предположения, что миров, подобных нашему, множество; что Солнце – не единственная звезда во Вселенной, вокруг которой обращаются планеты.

Джордано Бруно (1548–1600)

Публичные выступления Бруно не нравились представителям инквизиции. Его схватили и заточили в тюрьму на восемь лет. Церковь требовала от Бруно, чтобы он отрекся от своих идей. Но Бруно остался непоколебимым, и тогда его сожгли на костре.

Однако наблюдения звездного неба продолжались. Итальянский физик и астроном Галилео Галилей, построивший первый в мире телескоп, 7 января 1610 г. увидел через него лунный пейзаж с кратерами и холмами, которые поразили его необычайной красотой. Еще одним достижением Галилея было открытие спутников у Юпитера. До этого Земля была единственной планетой, у которой был известен спутник. Исследования Галилея подтверждали правильность учения Коперника. Католическая церковь обвинила Галилея в отступлении от Священного Писания, и в 1633 г. инквизицией был учинен суд, завершившийся «торжественным покаянием» и публичным отречением Галилея от «заблуждений». Затем последовал домашний арест.

Галилео Галилей (1564–1642)

Существует легенда, что после отречения от теории Коперника Галилей воскликнул: «Eppur si muove!» («И все-таки она вертится!»). В действительности подобные слова ни в день отречения, ни позже не были произнесены. И тем не менее считается, что несказанная легендарная фраза выражает действительные убеждения Галилео Галилея.

1. Что такое звезды?

2. Как различаются звезды по цвету, яркости?

3. Что такое созвездие?

4. С помощью каких приборов можно наблюдать звездное небо?

Лабораторная работа № 1

Определение на звездной карте созвездий Северного полушария

1. Внимательно рассмотрите карту звездного неба.

2. Найдите созвездия: Большая Медведица, Малая Медведица. Сосчитайте, сколько звезд входит в каждое из них.

3. Найдите Полярную звезду. В каком созвездии она находится?

4. Найдите созвездия Кассиопея, Дракон, Гончие Псы. Внимательно рассмотрите расположение звезд, входящих в созвездия. Зарисуйте созвездия и подпишите их названия.

5. Вечером вместе со взрослыми рассмотрите звездное небо. Постарайтесь найти созвездия, которые вы зарисовали в тетрадь.

§ 2. Земля – наш дом

Земля – третья от Солнца планета Солнечной системы. Ее возраст примерно 4,5 млрд лет.

Форма и размеры Земли

Земля шарообразная, но не абсолютно круглая, а немного сплюснутая у полюсов.

В древности люди представляли, что Земля плоская. В Индии, например, считали, что она покоится на спинах слонов, которые стоят на панцире гигантской черепахи, плавающей в безбрежном океане (рис. 8).

Рис. 8. Такой представлялась человеку Земля в древности

Важным доказательством шарообразной формы Земли стало совершенное в начале XVI в. кругосветное путешествие испанских мореплавателей под командованием Фернана Магеллана. Их корабли, отправившись на запад и двигаясь в одну сторону, через три года возвратились домой с востока.

Человека всегда интересовали размеры Земли. Первым довольно точно определил ее диаметр египетский ученый и астроном Эратосфен, живший в III в. до н. э. Его расчеты были настолько точны, что оказались близкими к тем, которые получили в наше время с помощью искусственных спутников Земли. Диаметр Земли равен 12 800 км, а длина окружности более 40 000 км. Это составляет почти 50 расстояний от Москвы до Санкт-Петербурга.

Вращение Земли

Посмотрите на глобус – модель Земли, уменьшенную в миллионы раз (рис. 9). Легонько поверните его. Он начинает вращаться относительно своей оси. Ось глобуса немного наклонена от вертикального положения потому, что и ось Земли также не вертикальна, а немного наклонена.

Рис. 9. Глобус – модель Земли

Ось, вокруг которой вращается Земля, называют осью Земли. Однако не надо искать ее. Это не та реальная ось, которую вы видите у глобуса. У Земли это воображаемая линия, проходящая через Северный и Южный полюсы.

Для удобства изучения земную поверхность условно разделили на две половины. Каждая из них имеет название. Половину, где находится Северный полюс, назвали Северным полушарием, а где Южный полюс – Южным полушарием.

Линия, разделяющая Северное и Южное полушария, называется экватором. Экватор – тоже воображаемая линия.

Земля постоянно находится в движении. Различают суточное и годовое вращение Земли. За 24 ч земной шар совершает один полный оборот вокруг своей оси. При этом Земля поворачивается к Солнцу то одной, то другой стороной. На той стороне, которая освещена, – день, на противоположной – ночь. Так происходит смена дня и ночи (рис. 10). Это суточный цикл вращения Земли.

Рис. 10. Вращение Земли вокруг воображаемой линии – земной оси. На рисунке показано, как происходит смена дня и ночи. Объясни, как происходит смена времен года

Земля вращается с запада на восток. Поэтому люди, живущие на востоке, утром встречают Солнце раньше, чем те, кто живет на западе. Запад, восток, север, юг – четыре основных направления. Их называют сторонами света.

Древние люди определяли восток и запад по положению Солнца. Оно восходит на востоке и заходит на западе. Сегодня при определении сторон света используется прибор компас (рис. 11). Он был изобретен в Китае более 3000 лет назад. Магнитная стрелка этого прибора указывает направление на север. Даже если встать лицом на север, то юг будет сзади, восток – направо, запад – налево.

Рис. 11. Компас – прибор для определения сторон света (современный и старинный)

При годовом движении по «долгой дороге» – орбите вокруг Солнца – на Земле происходит смена времен года: весны, лета, осени, зимы. Орбита – это траектория движения Земли вокруг Солнца.

Время одного оборота Земли по орбите вокруг Солнца называют годом. Земля совершает один оборот вокруг Солнца за 365 дней 5 ч 48 мин и 46 с. Обратите внимание, что не просто 365 дней, как мы привыкли говорить, а есть еще часы, минуты и секунды.

Каждые четыре года на Земле наступает год, получивший название високосного. В нем 366 дней. Часы, минуты и секунды, накапливаясь за четыре года, дополнительно составляют один день. Его добавляют к самому короткому месяцу – февралю, имеющему в обычный год 28 дней. Чтобы отличить простой год от високосного, установлено такое правило: если две последние цифры года делятся без остатка на 4, год будет високосным, если с остатком – обычным (например, 1996 г. – високосный, 1997 г. – обычный).

1. Какие два главных движения отмечаются у Земли?

2. Отчего на Земле происходит смена дня и ночи?

3. Земля совершает полный оборот вокруг Солнца за год. Одновременно она вращается вокруг своей оси. Сколько оборотов вокруг своей оси сделает Земля за год; за месяц; за 12 ч?

Лабораторная работа № 2

Определение на глобусе (карте полушарий) экватора, полюсов, полушарий

1. Рассмотрите глобус (карту полушарий).

2. Найдите Северный полюс, Южный полюс, экватор, Северное и Южное полушария.

3. Опишите их местоположение на глобусе.

§ 3. Оболочки Земли

Земля состоит из отдельных оболочек, иногда их называют сферами. Выделяют оболочки внешние и внутренние. Познакомимся с внешними оболочками Земли, к которым относятся атмосфера, литосфера, гидросфера и биосфера (рис. 12).

Рис. 12. Вид Земли из космоса

Атмосфера

Воздушная оболочка нашей планеты называется атмосферой (в переводе с греческого «атмос» означает пар, «сфера» – шар). Состав ее изменяется с высотой.

Самый нижний слой, прилегающий к земной поверхности, имеет толщину 10–18 км. Птицы не залетают за пределы этого слоя, да и облака редко поднимаются выше. В этом слое атмосферы протекает жизнь всех живых организмов.

Следующий слой достигает высоты примерно 60 км. Его отличительная особенность состоит в том, что в этом слое содержится газ озон. После грозы мы всегда чувствуем свежесть, которую придает воздуху именно озон. Расположенный на высоте 20–30 км над поверхностью Земли, озоновый слой защищает все живое от солнечной радиации, служит своеобразным экраном, который очень хорошо поглощает вредные для живых организмов ультрафиолетовые лучи.

В последнее время замечено возникновение так называемых «озоновых дыр». Некоторые ученые связывают их появление с тем, что в атмосферу в результате деятельности человека поступает большое количество газов, разрушающих озон. Через «озоновую дыру» солнечные ультрафиолетовые лучи в избытке попадают на нашу планету, что отрицательно сказывается на здоровье человека, животных и некоторых видов растений. И последний слой атмосферы – безвоздушное пространство. Здесь начинается космос.

Литосфера

Верхняя твердая оболочка Земли, включающая в себя земную кору и часть верхней мантии, называется литосферой (в переводе с греческого «литое» означает камень). Эта оболочка состоит из огромных, плотно прилегающих друг к другу блоков – литосферных плит. Толщина литосферы составляет от 5 до 100 км под океанами и от 25 до 200 км под областями суши.

Гидросфера

Прерывистая водная оболочка Земли (в переводе с греческого «гидро» означает вода) называется гидросферой. Гидросфера состоит из океанов, морей, рек, озер, болот, водохранилищ, ледников, подземных вод.

Биосфера

Особую оболочку Земли представляет собой биосфера – сфера жизни (в переводе с греческого «биос» означает жизнь). Биосфера приурочена к внешним оболочкам: атмосфере, гидросфере и литосфере – к тем ее областям, в которых есть жизнь. Иначе можно сказать, что биосфера – это оболочка нашей планеты, заселенная живыми организмами.

В местах с наиболее благоприятными условиями существования отмечается наибольший расцвет жизни. В верхнем слое атмосферы и в глубине океанов численность живых организмов падает.

Итак, мы познакомились с внешним строением нашей планеты. О ее внутреннем строении вы узнаете из § 24.

1. Какую оболочку Земли образует вода?

2. Как называется воздушная оболочка?

3. Какую роль выполняет озоновый слой?

4. Какую оболочку нашей планеты образует вся суша?

5. Что представляет собой биосфера?

§ 4. Луна – естественный спутник Земли

Луна – естественный спутник нашей планеты, единственное крупное небесное тело, которое обращается вокруг Земли. В 1610 г. Галилей впервые посмотрел на Луну в телескоп. И вот уже около 400 лет пополняются знания о подробностях ее строения.

Лунные моря и океан

Наблюдая Луну на ночном безоблачном небе, можно обнаружить на ее поверхности темные пятна.

Раньше люди могли рассматривать Луну только невооруженным глазом или с помощью телескопов с малым увеличением. Большие темные пятна на Луне назвали лунными морями и океаном. Думали, что в них, как и в земных морях, много воды.

Сегодня ученые точно знают, что воды в лунных морях и океане нет. И все же оставили на карте Луны старые названия: Океан Бурь, Море Ясности, Море Дождей, Море Изобилия и др. (рис. 13). Лунный пейзаж составляют также многочисленные горы, горные цепи, трещины.

Кратеры

Поверхность Луны покрыта большими круглыми. впадинами – кратерами, диаметр которых достигает 500 км (рис. 13). Существуют различные гипотезы, объясняющие происхождение кратеров. Наиболее вероятная из них утверждает, что кратеры – результат столкновения с поверхностью Луны небесных тел. Луна, в отличие от Земли, не окружена атмосферой. «Небесные пришельцы» из космоса, не встречая сопротивления газов атмосферы, ударяются о поверхность Луны и оставляют следы в виде кратеров.

Рис. 13. Видимая с Земли поверхность Луны с кратерами

Лунные фазы

Луна, как и Земля, самостоятельно не светится. Светлой, а значит, видимой для нас, бывает лишь та ее часть, которую освещает Солнце. Наблюдая Луну на звездном небе, вы замечали, что она меняет свой вид и изо дня в день выглядит иначе. Постоянные изменения вида Луны называют лунными фазами (рис. 14).

Рис. 14. Фазы Луны. Образование фаз Луны связано с ее движением вокруг Земли и освещением солнечными лучами ее поверхности

В одной африканской сказке рассказывается, почему меняется вид Луны. Однажды Солнце пронзило Луну своими острыми, как нож, лучами. Луна от этого пошла на убыль. Когда от нее остался лишь тонкий серпик, она взмолилась: «О Солнце, пощади меня, разреши светить ради детей!» Солнце сжалилось над Луной, отпустило домой. Там она вновь набралась сил. Полная Луна опять вышла на небо, а Солнце снова стало метать в нее свои острые лучи. И опять Луна стала ущербной. Так оно и происходит поныне.

Образование фаз Луны связано с ее движением вокруг Земли и освещением солнечными лучами ее поверхности. Поверхность Луны светится отраженным солнечным светом, поэтому меняющиеся лунные фазы зависят и от ее положения по отношению к Солнцу.

Лунные фазы повторяются каждые 29,5 суток. Когда мы видим освещенной всю обращенную к Земле сторону нашего естественного спутника, говорят, что наступило полнолуние. Если освещена половина обращенной к нам стороны Луны, то наступают фазы первой или последней четверти. Когда обращенная к Земле сторона Луны не освещена, это состояние называют новолунием. Некоторые лунные фазы похожи на блестящий серп (см. рис. 14).

По серпу Луны можно определить, в какой фазе она находится. Если серп похож на букву «С» – Луна «стареет» (уменьшается) и впереди новолуние, если, мысленно присоединив к серпу палочку, мы получим букву «Р», – «растет» и впереди полнолуние. Однако надо помнить, что такой способ годится только для наблюдателей, находящихся в Северном полушарии Земли.

Благодаря вращению Луны вокруг своей оси (один оборот за 27,3 суток) на ней, как и на Земле, происходит смена дня и ночи вследствие освещения Солнцем лунной поверхности. День на Луне длится 14 земных суток, ночь – примерно столько же.

Большое значение имеют знания фаз Луны в мореплавании, авиации, в геологических экспедициях, в туристских походах.

Рис. 15. Советский луноход (прилунился в 1970 г.)

Впервые в истории человечества 12 сентября 1959 г. на поверхность Луны опустился искусственный аппарат-зонд, созданный трудом ученых нашей страны. А 20 июля 1969 г. на Луне побывал первый человек, американский астронавт Нил Армстронг (рис. 16).

Рис. 16. Американский астронавт на Луне

Всего на Луне в разное время побывало 12 человек. Все вместе они прошли и проехали по ее поверхности около 100 км. Более 400 кг лунного грунта было доставлено на Землю. Ученые, изучая лунный грунт, обнаружили его сходство с земными породами.

1. Вы, вероятно, замечали, что Луна не всегда выглядит одинаково. В течение месяца вид ее изменяется: то виден узкий серпик, то половина лунного диска, то полная Луна, а то ее совсем не видно. Почему Луна на небе выглядит по-разному?

2. Представьте себе, что вы участники экскурсии на Луну. Корабль летит со скоростью 2500 км/ч. Расстояние от Луны до Земли около 380 000 км. Успеете ли вы сделать перелет туда и обратно за время весенних каникул? Сделайте необходимые расчеты.

§ 5. Солнце. Солнечная система

«Владыка пищи, отец и мать людей» – так называли Солнце египтяне. Они строили в его честь храмы, приносили ему жертвы. Сохранился памятник старины, на котором солнечные лучи изображены в виде длинных рук, творящих все сущее на Земле. В одном из гимнов так воспевалось Солнце:

Восходишь – все оживает.

Заходишь – и все умирает.

Ты жизни мерило и первопричина ее.

Солнце – основа жизни на Земле

Трудно поверить, что звезды, которые видны только ночью, и Солнце одинаковы. Солнце – тоже звезда, самая ближайшая к Земле. Это гигантский пылающий газовый шар (рис. 17).

Рис. 17. Солнце – ближайшая к Земле звезда. Она находится на расстоянии 150 млн км от Земли. Свет от Солнца доходит до Земли за 8,5 мин

В древности Солнце было предметом не просто поклонения. Люди внимательно следили за светилом и понимали, что смена времен года и урожаи на полях зависят от Солнца.

Солнце – источник энергии для всех процессов, происходящих на поверхности Земли.

Ученые подсчитали, что только за полгода Солнце поставляет на Землю энергию, равную той, которая заключена во всех запасах минерального топлива на нашей планете. Без энергии солнечных лучей не было бы на Земле жизни. Используя энергию солнечного света, растения из углекислого газа и воды создают органические вещества, которые служат основой для развития всего живого на Земле. Благодаря теплу солнечных лучей испаряется вода из океанов, морей, озер, рек. Затем собирается в виде облаков, чтобы вернуться на Землю дождем.

Солнечная система

Солнечная система состоит из Солнца, вращающихся вокруг него планет (в переводе с древнегреческого «планета» означает блуждаю), естественных спутников этих планет, астероидов – малых планет, бесчисленных метеоритов и комет.

Вся Солнечная система, в свою очередь, – часть другой большой системы, называемой Галактикой. Она включает миллионы и миллионы звезд, многие из которых значительно больше Солнца и имеют свои системы планет, похожие на Солнечную.

Вокруг Солнца вращаются восемь планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун (рис. 18). С 1930 по 2006 г. девятой планетой Солнечной системы считался Плутон.

Рис. 18. Солнечная система. Восемь крупных шарообразных планет, вращающихся вокруг Солнца

Расскажем о ближайших четырех планетах Солнечной системы. По самой близкой к Солнцу орбите движется планета Меркурий. У нее сильно разреженная атмосфера. На поверхности очень жарко днем и очень холодно ночью. Поверхность Меркурия, как и Луны, покрыта кратерами.

По второй от Солнца орбите движется планета Венера. Она почти такой же величины, как и Земля. Венера окутана очень плотной облачной атмосферой, богатой углекислым газом и удерживающей тепло; там круглый год стоит жаркое лето.

Венера отличается от других планет тем, что вращается вокруг своей оси в сторону, противоположную той, в которую вращаются все планеты Солнечной системы (кроме Урана).

По третьей орбите вращается Земля, а рядом, по четвертой, ее сосед – Марс. Планета Марс меньше Земли примерно в 2 раза, а находится в 1,5 раза дальше от Солнца. Вот почему тепла и света ей достается меньше, чем Земле.

Поверхность Марса, как и Луны, покрыта кратерами всевозможных размеров. Эта планета красного цвета из-за большого содержания железа в ее грунте. Условия на Марсе суровые. Летом температура редко поднимается выше  0° С, к ночи падает до -60—10 °C. Там самые высокие горы, таких гор нет больше ни на одной планете Солнечной системы. На Марсе, как и на Земле, происходит смена времен года. У этой планеты есть два естественных спутника, которые значительно меньше Луны.

За Марсом по орбитам движутся Юпитер, Сатурн (рис. 19), Уран, Нептун.

Рис. 19. Планета Сатурн с гигантскими кольцами, состоящими из камней и льда

Вокруг Солнца (в основном между орбитами Марса и Юпитера) движутся малые планеты – астероиды (в переводе с греческого «астероид» означает звездоподобный). Ученым-астрономам известно более 10 тыс. астероидов.

Многие тысячелетия человек наблюдал «падающие» звезды. Сегодня мы знаем, что это метеоры (в переводе с греческого «метеорос» означает парящий в воздухе). Когда метеор проходит сквозь атмосферу Земли, он сильно нагревается в результате трения его поверхности о воздух. И мы видим его яркий след. Метеор, достигший поверхности Земли, называют метеоритом. Метеориты могут быть железные, каменные и железокаменные. Отыскать на Земле метеорит – значит получить редчайшую возможность для изучения межпланетного вещества (рис. 20).

Рис. 20. «Небесные пришельцы» – метеориты

Еще одни небесные тела – кометы (в переводе с греческого слово «кометес» означает волосатая). Они состоят из сгустков твердых частиц и газа. С приближением к Солнцу комета разогревается, ее вещества начинают испаряться – у кометы появляется хвост, состоящий из очень разреженного газа и мельчайших частиц (рис. 21). Он всегда направлен в сторону от Солнца. Чем ближе комета к Солнцу, тем больше становится ее хвост. Обычно длина хвоста достигает порядка 10 млн км, а иногда 180 млн км. У некоторых комет вообще нет хвоста.

Рис. 21. Хвостатая комета. Было время, когда появление комет вызывало у людей ужас. Они считали кометы дьявольским предзнаменованием, предвестником чумы, войн, смерти

Из глубины веков дошла до наших дней запись на хорошо сохранившейся глиняной табличке из Древнего Вавилона о появлении в 164 г. до н. э. в небе летящего вблизи Земли небесного тела. Много веков спустя это тело было названо кометой Галлея, в честь английского астронома XVII в., впервые рассчитавшего траекторию его полета. В 1835,1910,1986 гг. комета Галлея появлялась в окрестностях Солнца и Земли. Ученые рассчитали, что примерно раз в 76 лет она возвращается к Солнцу и Земле. Следующее ее появление ожидается в 2062 г.

1. Почему говорят «Солнце – основа жизни на Земле»?

2. Что представляет собой Солнечная система?

3. Назовите ближайшие к Земле планеты.

4. Объясните значение слов: планета, астероид, метеор, метеорит, комета.

Практическая работа № 1

Ориентирование на местности с помощью компаса

1. Для определения сторон горизонта возьмите компас и расположите его на столе или на другой какой-либо ровной (горизонтальной) поверхности.

2. Освободите стрелку компаса, вытянув арретир. Стрелка после нескольких колебаний установится и укажет на север.

3. Вращайте компас, чтобы совместить северный конец стрелки с нулевым делением шкалы, рядом с которым написана буква С. Буквы В, Ю, З укажут соответственно направление на восток, юг, запад.

4. Если занятие проводится в классной комнате, определите, в какой стороне горизонта находятся окна, стол учителя, входные двери.

5. Если занятие проводится на улице, определите, в какой стороне горизонта находятся дерево, стоящее недалеко от школы, столб с уличными фонарями.

Практическая работа № 2

Ориентирование на местности по солнцу в полдень

В полдень солнце находится в самой высшей точке своего подъема.

В это время тени от предметов становятся самыми короткими.

(В России часы переведены на один час вперед. Значит, астрономический полдень – в 13 часов. А при переходе на летнее время – еще на час вперед – в 14 часов.) Встаньте спиной к солнцу, как показано на рисунке 22.

Рис. 22. Ориентирование на местности по солнцу

Впереди вас находится тень. Куда она указывает, там и север, сзади – юг, справа – восток, слева – запад.

Ориентирование на местности по солнцу и часам

Если до полудня еще долго дожидаться или он уже прошел, то найти стороны горизонта помогут часы со стрелками.

1. Положите часы на ровную поверхность (горизонтально).

2. Поверните их так, чтобы часовая стрелка показывала на солнце (рис. 23).

Рис. 23. Ориентирование на местности по солнцу и часам

3. Разделите угол между стрелкой и полуденным часом линией, идущей от центра пополам. Эта линия покажет на юг.

Практическая работа № 3

Определение сторон горизонта по звездам

1. Найдите на небе ковш созвездия Большая Медведица.

2. Мысленно соедините две крайние звезды, расположенные напротив ручки ковша в созвездии Большая Медведица, и продолжайте эту линию до первой яркой звезды, которая находится в конце ручки ковша созвездия Малая Медведица. Это Полярная звезда (рис. 24).

Рис. 24. Определение сторон горизонта по звездам

3. Встаньте к ней лицом. Прямо перед вами – север.

4. Зная направление на север, найдите другие стороны горизонта.

1. Какая из звезд – первой или шестой величины – светит ярче и почему?

2. Какая оболочка Земли населена живыми организмами?

3. Как вы думаете, почему космонавты назвали Землю голубой планетой?

4. На какой планете, кроме Земли, наблюдается смена времен года?

5. Заполните квадраты буквами, чтобы получилось название одной из фаз Луны.

6. Рассмотрите рисунок 14. Найдите места прилунения автоматических межпланетных станций. Сосчитайте, сколько раз прилунялись межпланетные станции.

Что вы узнали о Вселенной (самое, самое, самое…)

Солнечная система

• Солнце

• планеты

• естественные спутники

• астероиды

• метеориты

• кометы

Луна

• кратеры

• фазы Луны

Оболочки Земли

• атмосфера

• гидросфера

• литосфера

• биосфера

Глава 2

Строение и свойства вещества

Тела состоят из веществ. В этой главе вы познакомитесь с разнообразием веществ, с их строением и свойствами. Узнаете о наименьшей частице вещества – молекуле. Научитесь различать физические и химические явления природы.

Но прежде вспомните:

• Какие вещества вы уже знаете?

• По каким признакам, особым свойствам вы их различаете?

§ 6. Тела и вещества

Изучая в начальных классах природоведение, вы узнали, что природа состоит из множества тел, предметов. Они имеют разную форму, окраску, размеры, состояние. Они окружают нас везде и всюду: на улице, дома, в классе (рис. 25).

Рис. 25. Тела неживой и живой природы

Все тела состоят из веществ. Что понимается под словом «вещество»?

Вещество – это то, из чего состоит тело. Приведем пример. Допустим, утром, идя в школу и проходя около куста сирени, вы заметили на ее листьях капли росы. А под кустом лежал кем-то забытый мячик. Капли росы, мячик – это тела. Из чего же они состоят? Капли росы – из воды, мячик – из резины. Значит, вода и резина – это вещества.

Одно и то же вещество может находиться в различных состояниях. Например, токарь на заводе изготавливает детали из стали. Сталь – твердое вещество. При обработке деталей получается много металлической стружки. Ее собирают и в специальных печах нагревают до очень высокой температуры, при которой сталь плавится и становится жидкой, – получается жидкий металл. Его разливают в формы, где он остывает и вновь становится твердым.

Свойством вещества плавиться при нагревании пользуются при изготовлении различных изделий на основе отливки. Таким способом создают предметы из чугуна, стекла, стали, латуни, алюминия и некоторых других веществ.

Проделайте дома простой опыт.

Возьмите из холодильника несколько маленьких кусочков льда. Положите их на ладонь. Через несколько минут в ладони будет вода. Вылейте ее на поверхность стола. Пройдет немного времени, и она исчезнет, так как испарится (превратится в пар).

Следовательно, одно и то же вещество может находиться в трех состояниях: твердом (лед), жидком (вода) и газообразном (пар). Наблюдать водяной пар нельзя – он невидим.

При охлаждении газообразное вещество переходит вновь в жидкое и далее – в твердое состояние. Воздух – смесь газов. Но если воздух сильно охладить и при этом сжать, т. е. повысить давление, то он станет жидким. Еще понижая температуру и увеличивая давление, можно перевести воздух в твердое состояние.

1. Какие тела природы окружают вас дома, в классе, в лесу?

2. У вас в кошельке несколько монет и бумажная купюра. Как вы считаете, можно ли их назвать телами природы?

3. Приведите пример вещества, которое мы чаще всего встречаем в трех состояниях. Назовите эти состояния.

Немного истории. В истории каждого народа есть великие личности, внимание к которым не ослабевает в течение многих столетий. В русской истории – это прежде всего выдающийся ученый и писатель, инженер и художник, историк и педагог, общественный деятель и борец за национальное достоинство России Михаил Васильевич Ломоносов. Родился он 8 ноября 1711 г. в деревне Мишанинской, расположенной на острове в устье Северной Двины, против города Холмогоры. Михаил с детства познал тяжелый труд. Десятилетним мальчиком он уже сопровождал отца-помора в его далеких и часто опасных плаваниях. Рано научившись читать, он, возвращаясь из плавания, брался за книги. Но книг было мало, и вскоре Михаил знал их почти наизусть. В основном это были церковные книги, и в них он не находил ответов на все интересовавшие его вопросы. В 19 лет Ломоносов ушел с зимним обозом в Москву и здесь в январе 1731 г. поступил учиться в Заиконоспасскую славяно-греко-латинскую академию – первое высшее учебное заведение Московской Руси. Он проявил незаурядные способности к учебе, пройдя первые три класса за один год. Шли годы. Ломоносов учился в Москве, Петербурге. А затем, как один из лучших студентов, был направлен за границу (в Германию) для обучения горному делу и для прохождения общих наук. 8 июля 1741 г. Ломоносов вернулся в Россию. На родине Ломоносов основывает первую в России химическую лабораторию. В ней он проводит свои опыты, которые вывели русскую химию «на широкий путь экспериментальной науки».

М. В. Ломоносов (1711–1765)

Чтобы перечислить все творческие достижения М. В. Ломоносова, нам потребуется не одна страница. Вот тот далеко не полный перечень важнейших открытий, которые он сделал:

– развил учение о строении вещества;

– создал учение о теплоте как о молекулярном движении, которое явилось выдающимся достижением и которое на столетие опередило современную ему науку;

– создал новую науку – физическую химию;

– исследовал грозовые разряды.

И еще один штрих к характеристике вклада великого ученого в русскую науку и культуру. Такие слова, как «атмосфера», «насос», «физика», «барометр», «метеорология», «термометр», «манометр», «микроскоп» и некоторые другие, которыми мы сейчас часто пользуемся, были введены в русский язык М. В. Ломоносовым. Михаил Васильевич Ломоносов по праву считается великим сыном России!

§ 7. Свойства твердых тел, жидкостей и газов

Каждый из вас сможет назвать множество различных твердых тел. Их твердость вы ощущаете сразу же, взяв в руки. Из алюминия изготовили прямоугольный брусок. Как бы мы его ни располагали, он будет сохранять свои форму и объем такими, какие ему были приданы при изготовлении (рис. 26).

Рис. 26. Твердые тела сохраняют неизмененными форму и объем

Чтобы изменить его форму, нужно приложить очень большое усилие. Следовательно, твердые тела способны сохранять неизменными форму и объем. Это одно из свойств твердых тел. Рассмотрим свойства жидкостей, например воды. Если воду наливать в разнообразные сосуды, то каждый раз она будет принимать форму этих емкостей (рис. 27).

Рис. 27. Жидкости не сохраняют форму

Объем же воды будет оставаться одним и тем же. Если сосуд разбить, то вода без поддерживающих ее стенок разольется. Жидкости способны сохранять объем, но не способны сохранять форму. Способность жидкости принимать форму сосуда широко используется и на производстве, и в повседневной жизни (например, при литье металлов и приготовлении пищи).

Газы не сохраняют формы и занимают весь объем, который им предоставлен. Следовательно, газы принимают форму и занимают объем того сосуда или помещения, в котором они находятся: закрытой бутылки, закупоренной колбы, комнаты, специального баллона для перевозки и т. д. (рис. 28).

Рис. 28. Газы не сохраняют форму и занимают весь объем, который им предоставлен

Деформация

Возьмите резиновую ленту и карандашом или фломастером разметьте ее на полоски равной длины. Если один конец ленты закрепить, а к другому подвесить груз, то лента растянется. При этом каждая из полосок на ней станет длиннее (рис. 29). Почему? Под действием груза возникает движение частей ленты относительно друг друга. В результате изменяются ее длина и объем. Если поворачивать, как показано на рисунке, концы полоски из мягкого металла, картона, бумаги, то в результате перемещения частей полоски изменится ее форма. Она будет иметь уже другой вид.

Таким образом, когда возникает движение частей тела относительно друг друга, происходит изменение формы, размеров и объема не только тела в целом, но и каждой его отдельной части.

Рис. 29. Деформация тел

Любое изменение формы, размеров и объема тела называется деформацией.

Если в опыте с резиновой лентой убрать груз, то она приобретет первоначальный вид – восстановит свою форму и размеры. Резина обладает свойством, которое называют упругостью.

Упругость – это свойство тела изменять форму и объем под действием других тел и восстанавливать их после прекращения действия.

Однако не все тела после произведенного на них воздействия возвращают свое первоначальное состояние. Пулю для пневматического ружья изготавливают из свинца. Если взять ее в руку и сжать пальцами, она изменит форму – сомнется и после разжатия пальцев останется деформированной. Следовательно, существуют тела, которые изменяют форму и затем не восстанавливают ее.

Свойство тел менять форму под действием других тел и сохранять ее (в измененном виде) после окончания действия называется пластичностью.

Воск, свинец, свежая оконная замазка, пластилин – все это пластичные вещества. Пластичность материалов – свойство, которое используется для изготовления деталей разных форм в технике и быту.

1. Приведите несколько своих примеров, когда в результате движения частей тела меняются его форма и размеры.

2. Какие тела называются упругими? Приведите примеры упругих тел.

3. Какие тела называются пластичными? Приведите примеры.

4. Какими свойствами обладают твердые тела?

5. Какими свойствами обладают газы?

6. Какими свойствами обладают жидкости?

Лабораторная работа № 3

Определение физических свойств твердых, жидких и газообразных тел

1. Положите кубик льда в стакан. Изменилась ли его форма? объем? Сделайте вывод, какое свойство твердых тел вы наблюдали.

2. Возьмите стаканчик с водой и перелейте воду в колбу. Что изменилось? Изменился ли объем воды? Сделайте вывод, какое свойство жидких тел вы наблюдали.

3. На стеклянную пластинку пипеткой нанесите несколько капель воды. Наклоните пластинку. Что вы наблюдаете? Вспомните из курса начальной школы, как называется наблюдаемое свойство воды.

4. Сожмите ластик в руке и отпустите. Изменилась ли его форма? Объем? Сожмите кусочек пластилина и отпустите. Изменилась ли его форма? Сравните результаты опытов с ластиком и пластилином. Сделайте вывод, какие свойства твердых тел вы наблюдали.

5. Надуйте воздушный шарик (не очень сильно) и завяжите его ниткой. Надавите на шарик и наблюдайте за изменением его формы и объема. Отпустите руку. Что произошло с воздухом в шарике? Сделайте вывод, какое свойство газообразных тел вы наблюдали?

§ 8. Вещества и смеси

Вы уже знаете, что нас повсюду окружают тела природы и предметы, сделанные человеком. Все они состоят из веществ. Вещества характеризуются определенными свойствами, которыми они отличаются друг от друга.

Чем, например, отличается порошок серы от порошка железа? Сера – вещество светло-желтого цвета, порошок железа темно-серого цвета. Если бросить в воду немного порошка серы, то он будет плавать на ее поверхности. Если поднести к порошку серы магнит, то он к нему не притягивается. С железным порошком картина совершенно иная: в воде железный порошок тонет, к магниту – притягивается. Следовательно, вещества сера и железо отличаются друг от друга определенными свойствами.

Тела, предметы могут состоять из одного вещества (например, медь, железо, сера) или смеси веществ (чугун, молоко, нефть). Так, чугун – это сплав железа с углеродом. Смеси содержат два или более веществ.

Находясь в смеси, вещества сохраняют свои индивидуальные свойства.

Проделайте опыт.

Возьмите немного порошка серы и железа, насыпьте их на лист бумаги и перемешайте палочкой. Получилась смесь грязно-желтого цвета. Какими свойствами эта смесь обладает? Поднесите к ней магнит: железный порошок притягивается к нему, а сера – нет. Опустите смесь в стакан с водой – сера осталась на поверхности воды, а железо осело на дно. Сера и железо, находясь в смеси, сохранили свои свойства.

Рис. 30. Опыт по разделению смеси порошков серы и железа

Способность веществ сохранять свои индивидуальные свойства позволяет отличать их друг от друга в смеси, что широко используется человеком: определяется количество железа в руде, различные примеси в воде и т. д.

В природе смесей очень много. Некоторые из них вы знаете: гранит, различные руды, другие полезные ископаемые, воздух, морская вода и т. д.

1. Из перечисленных веществ и смесей выпишите названия только веществ: кислород, глина, серебро, морская вода, древесина, туман, дым.

2. Приведите примеры природных смесей, которые человек использует в строительстве.

3. Сформулируйте, какими свойствами обладает сера и какими – железо.

§ 9. Молекулы. Атомы. Элементы

Если сжать руками мяч, наполненный воздухом, то объем воздуха в мяче уменьшится. Если нагреть железный болт и попробовать ввернуть его в холодную гайку, то усилия будут безуспешными, потому что после нагревания болт расширился, его объем увеличился.

Опыты с мячом, железным болтом с гайкой показывают, что объем тела может изменяться – уменьшаться или увеличиваться. Как это объяснить?

Проделаем простой опыт.

Наполним до краев стакан с водой так, чтобы нельзя было больше прилить ни одной капельки. Осторожно всыпем в воду соль. Она растворится.

Как видно из опыта, в полный стакан с водой можно всыпать примерно чайную ложку соли. Почему? Этот опыт и многие другие наблюдения, о которых вы узнаете позже, позволяют сделать вывод, что вещества, из которых образованы тела, не сплошные, а состоят из частиц. (Частицы соли разместились между частицами воды в нашем опыте.) Эти частицы такие маленькие, что невидимы человеческим глазом.

Молекулы

В XIX в. ученые доказали существование мельчайших частиц вещества. Именно потому, что вещество состоит из частиц, в нем имеются «пустые пространства». Благодаря им тела могут изменять свой объем – увеличивать его или уменьшать, сжиматься при охлаждении и расширяться при нагревании. Частицы, из которых состоят вещества, назвали молекулами (в переводе с латинского «молекула» означает маленькая масса). Молекула – мельчайшая частица вещества, сохраняющая его свойства. Современные приборы – электронные микроскопы – позволили увидеть и сфотографировать наиболее крупные молекулы.

Приведем несколько штрихов к обобщенному «портрету» молекул:

1) молекула – наименьшая частица вещества;

2) молекулы одного и того же вещества одинаковы;

3) размеры молекул очень малы;

4) между молекулами есть промежутки;

5) молекулы постоянно находятся в движении.

Атомы

Можно ли разделить молекулу? Оказывается, можно; хотя молекулы очень маленькие частицы вещества, но и они делимы. Частицы, на которые делится молекула, назвали атомами (в переводе с греческого «атомос» означает неделимый). Позже ученые доказали, что и атом делим. Атом настолько мал, что ни в один микроскоп увидеть его не удается. Итак, из атомов состоят молекулы. Например, молекула воды состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода (рис. 31. Атомы условно изображены в виде шариков разных размеров.) Молекула кислорода состоит из двух атомов кислорода, а молекула озона – из трех атомов кислорода. В состав молекулы может входить не только два, три, четыре, а и несколько десятков разнообразных атомов.

Рис. 31. Модель молекулы воды. Молекула воды состоит из двух атомов водорода (голубые) и одного атома кислорода (темный)

Химические элементы

Количество атомов на Земле огромно. Но разнообразие их ограничено – сейчас известно 109 видов различных атомов. Они в разных сочетаниях друг с другом образуют все вещества окружающего нас мира – неживого и живого.

Определенный вид атома называется химическим элементом.

У науки химии свой язык – язык знаков и формул. Ученые условились, что каждый из химических элементов должен иметь свое название и обозначаться особым знаком. Например, химический элемент водород обозначается латинской буквой Н, железо – Fe (рис. 32) и т. д. Сведения о химических элементах собраны в строго определенной системе в таблицу, созданную впервые русским ученым Д. И. Менделеевым.

Рис. 32. Два примера обозначения химических элементов. Каждый химический элемент имеет свой знак, состоящий из одной или двух букв его латинского названия

1. Износ обуви, углубления в ступенях древних лестниц, протирание локтей пиджаков… Не наводят ли эти будничные наблюдения на научные размышления? Какие?

2. Как называются частицы, составляющие молекулы?

3. Из каких атомов состоит молекула воды?

4. Объясните значение слов «молекула», «атом», «химический элемент».

§ 10. Движение частиц вещества

Представим такую ситуацию. В классной комнате закрыты все форточки, окна и двери. Кто-то капнул на стол немного духов или другого пахучего вещества. Через минуту-две запах достигнет каждого уголка класса.

Каким же образом, да еще так быстро?

Известно, что молекулы любого вещества находятся в постоянном беспорядочном движении. Движение есть естественное состояние молекул.

Молекулы пахучего вещества движутся. При движении они проникают в пространство между молекулами воздуха. Беспорядочно перемещаясь, они сталкиваются с молекулами воздуха и быстро перемешиваются с ними. Запах распространяется по комнате.

Взаимное проникновение соприкасающихся веществ, которое происходит вследствие беспорядочного движения частиц вещества, называют диффузией (в переводе с латинского «диффузия» означает распространение, растекание).

Диффузия происходит не только в газах (как это было в приведенном примере), но и в веществах, находящихся в жидком и твердом состоянии.

Рассмотрим диффузию в жидкостях. Представьте, что стакан наполовину заполнен концентрированным раствором медного купороса. Этот раствор имеет темно-голубой цвет; он тяжелее воды. Если осторожно влить в стакан чистой воды, то вначале наблюдается резкая граница раздела между водой и раствором медного купороса. Через несколько дней обнаружится, что голубая окраска распространилась вверх. С течением времени в стакане образуется однородная жидкость бледно-голубого цвета (рис. 33). Произошло взаимное перемешивание: молекулы тяжелого медного купороса проникли в пространство между молекулами воды, а молекулы воды проникли в пространство между молекулами медного купороса.

Рис. 33. Диффузия в жидкостях

В опыте с твердыми веществами гладко отшлифованные пластины свинца и золота положили одну на другую и сжали грузом. При обычной комнатной температуре за 5 лет золото и свинец взаимно проникли друг в друга примерно на 1 мм.

Следует сказать, что диффузия при более высокой температуре происходит быстрее.

Скорость движения молекул данного вещества связана с его температурой: чем выше температура вещества, тем быстрее движутся его молекулы.

Диффузия в жидкостях происходит медленнее, чем в газах, а в твердых телах еще медленнее. Почему? На этот вопрос мы ответим в следующем параграфе.

1. Дома вы решили покрасить краской двери комнаты. Объясните, можно ли почувствовать ее запах, находясь на кухне.

2. Можно ли сказать, что диффузия пахучих жидкостей в воздухе – доказательство существования промежутков между частицами газообразных веществ?

3. Почему диффузия происходит быстрее при более высокой температуре?

§ 11. Взаимодействие частиц

Вы знаете, что в телах частицы находятся в непрерывном беспорядочном движении. Почему же твердое тело не распадается на отдельные частицы? Это объясняется тем, что частицы (молекулы или атомы) большинства твердых тел расположены в определенном порядке и очень близко друг к другу.

Каждая частица притягивает к себе соседние частицы и сама притягивается к ним. Эти силы удерживают, например, атомы железа в куске металла, молекулы воды в куске льда или в капле воды. Иначе говоря, сила притяжения – это такая сила, которая удерживает частицы вместе.

Если разломать вязальную спицу на две части и составить их вместе, то они не будут удерживаться друг около друга. Оказывается, притяжение между частицами вещества становится возможным лишь тогда, когда они находятся на определенном расстоянии, достаточно близко одна от другой.

Опыт позволяет обнаружить притяжение частиц.

Берут небольшой свинцовый цилиндр, разрезают его на две половины и быстро сдвигают их свежими срезами. Если место среза не успело окислиться, то обе части свинцового цилиндра соединятся в одно целое. Это можно проверить, закрепив один из цилиндров в держатель, а к другому подвесив груз. Половинка цилиндра с грузом не падает. Следовательно, молекулы половинок цилиндра взаимодействуют друг с другом.

Рис. 34. Притяжение частиц. Две половины свинцового цилиндра соединяются благодаря взаимодействию молекул

Описанный опыт удается благодаря мягкости свинца. С более твердыми, чем свинец, телами (например, половинками разбитого стекла) подобный опыт осуществить невозможно.

Чтобы произошло соединение, молекулы должны находиться на расстоянии друг от друга несколько меньше размеров самих молекул. Куски мягкого материала, например пластилина, слипаются легко. Это происходит потому, что их можно сблизить на такое расстояние, на котором действуют силы притяжения.

Строение жидкостей отличается от строения твердых тел. В жидкостях взаимодействие между молекулами слабее, чем в твердых телах, но все-таки оно имеется. Представьте, что в стакан налили воду, а затем перелили ее в колбу. Первоначально жидкость занимала форму стакана, а затем колбы, в которую ее перелили. Если бы в воде между молекулами действовало притяжение такой же силы, как и в твердых телах, то ее форма не могла бы меняться так легко.

Молекулы в жидкостях расположены почти вплотную друг к другу, поэтому все жидкости обладают очень малой сжимаемостью. Но взаимодействие между молекулами не так велико, чтобы жидкости сохраняли свою форму. Этим объясняется главное свойство жидкостей – текучесть.

Мы уже говорили, что газ можно сжать так, что его объем уменьшится в несколько раз. Значит, в газах расстояние между молекулами намного больше размеров самих молекул. В таких случаях молекулы слабо притягиваются друг к другу. Вот почему газы не сохраняют форму и объем.

Между частицами в твердых телах, жидкостях и газах существует взаимное притяжение.

Возникает вопрос: «Почему существуют промежутки между частицами?» Казалось бы, частицы, притягиваясь друг к другу, должны «слипнуться». Сжатию тел, однако, препятствует отталкивание частиц. Что это именно так, можно убедиться на примере. Резиновый ластик, сжатый и согнутый пополам, распрямится, если края отпустить. Сжатые тела распрямляются потому, что при сжатии частицы настолько сближаются, что начинают отталкиваться друг от друга. Следовательно, притяжение, действующее между частицами – атомами и молекулами, удерживает их друг около друга, а отталкивание препятствует их полному сближению.

1. Когда мы ломаем палку, разрываем нитку или бумагу, какие силы мы преодолеваем?

2. Нитка и медная проволока имеют одинаковую толщину. Что из них легче разорвать?

3. Можно ли две капли воды слить в одну?

§ 12. Разнообразие веществ

Вещества простые и сложные

В зависимости от того, из атомов одного или разных элементов состоит их молекула, все вещества делят на простые и сложные.

Если вещество состоит из атомов одного элемента, его называют простым. Так, гелий, кислород, водород, хлор, железо, озон – простые вещества. Молекула гелия состоит из одного атома гелия, молекула кислорода – из двух атомов кислорода. Молекулы простых веществ могут содержать и больше двух атомов. К примеру, молекула озона образована тремя атомами кислорода.

Если вещество состоит из атомов разных элементов, его называют сложным. Вода, углекислый газ, поваренная соль – сложные вещества. Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода (см. рис. 31). Молекула углекислого газа – из одного атома углерода и двух атомов кислорода.

Вещества неорганические и органические

На уроках природоведения вы узнали, что в окружающей нас природе различают неживые и живые тела.

Тела неживой природы образованы, как правило, только неорганическими веществами. К неорганическим веществам относятся: кислород, водород, вода, медь, алюминий, хлорид натрия (поваренная соль) и др. Неорганические вещества могут быть простыми (кислород) и сложными (вода). Большинство из них в составе молекулы имеют небольшое число атомов.

Вещества, которые образуются, как правило, в телах живой природы, называют органическими. К ним относятся белки, жиры, углеводы. Органические вещества – все сложные. Кроме того, молекулы большинства из них содержат большое число атомов. Так, молекулы белка, например, состоят из многих тысяч атомов.

Ученые установили, что в состав неорганических и органических веществ входят атомы одних и тех же химических элементов: водорода, кислорода, углерода, азота и др.

Вы уже знаете, что неорганическое вещество вода состоит из атомов водорода и кислорода. Атомы этих же элементов, наряду с углеродом, азотом и другими, входят в состав клеток всех живых организмов, в том числе и клеток человеческого тела. Кроме перечисленных элементов в организмах есть еще и такие, как кальций, фосфор, хлор, натрий, калий и т. д. Эти же элементы можно обнаружить в веществах, образующих тела неживой природы: азот присутствует в воздухе, кальций – в извести, хлор – в поваренной соли.

1. Какие вещества называются простыми, а какие – сложными? Приведите примеры.

2. Как вы назовете вещество – простым или сложным, если его молекула состоит из двух атомов кислорода; из одного атома углерода и двух атомов кислорода; из трех атомов кислорода; из двух атомов водорода, одного атома серы и четырех атомов кислорода?

3. Приведите примеры неорганических и органических веществ.

§ 13. Явления природы. Физические явления

Нас окружает бесконечно разнообразный мир веществ и явлений.

В нем непрерывно происходят изменения.

Любые изменения, которые происходят с телами, называют явлениями. Рождение звезд, смена дня и ночи, таяние льда, набухание почек на деревьях, сверкание молнии при грозе и так далее – все это явления природы.

Физические явления

Вспомним, что тела состоят из веществ. Заметим, что при одних явлениях вещества тел не меняются, а при других – меняются. Например, если разорвать листок бумаги пополам, то, несмотря на произошедшие изменения, бумага останется бумагой. Если же бумагу сжечь, то она превратится в пепел и дым.

Явления, при которых могут изменяться размеры, форма тел, состояние веществ, но вещества остаются прежними, не превращаются в другие, называют физическими явлениями (испарение воды, свечение электрической лампочки, звучание струн музыкального инструмента и т. д.).

Физические явления чрезвычайно разнообразны. Среди них различают механические, тепловые, электрические, световые и др.

Давайте вспомним, как плывут по небу облака, летит самолет, едет автомобиль, падает яблоко, катится тележка и т. д. Во всех перечисленных явлениях предметы (тела) движутся. Явления, связанные с изменением положения какого-либо тела по отношению к другим телам, называют механическими (в переводе с греческого «механе» означает машина, орудие).

Многие явления вызываются сменой тепла и холода. При этом происходят изменения свойств самих тел. Они меняют форму, размеры, изменяется состояние этих тел. Например, при нагревании лед превращается в воду, вода – в пар; при понижении температуры пар превращается в воду, вода – в лед. Явления, связанные с нагреванием и охлаждением тел, называют тепловыми (рис. 35).

Рис. 35. Физическое явление: переход вещества из одного состояния в другое. Если заморозить капли воды, вновь возникнет лед

Рассмотрим электрические явления. Слово «электричество» происходит от греческого слова «электрон» – янтарь. Вспомните, что, когда вы быстро снимаете с себя шерстяной свитер, вы слышите легкий треск. Проделав то же в полной темноте, вы увидите еще и искры. Это простейшее электрическое явление.

Чтобы познакомиться еще с одним электрическим явлением, проделайте следующий опыт.

Нарвите маленькие кусочки бумаги, положите их на поверхность стола. Расчешите чистые и сухие волосы пластмассовой расческой и поднесите ее к бумажкам. Что произошло?

Рис. 36. Небольшие кусочки бумаги притягиваются к расческе

Тела, которые способны после натирания притягивать легкие предметы, называют наэлектризованными (рис. 36). Молнии при грозе, полярные сияния, электризация бумаги и синтетических тканей – все это электрические явления. Работа телефона, радио, телевизора, разнообразных бытовых приборов – это примеры использования человеком электрических явлений.

Явления, которые связаны со светом, называют световыми. Свет излучают Солнце, звезды, лампы и некоторые живые существа, например жуки-светлячки. Такие тела называются светящимися.

Мы видим при условии воздействия света на сетчатку глаза. В абсолютной темноте мы видеть не можем. Предметы, которые сами не излучают свет (например, деревья, трава, страницы этой книги и др.), видны только тогда, когда они получают свет от какого-нибудь светящегося тела и отражают его от своей поверхности.

Луна, о которой мы часто говорим как о ночном светиле, в действительности является лишь своеобразным отражателем солнечного света.

Изучая физические явления природы, человек научился использовать их в повседневной жизни, быту.

1. Что называют явлениями природы?

2. Прочитайте текст. Перечислите, какие явления природы называются в нем: «Наступила весна. Солнце греет все сильнее. Тает снег, бегут ручьи. На деревьях набухли почки, прилетели грачи».

3. Какие явления называют физическими?

4. Из перечисленных ниже физических явлений в первый столбик выпишите механические явления; во второй – тепловые; в третий – электрические; в четвертый – световые явления.

Физические явления: вспышка молнии; таяние снега; спуск с горы на санках; плавление металлов; работа электрического звонка; радуга на небе; солнечный зайчик; перемещение камней, песка водой; кипение воды.

§ 14. Химические явления. Горение

Вспомните, что смесь из порошка серы и железа легко разделить водой или магнитом (см. § 8). Если же эту смесь нагреть в пробирке, то начинает меняться ее окраска, она становится черной. После этого разделить смесь уже не удается. Что произошло? Образовалось новое вещество? Опустим кусочек этого вещества в воду – оно тонет; поднесем к нему магнит – не притягивается. Значит, в процессе нагревания смеси из двух веществ – железа и серы – действительно образовалось новое вещество (сульфид железа), которое обладает иными свойствами, чем сера и железо в отдельности.

Явления, в результате которых одни вещества превращаются в другие, называют химическими явлениями или химическими реакциями.

Химические явления происходят в условиях нагревания веществ, при действии на них электрическим током, сильным давлением и др. Некоторые химические реакции человек использует уже тысячи лет – выплавляет металлы из руд, обжигает глину, дубит кожу и т. д.

Химические реакции происходят не только в неживой природе, но и в живых организмах. Благодаря им организмы питаются, движутся, растут.

Реакция горения

Реакцию, сопровождающуюся выделением тепла и света, называют горением. Представьте три горящие свечи. Первая накрыта стаканом, вторая – литровой банкой, а третья открыта. Что происходит с горящими свечами?

Первая свеча (под стаканом) погасла первой. Вторая свеча горела дольше, потому что под банкой было больше воздуха, чем под стаканом. А теперь попробуйте сами объяснить, почему третья свеча горела до тех пор, пока не сгорела полностью.

Это наблюдение подсказывает одно из свойств воздуха – он участвует в горении. Где больше воздуха, там дольше горение, и наоборот. Известно, что воздух – это смесь разных газов. Ученые установили, что участвует в горении только кислород, входящий в состав воздуха. Горение можно представить как реакцию соединения веществ с кислородом.

Многие вещества горят с образованием пламени (рис. 37).

Рис. 37. Строение пламени свечи. Оно состоит из трех слоев. Самый горячий – внешний слой

Вы, наверное, видели, как горит костер. Верхние поленья дров сгорают быстро, и чтобы лучше разгорелись нижние поленья, нужно палкой их немного пошевелить. Этим обеспечивается доступ кислорода к нижним поленьям.

А как решить обратную задачу – погасить пламя? Прежде всего следует прекратить доступ воздуха (кислорода) к горящему предмету. Чтобы погасить горящую древесину или уголь, их заливают водой. Она охлаждает горящие вещества (древесину или уголь) и преграждает доступ к ним воздуха.

Есть такие вещества, которые нельзя гасить водой. Они легче воды и горят на ее поверхности. К ним относятся нефть, бензин, керосин. Их гасят песком или углекислым газом из огнетушителя, так как углекислый газ не поддерживает горения. Если очаг горения небольшой, огонь гасят, накрывая горящий предмет куском плотной ткани – брезентом, одеялом и т. д.

Значение горения

Человек начал использовать огонь с давних времен. Вначале он поддерживал огонь, который возникал от удара молний, потом научился получать его самостоятельно.

Горючие материалы, сжигаемые для использования выделяющейся теплоты, называют топливом.

Топливо может быть твердым (торф, каменный уголь), жидким (бензин, керосин), газообразным (природные горючие газы).

Топливо имеет большое значение в хозяйственной деятельности человека: применяется практически во всех отраслях промышленности, обеспечивает движение транспорта, обогревает жилища и т. д. Энергия, которая выделяется при сгорании топлива, используется на тепловых электростанциях, превращаясь в электрическую энергию.

1. Какие явления называются химическими? Приведите примеры.

2. Как вы думаете, к какой группе явлений можно отнести гниение листьев?

3. Можно ли сказать, что горение веществ – химический процесс?

4. Что произойдет, если пламя спиртовки накрыть колпачком?

5. Почему при протапливании печей открывают трубы?

6. Почему горящий бензин нельзя тушить водой?

§ 15. Окисление

Кислород, входящий в состав воздуха, вступает в химические реакции со многими веществами.

Взаимодействие веществ с кислородом называется реакцией окисления. Горение – процесс, с которым вы познакомились в предыдущем параграфе, – одна из них.

Менее заметно протекают другие процессы с участием кислорода: гниение растительных и животных остатков, дыхание организмов, появление ржавчины на металлических изделиях и др. Эти химические реакции протекают медленнее горения, без выделения света, хотя небольшое количество тепла и выделяется. Ученые назвали эти процессы медленным окислением.

Если вы возьмете железный гвоздь и опустите его во влажную пробирку, то через 10–15 дней увидите на нем буроватый налет – это ржавчина. Откуда она взялась? Ржавчина образовалась в результате соединения железа с кислородом во влажной среде. Ржавея, металл постепенно разрушается, что приходится учитывать при эксплуатации металлических изделий и изобретать средства, замедляющие этот процесс.

Окислительные способности кислорода человек использует и себе на благо. Так, жидкий кислород применяют в качестве окислителя топлива в ракетных двигателях. Тепло, выделяющееся при окислении навоза, используют в сельском хозяйстве для создания «теплых грядок», на которых круглогодично выращивают растительные культуры.

Дыхание

Вещества, входящие в состав тел живой природы, также соединяются с кислородом. В организмах происходит медленное окисление питательных веществ, в результате чего выделяется тепло и накапливается энергия, которая расходуется на жизнедеятельность. Этот процесс называется дыханием.

Кислород воздуха используют для дыхания большинство бактерий, грибы, растения, животные и человек.

Живые организмы потребляют кислород постоянно. Казалось бы, с каждым годом кислорода в земной атмосфере должно становиться все меньше и меньше. Однако этого не происходит, потому что растения обладают уникальной особенностью: на свету поглощают из воздуха углекислый газ и выделяют кислород. Таким образом происходит пополнение кислорода в атмосфере. Благодаря растениям все живые существа Земли могут дышать.

1. Что называется окислением?

2. Почему грядки для выращивания огурцов часто делают на основе навоза?

3. Почему после каждого урока в классе необходимо открывать форточки?

1. Чем объясняется распространение в спокойном воздухе запахов бензина, дыма, духов и других пахучих веществ?

2. Почему в газах и жидкостях диффузия протекает значительно быстрее, чем в твердых телах?

3. Какие природные тела состоят из смесей?

4. Какие вещества называются сложными?

5. При тушении пожаров используют воду, однако все чаще применяют углекислый газ. Объясните почему.

Что вы узнали о телах и веществах (самое, самое, самое…)

Тела природы

• твердые

• жидкие

• газообразные

Свойства газов

• не сохраняют формы

• занимают весь объем, предоставленный им

• диффузия

Свойства жидких тел

• сохраняют объем

• не сохраняют форму

• текучи

• диффузия

Свойства твердых тел

• сохраняют форму, объем

• пластичны

• диффузия

Строение тел

• вещество

• молекула

• атом

• элемент

Разнообразие веществ

• простые

• сложные

• смеси

Явления природы

• физические

• химические

Физические явления

• механические

• тепловые

• электрические

• световые

Химические явления

• горение

• окисление

Глава 3

Воздух

Если спросить, что такое «воздух», то большинство из вас ответят: воздух – это то, чем мы дышим.

В этой главе вы познакомитесь с составом воздуха, узнаете, есть ли у него вес, занимает ли он объем, оказывает ли давление, и о том, как, зная эти свойства воздуха, человек использует его в быту.

Но прежде чем узнать обо всем этом и многом другом, ответьте:

• Почему, говоря о чем-то важном, мы вспоминаем поговорку «Это нужно нам, как воздух»?

• Иногда на крышах старых домов или заброшенных зданий можно увидеть растущие деревья. Кто их посадил там?

§ 16. Воздух – смесь газов

Воздух окружает нас повсюду. Воздух – это смесь различных газов (в переводе с греческого «газ» означает хаос). Основные газы воздуха – азот – 78 % и кислород – 21 %. Оставшийся 1 % составляют углекислый газ, водород, неон, гелий, озон, водяной пар и прочие газы (рис. 38).

Рис. 38. Воздух – смесь различных газов. Основные газы воздуха – азот и кислород

Больше всего в воздухе азота. В атмосферу азот выделяется из земной коры в результате деятельности микроорганизмов. Горные породы содержат его в 50 раз больше, чем земная атмосфера. Атмосферный азот для биологических процессов имеет небольшое значение. Большинством организмов он непосредственно из воздуха не усваивается. Например, растения поглощают азот из почвы, где он находится не в свободном состоянии, а в виде соединений с другими элементами.

Кислород – газ, без которого невозможна жизнь на современной Земле. При его недостатке нарушается функционирование всех органов у организмов, которые используют его для дыхания и получения энергии, а таких – большинство. Открыл кислород английский ученый Джозеф Пристли в 1774 г. Исследуя его свойства, Пристли отметил, что пламя свечи горит в нем необычайно ярко (кислород обеспечивает горение). Две мышки, посаженные под стеклянный колпак, заполненный кислородом, выглядели бодрыми. А когда ученый попробовал подышать им сам, он почувствовал себя так, словно внезапно попал из лаборатории в горную местность с чистейшим воздухом (кислород обеспечивает дыхание).

В воздухе всегда есть водяной пар. Содержание его неодинаково. Во влажном воздухе пара больше, чем в сухом, особенно его много над поверхностью океанов и морей. Горячие лучи Солнца способны за год перевести в пар слой воды толщиной около 2 м. В сухом теплом воздухе водяного пара очень мало.

В воздухе много примесей, которые загрязняют атмосферу, – это прежде всего мельчайшая пыль и микроорганизмы. Пыль в воздухе можно заметить, глядя сбоку на тонкий луч света, попадающий из-за шторы в затемненную комнату.

В атмосфере промышленных городов при значительном ее загрязнении образуется смог – смесь дыма, тумана и пыли. Он окутывает город словно пелена, затрудняет прохождение солнечных лучей и может быть причиной обострения заболеваний органов дыхания.

Углекислый газ, входящий в состав воздуха, задерживает тепловое излучение Земли, согревает ее. Но его содержание в атмосфере не должно превышать определенных значений. В наше время углекислый газ выделяется в атмосферу в огромном количестве в результате сжигания топлива, пожаров и как побочный продукт многих промышленных производств.

Ученые прогнозируют, что от избытка углекислого газа на поверхности Земли повысится температура. Начнут таять материковые и океанские льды, что может привести к непредсказуемым последствиям.

1. Как вы считаете, откуда в воздухе берется пыль? Приведите примеры.

2. Что такое смог?

3. На Земле огромное количество потребителей кислорода. Почему же он практически не убывает в атмосфере?

4. Почему ученых тревожит увеличение содержания углекислого газа в атмосфере? Чем оно вызывается?

§ 17. Свойства воздуха

Приходилось ли вам когда-либо погружать в воду опрокинутый вверх дном стакан и наблюдать за уровнем воды в нем (рис. 39)?

Рис. 39. Опыт, доказывающий свойство воздуха занимать пространство

Воздух занимает пространство

Вы не задавали себе вопроса, почему вода не заполняет стакан полностью? Да потому, что воздух занимает пространство. Свойство воздуха занимать пространство используется при различных работах под водой. Чтобы человек мог выполнять работу на дне реки, озера, водохранилища без специального костюма, ученые создали устройство – водолазный колокол (рис. 40).

Рис. 40. Водолазный колокол

Для работы под водой водолазный колокол вместе с людьми, приборами и инструментами погружают в воду посредством лебедки или подъемного крана. Под колоколом находится воздух, и он не дает воде заполнить его. Но этого воздуха для долгой работы людей под водой недостаточно. Чтобы воздух постоянно поступал, на берегу или корабле ставят мощные насосы, которые и подают воздух под колокол.

При строительстве мостов через большие водные преграды (реки, водохранилища) используют другие специальные устройства – кессоны (в переводе с французского «кессон» означает ящик). Это тяжелый, громадный ящик, открытый снизу. Его нижние края изготавливают из прочного металла и делают их острыми. Кессон опускают на дно водоема. Острыми краями, под собственной тяжестью, он заглубляется в рыхлый грунт. В кессон накачивают воздух, который не дает воде и жидкой грязи войти внутрь. Сжатым воздухом выдавливается вся вода из кессона. Работы по удалению мягкого грунта внутри него проводятся до тех пор, пока не будет достигнут твердый слой. Рабочие покидают кессон, а его заполняют бетоном. Когда бетон затвердеет, он становится фундаментом для постройки опор моста.

Сжимаемость и упругость

Воздух обладает такими свойствами, как сжимаемость и упругость.

В транспорте мы часто слышим слова: «Двери закрываются!» На следующей остановке сжатый воздух откроет их. Другой пример – воздушные тормоза. Они применяются на поездах. Воздушный тормоз приводится в движение сжатым воздухом, который имеется в камере, расположенной под вагоном. Воздух в камеру поступает из специального насоса, расположенного в электропоезде или тепловозе. Чтобы остановить поезд, машинист включает тормозное устройство. Раздается шипение, тормозные колодки, словно стальные ладони, сжимают колеса сразу всех вагонов, и поезд останавливается.

В конце XVI в. появилось духовое ружье. Его продолжают использовать и в XXI в. как незаменимое оружие для подводной охоты (рис. 41).

Рис. 41. Ружье для подводной охоты с гарпуном; оно приводится в действие сжатым воздухом

1. Докажите, что воздух занимает пространство.

2. Как вы думаете, почему в ружьях для подводной охоты используют именно сжатый воздух, а не порох?

3. Перед вами лежат два футбольных мяча. Один из них слабо накачан. Скажите, если ударить поочередно каждый из этих мячей ногой, какой из них улетит дальше и почему.

§ 18. Вес воздуха и атмосферное давление

Имеет ли воздух вес? Не спешите сказать «да» или «нет», подумайте.

Давайте проделаем такой опыт.

Возьмем весы, такие, как показаны на рисунке 42. Положим на левую чашку весов детский воздушный шарик, а на правую небольшими порциями будем сыпать песок до тех пор, пока не наступит равновесие. Наполним воздушный шарик воздухом. Завяжем его, чтобы воздух не вышел, и положим на весы. Равновесие нарушилось – чашка с надутым шариком перевесила. Значит, воздух имеет вес.

Рис. 42. Этот опыт доказывает, что воздух имеет вес

Вес воздуха

Взвешивая воздух, ученые установили, что он очень легкий. Его 1 кубический метр (сокращенно 1 м^3: 1 м в ширину, 1 м в длину и 1 м в высоту) весит 1290 г. Следует запомнить, что такой вес имеет воздух только у поверхности Земли. Если взвешивать воздух на различных расстояниях от Земли, то вес 1 м^3 воздуха будет уменьшаться с высотой. Чем дальше от поверхности Земли, тем воздух более разрежен, менее плотен, а значит, меньше весит.

Давление воздуха

Поскольку толщина атмосферы составляет более 1000 км, воздух оказывает значительное давление на земную поверхность: на 1 см^2 поверхности Земли он давит с силой в 1 кг. Подсчитаем, какое давление воздуха испытывает человек (поверхность его тела составляет в среднем 1,5 м^2, или 15 тыс. см^2).

Получается, что на человека давит 15 т воздуха! Такого огромного давления, казалось бы, он не выдержит. Однако человек его не ощущает. Объясняется это тем, что кровь, другие жидкости и газы в организме сжаты до такого же давления и, действуя изнутри, уравновешивают внешнее давление.

Воздух оказывает давление на все предметы, находящиеся на поверхности Земли.

Чтобы в этом убедиться, проделаем опыт.

На поверхность стола положим тонкую рейку так, чтобы половина ее выступала за край стола. Накроем рейку листом бумаги размером с газету (можно и самой газетой). Бумага должна плотно лежать на поверхности стола. Резким ударом руки по рейке постараемся сбросить бумагу со стола. Однако рейка сломалась – бумага осталась лежать на столе. Это объясняется тем, что на бумагу воздух давит практически с одной стороны, так как к поверхности стола она плотно прилегает.

Рис. 43. Опыт, доказывающий, что воздух оказывает давление на все предметы, находящиеся на Земле. Даже сильный удар по линейке не смог поднять газету

Воздух давит на все окружающие предметы со всех сторон.

В далеком 1654 г. бургомистр города Магдебурга Отто фон Герике решил показать горожанам силу воздушного давления. Для опыта были изготовлены два металлических полушария (их впоследствии назвали «магдебургскими»). Плотно прилегая друг к другу, они образовывали полый шар. В одном из полушарий находилось отверстие для откачивания воздуха, которое затем плотно закрывалось, чтобы воздух не мог проникнуть в шар. В опыте использовались две восьмерки лошадей, впряженных в упряжки. Каждая упряжка через прочный крюк соединялась с полушарием. После того, как насосом откачивали воздух из шара, собранного из полушарий, лошади по команде тянули полушария в разные стороны, чтобы оторвать их друг от друга. Но шар только покачивался и оставался целым и невредимым. Когда же внутрь шара впустили воздух, полушария сами распались (рис. 44).

Рис. 44. Опыт с магдебургскими полушариями

1. Что тяжелее, накачанный или ненакачанный футбольный мяч?

2. Рассчитайте вес воздуха в комнате, имеющей следующие размеры: длина 8 м, ширина 5 м и высота 3 м.

3. Как вы думаете, какая сила сдавливала «магдебургские полушария»?

4. Проделайте опыт, как показано на рисунке.

Налейте полный стакан воды, накройте его плотным листом бумаги. Поддерживая лист рукой, быстро переверните стакан вверх дном. Отнимите руку от листа бумаги. Почему вода не выливается?

§ 19. Изменение давления воздуха с высотой

Плотность и разреженность воздуха

Поверхность Земли условно можно представить как дно воздушного океана, окутывающего земной шар. Основная масса воздуха сосредоточена в нижних слоях атмосферы. Чем ближе воздушный слой к поверхности Земли, тем он плотнее. Так как воздух имеет вес, то верхние слои воздуха давят на нижние и уплотняют их. Чем плотнее воздух, тем больше он оказывает давление на предметы, окружающие его. Выше над поверхностью Земли слои воздуха менее плотные, а это значит, что такой воздух оказывает давление на окружающие его предметы значительно меньше, чем у поверхности Земли (рис. 45).

Рис. 45. Изменение давления воздуха с высотой

Чем выше над Землей находится воздух, тем меньше его плотность и тем больше он разрежен.

Туристы и альпинисты, совершающие восхождения на высочайшие горные вершины, на себе испытывают разреженность воздуха. Им хорошо знакомы признаки «горной» болезни, возникающей из-за уменьшения давления воздуха: тошнота, головокружение, головная боль.

Величина атмосферного давления

Опыт Эванджелиста Торричелли. Более 300 лет назад итальянский ученый Э. Торричелли продемонстрировал опыт, доказывающий существование атмосферного давления и позволяющий точно определить его величину (рис. 46).

Рис. 46. Опыт Э. Торричелли. Ртутный барометр

Состоял этот опыт в следующем. Стеклянную трубку длиной около 1 м запаивали с одного конца и наполняли ртутью. Открытый конец трубки зажимали пальцем, после чего ее переворачивали, опускали зажатым концом в сосуд с ртутью, и палец отнимали. Ртуть в трубке несколько опускалась (часть ртути выливалась в сосуд) и устанавливалась на уровне высотой около 760 мм. Результаты опыта вызвали вопрос: почему ртуть полностью не выливалась из трубки? Что удерживало ее? Дело в том, что атмосферный воздух давит на окружающие предметы со всех сторон, в том числе и на поверхность ртути в сосуде, и не дает ей вылиться полностью из трубки. Опыт Э. Торричелли дал возможность точно определить величину атмосферного давления.

Давление атмосферы, равное 760 мм ртутного столба, принято считать нормальным атмосферным давлением на уровне моря.

Миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.) – это единица измерения давления.

Если давление выше 760 мм рт. ст., то оно считается повышенным, если ниже, – то пониженным.

Приборы, измеряющие давление воздуха. Приборы, применяемые для измерения атмосферного давления, называют барометрами.

Трубка и чашка с ртутью – основные части простого прибора для измерения атмосферного давления (рис. 46). Он называется ртутным барометром. Конструкции барометров бывают разные. На рисунке 47 изображен барометр-анероид (в переводе с греческого «анероид» означает безжидкостный). Так его называют потому, что он не содержит ртути.

Рис. 47. Барометр-анероид

Пользуясь барометром, можно предсказать перемену погоды: если он показывает низкое давление, надо ожидать наступления ненастной погоды. Повышение атмосферного давления обычно предшествует ясной погоде. За состоянием атмосферного давления постоянное наблюдение ведется на метеорологических станциях. Ежедневно в прогнозе погоды по радио и телевидению сообщают величину атмосферного давления, например: «Сегодня в нашем городе атмосферное давление 740 мм рт. ст.». У некоторых больных и так называемых «метеозависимых» людей от величины атмосферного давления зависит их самочувствие.

Атмосферное давление – одно из важных условий для жизни человека. Оно имеет большое значение в обеспечении процесса дыхания. Происходит это так: когда мы делаем вдох, грудная клетка поднимается и расширяется, объем ее увеличивается, давление в легких становится ниже атмосферного и воздух входит (засасывается) в легкие. Затем, при выдохе, грудная клетка опускается, объем ее уменьшается, давление воздуха в легких становится выше атмосферного и часть его вытесняется наружу.

1. 1 м^3 воздуха у поверхности Земли весит 1290 г, на высоте 12 км – 319 г, на высоте 40 км – 4 г. Как объяснить эти факты?

2. Как вы думаете, почему давление воздуха уменьшается по мере подъема над уровнем поверхности Земли?

3. Постарайтесь объяснить, почему кабины летательных аппаратов, предназначенных для полета на больших высотах, делают герметичными.

§ 20. Погода и ее предсказание

Сельские жители, рыбаки, водители транспорта, люди, работающие на открытом воздухе, повседневно связаны с погодой. Она определяет условия их производственной деятельности. На погоду реагируют все живые организмы, хотя и по-разному. Что же такое погода? Когда мы говорим о погоде, то имеем в виду атмосферное давление, температуру и влажность воздуха, направление и скорость ветра, облачность. Внешне названные показатели проявляются как спокойствие воздуха или ветер, как теплая или холодная, солнечная или пасмурная, облачная, дождливая погода (рис. 48). Другими словами, погода – это состояние нижнего слоя атмосферы в данное время и в данном месте.

Рис. 48. Различные состояния погоды

Понаблюдаем за изменением погоды. Утро. На небе ни облачка. Но вот подул ветер, стало прохладно. Полдень. Появились облака, и вскоре пошел дождь.

Как видите, в атмосфере за небольшой промежуток времени произошли изменения. Погода может измениться даже за несколько часов.

Человек непрерывно следит за погодой на специальных метеорологических станциях. Свое название они получили по названию науки о погоде – метеорологии. В России первая метеостанция была основана 280 лет назад. Такие станции находятся в городах и поселках, на ледниках высоких гор, в пустынях, в Арктике и Антарктике.

Существует Всемирная служба погоды. В ее центрах собирается метеорологическая информация с территории одних стран и передается другим странам. Мировые центры Всемирной службы погоды находятся в Москве, Вашингтоне и Мельбурне. Они получают данные со всего мира, включая информацию с искусственных спутников Земли.

В России сведения о погоде по каждой местности передаются в ближайшее Бюро погоды. Здесь все показатели анализируются и составляется прогноз погоды для каждого района, области или края. (Каждое утро по радио вы слышите: «Передаем прогноз погоды…»)

Предсказания погоды

Задолго до появления службы предсказания погоды наши предки предсказывали погоду по Луне, по календарным датам, по особенностям поведения животных. Эти предсказания основывались на опыте многих поколений. Из года в год люди замечали, какие изменения в природе происходят накануне определенной перемены погоды.

Так, признаками устойчивой погоды считаются: сильная роса на листьях растений и траве; радуга вечером (рис. 49); если дым из труб идет прямо вверх, днем жарко, а ночью прохладно или даже холодно; высокие кучевые облака.

Рис. 49. Признаки устойчивой погоды: радуга вечером; сильная роса на листьях растений

А вот признаки неустойчивой погоды: усиление ветра к вечеру; росы и инея нет; дым из трубы стелется к земле; серое небо вечером.

Для ненастной, дождливой или снежной погоды характерны хорошая слышимость звука, красное солнце у горизонта.

Погоду могут предсказать насекомые, птицы, растения. Если воробьи купаются в пыли, говорят – быть дождю, если ласточки летают высоко – это к хорошей погоде, низко – к дождю. Муравьи и пауки усиленно работают – быть хорошей погоде и теплу. Но если пчелы сидят в улье и гудят – ожидайте дождь. Если петухи поют рано с вечера, – к потеплению.

Цветы жимолости перед дождем издают особенно сильный аромат. Перед дождем усиливается запах и у таких цветов, как левкои, сирень, петуния. Листья конского каштана перед дождем выделяют большое количество липкого сока. Если утром, между 8—10 часами заметны прозрачные, точно слезы, капельки жидкости у камыша, значит, нужно ждать дождя. Говорят – «камыш плачет – быть дождю».

Неплохим предсказателем погоды в Сибири зарекомендовала себя ель. Охотники заметили, что сухие еловые веточки, которые повесили на стену, перед ненастьем сгибаются, а накануне солнечного дня остаются прямыми.

Нужно, однако, знать, что нельзя строить прогноз погоды по одному какому-нибудь признаку или примете. Следует учитывать несколько признаков, и чем больше их совпадает, тем точнее прогноз.

Многое в нашей жизни зависит от состояния погоды – урожай или неурожай, удачный или неудачный летний отдых, своевременность вылета самолета и еще тысяча событий, значительных и не очень. От состояния погоды зависят наше самочувствие, настроение, работоспособность. Многие люди достаточно болезненно реагируют на резкие изменения погоды. Атмосферное давление – одна из важнейших характеристик погоды, влияющая на самочувствие человека.

1. Что называют погодой? Перечислите составляющие элементы погоды.

2. Назовите признаки устойчивой погоды.

3. Назовите признаки неустойчивой погоды.

4. Зачем человеку необходимо знать прогноз погоды? Приведите конкретные примеры.

5. Что влияет на точность прогноза погоды?

6. Приведите примеры примет, поговорок о погоде. Объясните их происхождение.

7. Влияет ли погода на ваше самочувствие, на самочувствие ваших близких? В чем это проявляется?

Практическая работа № 4

Описание погоды за месяц

Возьмите календарь погоды, который вы ведете с сентября. Пользуясь данными этого календаря, составьте описание погоды за месяц. В описании отметьте:

а) количество ясных и пасмурных дней;

б) количество дней с осадками и без осадков; какие виды осадков преобладали;

в) количество дней с температурой выше 0 °C и ниже 0 °C;

г) среднюю температуру месяца (для этого сложите показатели температуры за каждый день и полученную сумму разделите на количество дней);

д) день с самой высокой температурой и день с самой низкой температурой воздуха;

е) сколько дней дул северный, южный, западный и другие ветры; какие ветры преобладали; дни с самыми сильными ветрами и с безветренной погодой.

Что вы узнали о воздухе (самое, самое, самое…)

Воздух

• смесь различных газов

Свойства воздуха

• занимает пространство

• сжимается

• упруг

• имеет вес

• оказывает давление на все предметы, находящиеся на Земле

Прибор для измерения атмосферного давления

• барометр

Погода. Признаки погоды

• температура воздуха

• влажность воздуха

• направление и скорость ветра

• атмосферное давление

• облачность

Глава 4

Вода

Вода – одно из начал существования живого на Земле.

«Вода! У тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя не опишешь, тобой наслаждаешься, не понимая, что ты такое», – писал Антуан де Сент-Экзюпери, известный французский писатель.

Вода обладает удивительными свойствами, не встречающимися у других веществ. О воде, веществе таком привычном и знакомом, мы, как это ни странно, знаем далеко не все.

Вспомните:

• Какие свойства воды вы знаете?

• В каких трех состояниях встречается вода в природе?

§ 21. Три состояния воды

Реки, болота, озера, ледники, моря, океаны – все это вода (рис. 50). Все живое и неживое: любые почвы и горные породы на нашей планете, все предметы, тела, организмы – содержат ее. Например, в человеческом теле на долю воды приходится 60–80 % массы. Для многих живых организмов вода служит средой обитания. Жизнь на Земле зародилась в воде и без воды невозможна. Моря и океаны накапливают тепло, поглощая энергию солнечного света.

Рис. 50. Вода – самое необыкновенное вещество на Земле

С некоторыми свойствами воды вы уже знакомы: она прозрачна, бесцветна, без запаха и вкуса, обладает текучестью, встречается в трех состояниях – жидком, твердом и газообразном.

Жидкая вода

Летом вы неоднократно отмечали, что земля уже нагрелась, а вода еще долго остается холодной. Входя в воду, вы ощущаете, что ее температура неодинаковая: верхние слои значительно теплее, чем нижние. Перемешивание верхних и нижних слоев производит ветер, вызывающий волнение на поверхности, – чем глубже, тем вода холоднее. Почему вода в рядом расположенных слоях имеет различную температуру?

Чтобы ответить на этот вопрос, поставим следующий опыт.

Возьмем пробирку, положим в нее кусочек льда. Чтобы он не всплывал, можно придавить его сверху маленьким кусочком металла. Затем нальем в пробирку воды. Держа пробирку прищепкой для белья и немного наклонив, нагреваем ту ее часть, где нет льда. Одновременно наблюдаем, что происходит со льдом. Он долго сохраняет твердое состояние. Почему же лед не тает? Вода вокруг кипит, а лед не тает.

Поставленный опыт позволяет сделать вывод: вода не очень быстро передает тепло.

Передача тепла от более нагретой части тела к другой, менее нагретой, называется теплопроводностью. Так как теплопроводность воды не очень большая, то лед в нашем опыте долгое время находится в твердом состоянии.

У воды есть и другое замечательное свойство: нагретая солнечными лучами, она способна долгое время сохранять полученное тепло. Вода как бы накапливает его в себе и удерживает. Она медленно нагревается и медленно остывает. Летом вода в приморских районах, нагреваясь медленнее, чем суша, охлаждает окружающий воздух, а зимой теплое море постепенно остывает, отдавая тепло воздуху и смягчая мороз.

Твердая вода

Когда температура опускается ниже 0 °С, вода замерзает и переходит в твердое состояние – лед (рис. 51).

Рис. 51. Лед – твердая вода в природе

Мы знаем, что вода обладает текучестью. Оказывается, и лед при определенных условиях может «течь». На Земле существуют огромные «ледяные реки», медленно стекающие с высоких гор. Их называют ледниками.

Почему же ледники движутся? Оказывается, под огромной тяжестью (толщина некоторых ледников достигает 3–4 км) лед у поверхности Земли начинает подтаивать и превращается в жидкость. Образовавшаяся вода облегчает скольжение, она выступает в роли смазки.

Газообразная вода

Мы уже говорили, что вода может находиться в газообразном состоянии, т. е. в состоянии водяного пара. Можно ли увидеть водяной пар?

Белое облако, которое образуется по ночам и рано утром в низинах и над водоемами; белый дымок, который вырывается из носика чайника, или белые видимые клубы над сосудом, где закипает вода, – все это не водяной пар, а туман – мельчайшие капельки воды, образующиеся в воздухе (рис. 52).

Рис. 52. Туман – мельчайшие капельки воды, образующиеся в воздухе при конденсации водяного пара

Нет никакой разницы между туманом и облаком в небе. Туманы чаще бывают осенью, когда воздух охлаждается быстрее, чем земля или вода. При соприкосновении прохладного воздуха с теплым и образуется туман.

Чем отличается туман от водяного пара? Пар – это газ, прозрачный и невидимый. Видеть водяной пар (воду в газообразном состоянии) невозможно, как нельзя видеть воздух при конденсации водяного пара. Но можно доказать, что водяной пар содержится в воздухе. Например, в воздухе комнаты. Если подержать небольшое зеркало 10–20 мин на улице (при температуре -5 °C или ниже), а потом внести его в теплую комнату, то через несколько минут оно покроется капельками воды. Капельки воды – это бывший водяной пар, который сконденсировался из комнатного воздуха на холодном стекле зеркала. Вода из газообразного состояния – водяного пара, который содержится в комнатном воздухе, от охлаждения при соприкосновении с холодным стеклом зеркала перешла в жидкое состояние.

Количество водяных паров, которое может содержаться в воздухе, зависит от его температуры: чем выше температура воздуха, тем больше водяного пара в нем.

Вода в жидком, твердом и газообразном состоянии образует на Земле оболочку – гидросферу.

1. Как вы думаете, что будет более эффективным в качестве грелки: 2 кг песка при температуре +60 °C или 2 л воды при той же температуре? Ответ объясните.

2. Почему туман образуется по ночам или рано утром?

§ 22. Тепловое расширение воды

Известно, что многие вещества расширяются при нагревании и сжимаются при охлаждении. А как ведет себя вода при таких условиях?

Чтобы ответить на этот вопрос, проведем опыт.

Наполним колбу водой и закроем ее пробкой с двумя отверстиями. Вставим в них стеклянную трубочку и термометр (его надо опустить почти до дна колбы). В стеклянной трубочке вода должна находиться над пробкой. Чтобы опыт был более наглядным, воду можно немного подкрасить, бросив в нее маленький кристаллик марганцовки. Отметим уровень воды в колбе, надев на стеклянную трубочку тонкое резиновое кольцо. Колбу поместим в большой плоский сосуд и наполним его мелкими кусочками льда.

Рис. 53. При охлаждении воды до +4 °C ее объем уменьшается

Первоначальная температура воды была +18 С. Через несколько минут уровень воды изменился: он стал ниже, чем был. И температура воды в колбе понизилась. Лед, который находится вокруг колбы, охладил ее. Значит, при охлаждении вода сжимается, ее объем уменьшается.

Продолжим наблюдения. При достижении температуры +4 °C вода, вместо того чтобы продолжать сжиматься, как это было при других температурах, начинает расширяться. Если продолжать охлаждать воду, она будет расширяться до тех пор, пока ее температура не станет 0 °C.

Вода – единственное вещество на Земле, которое при охлаждении сначала сжимается, а затем при температуре +4 °C начинает расширяться.

Особенности теплового расширения воды имеют огромное значение для всего живого, в частности, для обитателей водоемов в тех местностях, где бывают суровые зимы (с минусовыми температурами). Разберем, что происходит с водой в водоемах, когда начинается зима. Холодный воздух, соприкасаясь с верхними слоями воды, охлаждает ее. Охлажденная вода, становясь тяжелее, опускается вниз, ко дну. Опускаясь, она охлаждает более теплые слои. Такое перемещение воды происходит до тех пор, пока температура воды во всем водоеме не достигнет +4 °C. При этой температуре она начинает расширяться. Ставшая менее плотной, вода медленно движется вверх. Так продолжается, пока температура воды не достигнет 0 °C. При этой температуре верхние ее слои начинают замерзать и еще больше расширяться. На поверхности водоема появляется тонкий слой льда. Он не тонет, так как легче воды. И поэтому поверхность водоема замерзает в первую очередь. Сплошной лед защищает находящуюся ниже него воду от холодного воздуха, препятствует промерзанию до дна рек, озер, прудов и других глубоких водоемов.

На дне глубоких водоемов вода круглый год имеет температуру +4 °C (рис. 54). Если бы не было удивительной особенности воды – расширения при замерзании, то вся или почти вся жизнь зимой в воде прекратилась бы.

Рис. 54. Распределение температуры воды в замерзшем водоеме

Вода не уменьшает (как другие вещества), а увеличивает свой объем при переходе из жидкого состояния в твердое.

При замерзании она расширяется на 1/9 своего объема, т. е. при замерзании 9 л жидкой воды получается 10 л твердой– льда! Когда зимой лопаются водопроводы, автомобильные радиаторы, бутылки с водой, это происходит оттого, что вода замерзает и увеличивается в объеме.

1. Как изменяется объем воды при замерзании?

2. Если температура воздуха надо льдом, покрывающим озеро, – 10 °C, то какую можно ожидать температуру в воде, соприкасающейся со льдом; на дне озера?

§ 23. Вода – растворитель. Работа воды в природе

Абсолютно чистой воды в природе нет – в ней всегда присутствуют какие-то примеси. Одни из них желательны, так как нужны организму человека. Другие могут быть опасными для здоровья и делать воду непригодной для использования.

Вода – растворитель

Нет таких веществ, которые, хотя бы в малой мере, не растворялись в воде. В воде в незначительной степени растворяются даже золото, серебро, железо, стекло. Ученые подсчитали, что, например, когда мы выпиваем стакан горячего чая, вместе с ним поглощаем примерно 0,0001 г растворенного стекла. Из-за способности воды растворять другие вещества ее никогда нельзя назвать абсолютно чистой. Понятие «чистая» вода условно.

Жидкость, содержащую посторонние вещества, которые равномерно в ней распределены, называют раствором. Растворы всегда прозрачны.

В природной воде могут быть различные частицы, которые в ней не растворились. Такие частицы делают ее мутной. В этом случае говорят о взвеси. Постояв какое-то время, мутная жидкость становится прозрачной. Нерастворенные частички вещества опускаются на дно. А в растворах, сколько бы они ни стояли, вещества на дно не оседают.

Фильтруясь через почву, природные и сточные воды в какой-то степени очищаются от нерастворенных, взвешенных частиц.

Люди давно заметили, что вода, налитая в серебряные сосуды, долго не портится. Дело в том, что в ней содержится растворенное серебро, которое губительно действует на бактерии, находящиеся в воде. «Серебряная» вода используется, в частности, космонавтами во время полетов.

В воде растворяются не только твердые и жидкие вещества, но и газы, например кислород, азот, углекислый газ и др. Растворенным в воде кислородом дышат рыбы, а также другие животные и растения.

Получение газированной воды основано на растворении в воде углекислого газа.

Работа воды в природе

Многие явления на поверхности Земли происходят с участием воды. Так, ручейки талой воды, объединяясь, становятся грозными потоками и могут принести большие разрушения. Они смывают и уносят с собой верхние слои плодородной почвы. Просачиваясь в землю, вода размывает и растворяет различные породы. Так под землей образуются пустоты – пещеры.

Хорошо известны страшные стихийные бедствия – наводнения, во время которых вода сносит мосты и переправы, разрушает берега и постройки, уничтожает посевы, уносит человеческие жизни.

Рис. 55. Весеннее половодье

Но вода производит не только разрушительную работу. Речная вода во время весеннего половодья (рис. 55) наносит плодородный ил на отдельные участки земли (рис. 56). На них очень хорошо развивается растительность.

Рис. 56. Работа воды в природе

Ни один процесс в живых организмах не проходит без участия воды. Растениям она необходима для поглощения веществ из почвы, продвижения их по растению в виде растворов, для прорастания семян.

Вода является средой обитания для многих живых организмов, которых не встретишь на суше (рис. 57).

Рис. 57. Морская звезда

Исключительна роль воды в жизни человеческого общества. Человек превратил водоемы в транспортные пути, речные потоки – в источник дешевой электроэнергии. Водные ресурсы – национальное богатство нашей страны, которое требует бережного отношения: строгого учета, охраны от загрязнения (рис. 58), экономного использования.

Рис. 58.Загрязнение морского пляжа бытовыми отходами

В процессе хозяйственной деятельности человек использует огромное количество чистой воды. Ежегодно промышленные стоки загрязняют 12 % мирового речного стока. В отравленных промышленными и хозяйственными стоками водоемах гибнет рыба и другие водные обитатели. Загрязненные воды становятся источником тяжелых заболеваний.

1. Основная масса живых организмов суши дышит кислородом. Водные животные также дышат кислородом. Откуда берется кислород в воде?

2. Как отличить раствор от взвеси?

1. Почему зимой рыба и растения не погибают в глубоких водоемах?

2. Известно, что объем воды изменяется в зависимости от ее температуры. При какой температуре вода будет занимать наименьший объем: -2 °C, +3 °C, +4 °C, 0 °C?

3. Вода в чайнике закипела. Дочь говорит маме: «Я выключила плитку, так как из чайника шел дым». Какую неточность допустила девочка? Какой процесс она наблюдала?

4. Из железной бочки, которая стояла на садовом участке, осенью забыли вылить воду. Весной дно бочки было выдавлено. Почему это произошло?

Что вы узнали о воде (самое, самое, самое…)

Состояние воды

• твердое

• жидкое

• газообразное

Свойства воды

• теплопроводность хуже, чем у металлов, но лучше, чем у воздуха

• при охлаждении: до +4 °C сжимается, от +4 С до 0 °C расширяется

• вода – растворитель

Вода в природе

• раствор

• взвеси

Работа воды в природе

• разрушение почвы и горных пород

• образование пещер

Глава 5

Горные породы

Представим на мгновение, что мы погрузились в глубокие недра Земли. Что мы там увидим? Многообразие полезных ископаемых: уран, медь, золото, драгоценные камни, уголь, нефть. В недрах нашей планеты их много. Надо беречь это богатство, иначе быстро опустеют подземные кладовые. В младших классах вы уже познакомились с полезными ископаемыми и много знаете о них.

Вспомните:

• Что называется полезными ископаемыми?

• Какие полезные ископаемые и как использует человек?

§ 24. Внутреннее строение Земли. Горные породы

Вы уже знаете, что у Земли есть внешние оболочки – литосфера, гидросфера, атмосфера и биосфера (см. § 3). Но если заглянуть в глубь Земли, то окажется, что и здесь имеются оболочки – внутренние (рис. 59). Внимательно рассмотрев рисунок, вы увидите, что внутри Земля состоит как бы из трех слоев (оболочек).

Рис. 59. Внутреннее строение Земли

Внутреннее строение Земли

В центре земного шара находится ядро, на долю которого приходится 34 % всей массы Земли. Предполагают, что оно состоит в основном из железа с примесью никеля. Температура ядра равна 5000–6000 °C. Выделяют внутреннее и внешнее ядро. Ученые считают, что внутреннее ядро находится в твердом состоянии, внешнее – в жидком.

Ядро окружает оболочка – мантия (в переводе с греческого «мантия» означает плащ, покрывало). Толщина ее достигает более 2800 км. Мантия делится на нижнюю и верхнюю. Ученые предполагают, что она раскаленная и пластичная.

Самая верхняя оболочка – земная кора. Она по сравнению с ядром и мантией совсем тоненькая. Ее толщина под материками до 70 км, а под океанами до 10 км.

Горные породы

Земная кора образована разнообразными горными породами.

Горные породы состоят из минералов, о которых речь пойдет в конце параграфа.

Горные породы отличаются друг от друга окраской, плотностью, твердостью, способом образования, минеральным составом и другими признаками. По способу образования они делятся на магматические, осадочные, метаморфические.

Магматические горные породы сформировались из магмы – расплавленной каменной массы, возникающей во время извержения вулкана. Земная кора в основном состоит из магматических пород – гранита и базальта. Самый нижний слой – базальтовый, на нем под материками покоится гранитный слой. Под океанами гранитный слой маломощный или совсем отсутствует. В некоторых местах земного шара граниты выходят на поверхность (рис. 60).

Рис. 60. Твердые магматические породы – базальт и гранит. Используются как ценные строительные и облицовочные материалы

К осадочным горным породам относятся песчаники, глины, известняки, мел, гипс, каменная соль и некоторые др. (рис. 61). Песчаники, глины образовались из обломков древних пород, которые оседали на дне океанов, морей, озер и в других понижениях суши. Постепенно под давлением новых слоев они уплотнялись и превращались в осадочную породу.

Рис. 61. Осадочные породы

Мел, известняк представляют собой затвердевший осадок, состоящий из раковин отмерших древних организмов, населявших моря и океаны. В известняке эти остатки древних организмов можно увидеть невооруженным глазом.

Магматические и осадочные горные породы под действием высокой температуры и давления постоянно видоизменяются, превращаясь в метаморфические породы (в переводе с греческого «метаморфоза» означает превращение). К метаморфическим горным породам относятся кварцит (он возник из песчаника), мрамор (появился в результате преобразования известняка), гнейс (возник из гранита и осадочных пород) (рис. 62).

Рис. 62. Метаморфические породы

Минералы

Тела природы, которые возникли в результате естественных процессов, происходящих в литосфере, обладающие определенным химическим составом и кристаллической структурой, назвали минералами. Из минералов состоят горные породы. Есть горные породы, состоящие из одного минерала. Например, кварцит образовался из минерала кварца, известняк – из кальцита. Есть и такие породы, которые содержат несколько минералов. Гранит, например, состоит из трех минералов: кварца, слюды и полевого шпата. В природе чаще встречаются именно такие горные породы, которые содержат несколько минералов.

Большая часть минералов находится в земной коре в твердом состоянии. Но есть и жидкие минералы, например ртуть.

1. Что называют горными породами?

2. Какие горные породы вы видели в своей местности? Подумайте, каково их происхождение.

Лабораторная работа № 4

Описание минералов и горных пород, определение их свойств

1. Рассмотрите коллекцию минералов.

2. Определите для каждого минерала цвет (металлический неметаллический), прозрачность, твердость (на мягких минералах ноготь оставляет царапину, на твердых – нет).

3. Результаты наблюдений занесите в таблицу.

4. Сделайте вывод, чем отличаются минералы друг от друга, что между ними общего.

5. Рассмотрите коллекцию горных пород.

6. Определите для каждой горной породы происхождение, цвет, блеск, твердость.

7. Результаты занесите в таблицу.

8. Сделайте вывод, чем отличаются горные породы, в чем их сходство.

§ 25. Разрушение горных пород

В природе изменяется все, любое тело – живое и неживое. Изменяются и горы, и горные породы, слагающие их.

Горы разрушаются, хотя состоят из очень прочных горных пород. Оказывается, в природе есть такие факторы, подвергаясь действию которых разрушаются даже самые твердые горные породы. К природным факторам относятся солнечные лучи, вода, живые организмы, ветер.

Действие природных факторов

Солнечные лучи – главный фактор, способствующий разрушению твердых горных пород. Днем под палящими лучами солнца они нагреваются, а ночью, наоборот, охлаждаются. Вы знаете, что при нагревании твердые тела расширяются, а при охлаждении сжимаются. От смены температур на поверхности пород образуются трещины. В них попадает вода; замерзая, она расширяет трещины. Это повторяется множество раз, и с каждым разом трещины увеличиваются в размерах, и, наконец, от скальной поверхности откалываются куски.

Живые организмы также способствуют разрушению горных пород. Неприхотливые лишайники, мхи, поселившись на скалах, а затем отмирая, образуют слой почвы, на которой поселяются травы, кустарники, деревья. Корни деревьев, проникая в трещины горной породы, раздвигают их и разрушают (рис. 63). Свою незаметную, но важную роль играют микроорганизмы – бактерии. Они вырабатывают различные химические вещества, способствующие разрыхлению горных пород.

Рис. 63. Обнажение корней дерева в результате разрушения горных пород

Ветер подхватывает мелкие камушки и песчинки и «шлифует» ими скалы, порой придавая последним причудливые формы (рис. 64).

Рис. 64. Ветер шлифует скалы и придает им причудливую форму

Медленное разрушение горных пород под действием солнечных лучей, воды, живых организмов, ветра называется выветриванием.

Обломочные горные породы

В результате выветривания у подножия гор на склонах постепенно скапливаются большие и маленькие обломки, или обломочные горные породы: щебень, галька, гравий, песок, глина.

Обломочные породы редко остаются на месте образования. Большей частью они переносятся водой, ветром, ледниками и отлагаются в другом месте. В процессе переноса обломочные породы продолжают разрушаться бурными горными потоками, сползающими ледниками, ветром. Перемещаясь, обломки ударяются друг о друга и перетираются так, что из них в конце концов образуются песок и глина.

Использование обломочных горных пород человеком

Человек широко использует обломочные породы в своей деятельности. Например, щебень, гальку, гравий применяют при строительстве железнодорожных насыпей, шоссейных дорог, для бетонных работ.

Песок – сыпучая горная порода различных цветов, образовавшаяся в процессе полного разрушения гранита или другой горной породы. Он используется в стекольной промышленности, в строительстве домов, автомобильных дорог.

Глина образуется вследствие разрушения полевого шпата и других горных пород. Она состоит из мельчайших частичек, которые, скапливаясь, образуют слои. При смачивании глины водой возникает пластичная масса; из нее можно лепить различные изделия. При высыхании глина становится твердой, как камень. Окраска глины, так же как и песка, может быть самой различной. Из ценнейшей белой глины изготавливают фарфоровые чашки, тарелки, фигурки. Обычная коричневая глина идет на изготовление кирпичей, разнообразной глиняной посуды, ею обмазывают печи в деревнях. Глина используется и как лечебное средство.

1. Гранит – прочный камень. Однако и гранитные горы постепенно разрушаются. Объясните почему.

2. Как называется процесс разрушения горных пород? Дайте его определение.

3. Назовите продукты выветривания.

4. Какие обломочные породы вы встречали в своей местности?

5. Как человек использует горные породы?

§ 26. Полезные ископаемые. Металлы

Все горные породы или отдельные минералы, которые использует человек, называют полезными ископаемыми. Среди них различают рудные и нерудные полезные ископаемые.

Рудные, или металлические, полезные ископаемые

Из рудных полезных ископаемых получают металлы: железо, алюминий, цинк, олово и др.

Руда – это природное образование (минерал или горная порода), из которого в промышленных условиях получают один или несколько металлов.

Различают руды черных и цветных металлов. Руды черных металлов – это магнитный железняк, красный железняк, бурый железняк (рис. 65). Из этих руд чаще всего выплавляют черные металлы – железо и его сплавы (чугун и сталь).

Рис. 65. Руды черных металлов

Руды цветных металлов – это медный колчедан, боксит, цинковая обманка, свинцовый блеск (рис. 66). Из этих руд выплавляют цветные металлы (медь, алюминий, цинк, свинец).

Рис. 66. Руды цветных металлов

Месторождения рудных полезных ископаемых связаны с магматическими горными породами.

Металлы

Железо и его сплавы (сталь, чугун) входят в группу черных металлов. Алюминий, золото, серебро, медь, олово, цинк, платина и другие металлы относят к цветным металлам.

Как можно различить предметы, сделанные из черных и цветных металлов? Если положить на стол различные металлические предметы (кнопки, скрепки, булавки, швейные иглы, заколки, кольца, серьги и др.) и магнитом прикоснуться к ним, то можно увидеть, что одни предметы притягиваются магнитом, другие – нет. Предметы, которые притянулись магнитом, изготовлены из черных металлов, те же, что не притянулись, – из цветных.

Свойства металлов

Металлы имеют замечательное свойство – ковкость. Если ударить по куску мела или угля, они рассыпятся на кусочки. А если вы ударите молотком по куску металлической проволоки, она сплющится (рис. 67). Значит, металлы, в отличие от мела и угля, при ударе молотком не разбиваются на отдельные кусочки, а куются. Одни металлы куются в холодном состоянии, другие необходимо разогреть. Благодаря ковкости металлам придают любую форму и делают разнообразные предметы.

Рис. 67. Кусок мела рассыпается от удара молотка. Металлическая проволока сплющивается от удара молотка

Металлы обладают тягучестью. Их можно вытянуть в тонкую проволоку. Железо, медь и другие металлы представляют собой тягучие металлы.

Все металлы могут плавиться. Одни металлы плавятся уже при невысокой температуре (олово, свинец, цинк); другие – только при очень высокой температуре (железо, золото). Расплавленные металлы можно смешивать друг с другом и получать сплавы. Многие сплавы имеют лучшие качества (например, большую твердость), чем те металлы, из которых они получены. В промышленности чаще используют сплавы, чем чистые металлы.

Металлы отличаются хорошей теплопроводностью. К примеру, металлический гвоздь, опущенный в кипяток, нагревается быстрее деревянной палочки. Это значит, что металлы хорошо проводят тепло, а дерево – плохо.

Металлы обладают блеском.

Почти все металлы – твердые тела; только ртуть – жидкий металл.

Нерудные полезные ископаемые

К нерудным, или неметаллическим, полезным ископаемым относятся мел, глина, песок, нефть, каменный уголь и др. Месторождения этих ископаемых связаны с осадочными горными породами. Нерудные полезные ископаемые применяются в строительстве, промышленности, сельском хозяйстве. Так, каменная соль используется в пищевой и химической промышленности. В сельском хозяйстве применяются фосфорные соли – апатиты (рис. 68), а также калийные и азотные соли. Из них готовят минеральные удобрения. Внесенные в почву, они способствуют росту растений, повышают плодородие почвы, увеличивают урожай. Образно их называют «соли плодородия».

Рис. 68. Апатит – нерудное полезное ископаемое, из которого получают минеральные удобрения для сельского хозяйства

1. В коллекции найдите руды черных и цветных металлов. В чем их сходство и в чем различие?

2. Какие металлы относят к черным? Из чего их получают?

3. Назовите цветные металлы. Из чего их получают?

4. Какими свойствами обладают металлы?

5. Перечислите нерудные полезные ископаемые. Как их использует человек?

Лабораторная работа № 5

Ознакомление с местными полезными ископаемыми и их физическими свойствами

1. Рассмотрите образцы местных полезных ископаемых. Определите их название.

2. Опишите их внешний вид, основные признаки (цвет, блеск, сыпучее или не сыпучее, твердое или жидкое, горючее, не горючее и т. д.).

3. Сделайте вывод о свойствах каждого изученного полезного ископаемого.

4. Ответьте на вопрос: как используются изученные местные полезные ископаемые?

1. Назовите внутренние оболочки Земли. Дайте им характеристику.

2. Между двумя учениками возник спор: один говорил, что горные породы встречаются только в горах; второй утверждал, что они есть не только в горах, но и на равнинах и даже на дне морей. Кто из них прав?

3. Ножи и ножницы делают из стали, а не из железа. Как вы думаете, почему?

4. Многие предметы, которые нас окружают, сделаны из железа и алюминия, однако в чистом виде в природе их нет. Откуда они берутся?

Что вы узнали о горных породах (самое, самое, самое…)

Внутреннее строение Земли

• ядро

• мантия

• земная кора

Горные породы

• плотные

• рыхлые

• минералы

• магматические

• осадочные

• метаморфические

Разрушение горных пород

• выветривание

• обломочные горные породы

Полезные ископаемые

• рудные

• нерудные

Свойства металлов

• ковкость

• тягучесть

• способность к плавлению

• теплопроводность

• блеск

• все металлы (кроме ртути) – твердые тела

Глава 6

Почва – особое тело Земли

Почва – вечная кормилица. Горе тому, кто бездумно истощает ее, уничтожает плодородный слой Земли.

Как почва образуется, каков ее состав, кто враги почвы, кто ее друзья? На эти и многие другие вопросы вы найдете ответ, перевернув страницу.

Но прежде вспомните:

• Чем почва отличается от горной породы?

• Что такое перегной? Как он образуется?

• Может ли почва гореть? Почему?

§ 27. Образование почв и их разнообразие

Почва – это верхний тонкий слой земной коры (от десятков сантиметров до двух-трех метров), большей частью покрытый растительностью и обладающий плодородием. Она способна обеспечивать растения водой, воздухом, теплом и необходимыми веществами, благодаря чему растения развиваются. Познакомимся с тем, как почва образуется.

Образование почвы

Возникновение и формирование почвы – очень сложный процесс. Почва является результатом воздействия на горные породы климатических факторов и живых организмов. Хотя почва образовалась из горной породы, но на нее не похожа.

Резкая смена температуры, ветер, вода разрушают горные породы, они теряют прочность, рассыпаются.

Невидимые простым глазом микроорганизмы (бактерии, микроскопические грибы), выделяя активные вещества, выполняют большую работу по превращению горной породы в почву. Кроме того, они разлагают остатки растений и останки животных, в результате чего образуется перегной, который делает почву плодородной.

В почве обитают разные животные: дождевые черви, муравьи, различные личинки, жуки и другие насекомые. Кроме того, часто встречаются полевые мыши, суслики, хомяки и прочие землерои. Одни из них живут в почве постоянно, другие только зимуют в ней, третьи прячутся от жары, некоторые откладывают в почву яйца или используют ее как убежище (рис. 69). Все они влияют на состояние почвы: измельчают и перерабатывают остатки растений, перерывают и рыхлят почву, перемешивают ее слои. Так образуется почва с определенной структурой и свойствами.

Рис. 69. В почве обитают разнообразные организмы

Структура почвы

Если вы возьмете горсть верхнего слоя почвы, богатого перегноем, сожмете ее, потом разожмете пальцы, то увидите, что комок земли рассыпался на множество темных маленьких комочков. Такая земля рыхлая, она доступна для воздуха, в ней лучше сохраняется вода. Эта почва структурная; на структурных почвах хорошо растут растения, так как корни получают достаточно влаги и воздуха.

Бесструктурная почва мелко раздробленная, пылеватая. По сравнению со структурной почвой она больше подвержена смыву водой, выдуванию. В ней практически не задерживается вода, и растения развиваются очень плохо.

Разнообразие почв

Почва состоит из слоев – горизонтов, отличающихся друг от друга по цвету (рис. 70).

Рис. 70.Горизонты почвы

Самый верхний горизонт – темный. В нем накапливаются остатки отмерших живых организмов, образующих перегной. От количества перегноя зависит основное свойство почвы – ее плодородие. Чем больше в почве перегноя, тем лучше растения обеспечены необходимыми им веществами. Ниже расположен слой, содержащий мало перегноя, поэтому он имеет серый, как у золы, цвет. Почва, в которой хорошо развит этот слой, называется подзолистой.

Подзолистые почвы образуются в северных районах нашей страны под пологом леса и под травянистым покровом лугов. Здесь в почве скапливается влага и создаются благоприятные условия для гниения. Под действием микробов опавшие листья и ветки превращаются в перегной, в котором при разложении образуются почвенные кислоты. Вот почему подзолистые почвы часто кислые. Перегнойный горизонт в подзолистых почвах небольшой, вследствие чего они бедны необходимыми для растений веществами.

На юге нашей Родины сформировалась почва с мощными отложениями перегноя – черноземы. В них черный по цвету слой почвы достигает более метра толщины. Черноземные почвы от подзолистых отличаются значительно большим количеством важных для растений веществ.

В разных природных условиях формируются почвы, значительно отличающиеся друг от друга составом, структурой и свойствами. В нашей стране, кроме подзолистых и черноземных, встречаются торфяные, солончаковые, песчаные, глинистые типы почв (рис. 71).

Рис. 71. Разнообразие почв: солончаковая, торфяная, глинистая, песчаная

1. Слой почвы толщиной в 1 см образуется за 100 лет. На сколько увеличится толщина слоя почвы за человеческую жизнь (75 лет)?

2. Чем структурная почва отличается от бесструктурной?

3. Какие существуют почвы? Чем они отличаются?

4. Какую почву вы выберете для своего огорода? Почему?

5. Объясните значение слов: структурная почва, бесструктурная почва, почвенный горизонт.

§ 28. Состав и свойства почвы

Вещества, образующие почву

Почва состоит из песка, глины и перегноя. В ней есть необходимые живым организмам вода и воздух. Кроме того, в ее состав входят растворимые и нерастворимые в воде минеральные соли. Песок, глина, вода, воздух, минеральные соли – это неорганические вещества почвы. Перегной образован органическими веществами, представляющими собой остатки растений и останки животных, переработанные микроорганизмами.

Песчаная почва, в которой преобладает песок, частицы слабо связаны между собой и корням растений трудно укрепиться. Песчаная почва быстро прогревается и становится сухой. Так как растения не могут жить без воды, то песчаные почвы непригодны для них.

Глинистая почва, в которой преобладает глина, также малопригодна для жизни растений. Когда нет дождей и глинистая почва высыхает, она делается твердой, как камень, и не дает разрастаться корням растений. В дождливое время глина становится вязкой, разбухает и не позволяет воде проходить вглубь. От этого она застаивается, и корни растений без воздуха начинают гнить.

Количество минеральных солей в почве неодинаково. Если в почве солей много, то это вредно для растений и они плохо растут. Такая почва называется солончаковой. Избыток кислот в почве также неблагоприятно действует на развитие растений.

Песчаные, глинистые, солончаковые, кислые почвы неблагоприятны для развития растений.

Свойства почвы

Вы знаете, что вода в почве может передвигаться сверху вниз и в стороны. Однако она может передвигаться в почве и снизу вверх. Как это происходит? Между мельчайшими частицами почвы находятся промежутки, которые называют капиллярами. Вода прилипает к стенкам капилляров и как бы ползет по ним вверх. Чем тоньше капилляры почвы, тем выше поднимается по ним вода.

Свойство почвы поднимать воду снизу вверх имеет большое значение в жизни растений. Когда долго нет дождя, растения используют воду, поступающую из более глубоких слоев почвы.

Но через капилляры вода из почвы и испаряется. После сильного дождя или полива земля покрывается коркой, которая трескается. В корке очень много капилляров, поэтому земля быстро высыхает. Чтобы сохранить влагу в почве, ее следует рыхлить.

По капиллярам в почву проникает воздух.

Плодородие почвы

Почва – это среда, в которой выращивают сельскохозяйственные растения.

Способность почвы удовлетворять потребности растений в необходимых веществах, воде, воздухе называется плодородием.

Плодородие почвы зависит от количества в ней перегноя: чем его больше, тем почва более плодородна.

1. Вода в почве движется снизу вверх. Какое значение для растений имеет это свойство почвы?

2. После дождя на песчаной почве лужи быстро исчезают, а на глинистой остаются долго. Как вы думаете, почему?

3. Какая почва быстрее высыхает – плотная или рыхлая?

4. Почему рыхление почвы называют «сухим поливом»?

5. Что называют плодородием почвы? От чего оно зависит?

§ 29. Уход за почвой

С давних пор люди, работающие на земле, относятся к ней с любовью и уважением, потому что их жизнь во многом зависит от земли.

Обработка почвы

Почвы нашей страны далеко не везде плодородны. Чтобы улучшить плодородие почвы, ее нужно правильно обрабатывать. Растения лучше развиваются на рыхлой почве, богатой водой и воздухом. Вспаханная плугом или вскопанная лопатой почва становится рыхлой (рис. 72).

Рис. 72. Вспашка – один из способов ухода за почвой

Крупные комки следует размельчать, но не превращать их в пыль.

Растения, вырастая, забирают из почвы определенные вещества и истощают ее, делают менее плодородной. Вот почему почву необходимо удобрять. Лучшее удобрение – навоз. В этом органическом удобрении содержатся все необходимые растениям вещества. После внесения навоза в почву она становится более рыхлой, лучше пропускает к корням растений воду и воздух.

В почву вносят и минеральные удобрения, содержащие необходимые растению минеральные соли.

Для повышения плодородия кислых почв в них вносят известь (предварительно ее нужно мелко размолоть). Она снижает кислотность почвы, вступает в химическую реакцию с почвенными кислотами, образуя безвредные для живых организмов вещества. Кроме извести можно использовать золу и мелко размолотый известняк. Чтобы увеличить плодородие засоленных почв, в них нужно вносить размолотый гипс.

1. Почему землю называют кормилицей?

2. Почва, в которой содержится много перегноя, имеет также много воздуха и воды. Почему?

3. Что вы будете делать, если у вас в огороде кислая или засоленная почва?

§ 30. Влияние растений на почву

Вы уже знаете, что растения из почвы получают воду, растворенные в ней минеральные соли, воздух для дыхания корней. И наоборот, растения влияют на почву. Растительный покров Земли постоянно меняется. Например, там, где был лес, разросся кустарник, а на месте поля появился березняк (рис. 73). Причины подобных изменений различны: влияние климата, пожары, деятельность человека (рубка леса, выпасы скота) и многое другое. Почва при этом также не остается без изменений.

Рис. 73. На месте поля появился березняк

Давайте мысленно войдем в густой еловый лес. В нем сумрачно, прохладно. На поверхности почвы почти не видно травы: ей здесь не выжить без света и тепла. Зато очень много опавшей хвои, в которой содержатся различные вещества, вредные для жизнедеятельности бактерий. Вот почему хвоя не гниет. Здесь поселяются очень мелкие, невидимые глазом грибы. Они, в свою очередь, выделяют вещества, растворяющие минеральные соли почвы.

При выпадении осадков минеральные соли вымываются из верхних горизонтов почвы вниз. Исчезают многие органические вещества, разрушается структура почвы, и она становится подзолистой, малоплодородной.

Рис. 74. Еловый лес. В условиях избыточного увлажнения деревья плохо растут, некоторые погибают; лес редеет

Когда почва иссушается или избыточно увлажняется, это отражается на деревьях. Они плохо растут, некоторые погибают (рис. 74), поэтому лес редеет, становится светлым, в нем начинают обильнее расти травы. Под травами подзолистые почвы сильно изменяются. Травы, отмирая, обогащают почву перегноем, почва склеивается в комочки, становится структурной. И вот возникает новая плодородная почва с большим запасом необходимых веществ для растений.

Таким образом со сменой растительности изменяется и почва.

Почему растения так сильно изменяют почву? Ученые выяснили, что между почвой и растениями постоянно идет обмен различными веществами. Растения поглощают вещества из почвы, используют их и образуют новые вещества в своем организме. После отмирания растений в почву в виде перегноя частично возвращаются ранее усвоенные из нее вещества и поступают новые, образованные в растениях. Именно благодаря такому обмену растения могут изменять почву (рис. 75). Он важен также и потому, что почва благодаря ему не истощается.

Рис. 75. Связь почвы и растений. Почва и растения обмениваются различными веществами. Растения из почвы поглощают воду, растворенные в ней минеральные соли, воздух для дыхания корней. В свою очередь растительные остатки обогащают почву органическими веществами, из которых образуется перегной. Так почва и растения взаимосвязаны

Справедливо ли выражение: «Без растений нет почвы, а без почвы в природе не вырастет ни одно наземное растение»? Докажите сказанное.

§ 31. Разрушение почв

Эрозия почв

Ветер, вода и человек своей деятельностью могут разрушать почву. В районах, где ветер достигает большой силы, он сдувает почву и в виде пыли переносит ее на большие расстояния. Образуются пыльные бури. Особенно сильно ветер выдувает свежераспаханные, взрыхленные и бесструктурные почвы. Это ведет к тому, что плодородный слой становится тоньше. Были случаи, когда он уносил с поля весь пахотный слой.

Разрушение плодородного слоя почвы водой и ветром называется эрозией (в переводе с латинского слово «эрозия» означает разъедать).

Разрушение почвы под влиянием ветра – ветровая эрозия – приводит к образованию пустынь.

Почву может разрушать и вода. После сильного дождя по земле текут мутные ручьи. Муть – не что иное, как частички почвы, смытые водой. Глубокие «раны» наносит она земле: за несколько лет промывает огромные овраги, выносит в пониженные места и реки многие тонны земли. Везде, где есть хотя бы слабый уклон, вода смывает с него почти всю почву. Происходит водная эрозия (рис. 76).

Рис. 76. Водная эрозия. Бурные потоки воды размывают почву. Здесь показаны этапы размыва и роста оврага

Эрозия может наступить и при неправильной обработке почвы. Так, трактор, обрабатывая поле, оставляет на нем борозды. Если они проложены по склону холма, то при дожде вниз устремляются потоки воды и быстро расширяют борозды, образуя промоины. Последние нередко дают начало образованию оврага.

Охрана почв

Растения – лучшие защитники почвы. Травы скрепляют ее корнями и препятствуют размыванию. Хороню защищают они почву и от выдувания. Травы способствуют образованию структуры (комочков) почвы, которую разрушить труднее.

Деревья останавливают рост оврагов, листвой прикрывают почву от ветра и защищают ее от размывания водой. Под деревьями почва впитывает воду лучше, чем на полях. Если на склоне посадить несколько рядов деревьев, то, стекая, вода будет под ними быстро впитываться и уходить в глубину (рис. 77).

Рис. 77. Деревья – лучшие защитники почвы

Немного истории. От водной и ветровой эрозии почву спасает лес. Еще в царствование Ивана IV леса, росшие вдоль рек, были объявлены заповедными. Но посадка лесных полезащитных полос началась сравнительно недавно. Впервые они были заложены на Украине около 1870 г. Правильно обрабатывая почву, высаживая лесозащитные полосы, засыпая промоины, проводя другую работу, человек может спасти почву, сохранить ее плодородие. В охране почвы большую помощь можете оказать и вы.

1. Как уберечь почву от ветровой эрозии?

2. Что вы должны делать, чтобы овраг не разрастался?

3. Как вы можете охранять почву?

4. Объясните значение слов: эрозия почвы, ветровая эрозия, водная эрозия.

1. 500 млн лет назад на Земле не было ни растений, ни животных, ни человека. Как вы думаете, была ли тогда почва? Ответ обоснуйте.

2. Известна народная пословица: «Лучше один раз хорошо взрыхлить, чем два раза плохо полить». Объясните смысл пословицы.

3. Зимой почва на полях промерзает достаточно глубоко, а в лесу слой промерзшей земли значительно меньше. Как вы думаете, почему?

4. Что вы знаете об истории охраны почв?

Что вы узнали о почве (самое, самое, самое…)

Строение почвы

• структурные почвы

• бесструктурные

• горизонт почвы

Состав почвы

• перегнойный горизонт

• подзолистый горизонт

• кислые почвы

Свойства почвы

• плодородие

Разнообразие почв

• торфяные

• солончаковые

• песчаные

• глинистые

• черноземные

• подзолистые

Эрозия почв

• ветровая

• водная

Глава 7

Организмы

Мир живых организмов – какой он? В нем есть и очень маленькие организмы (с ними вам поможет познакомиться увеличительный прибор – микроскоп), и очень большие, такие как секвойя, эвкалипт, слон, кит.

Прежде чем приступить к изучению главы 7, вспомните:

• Какие тела неживой и живой природы вы знаете?

• Как неживая и живая природа взаимосвязаны?

§ 32. Организм и его свойства

Оглянитесь вокруг себя, и вы увидите множество тел живой природы: животных, растения, грибы. Да и сам человек – тоже тело живой природы, часть ее.

Организм

Тела живой природы называют организмами. Следовательно, береза и птица, ромашка и гриб, слон и жук, рыба и змея, водоросль и человек – все это организмы. Они очень разнообразны по форме, окраске, размерам и многим другим признакам (рис. 78).

Рис. 78. Разнообразен мир живой природы. Его населяют организмы разных форм, окраски, размеров. Но их объединяет то, что все они – живые

Свойства живых организмов

Живые организмы обладают целым рядом свойств: они дышат, питаются, растут, дают потомство, умирают. Свойства живых организмов называют биологическими явлениями (в переводе с греческого «биос» означает жизнь). Следовательно, дыхание, питание, рост, размножение, старение и т. д. – биологические явления, характеризующие живые организмы (вспомните, что такое физические и химические явления). Этими свойствами живые организмы отличаются от тел неживой природы.

Живые организмы, в том числе и человек, в процессе дыхания используют кислород, который берут из окружающего воздуха, а выделяют углекислый газ. Кислород, как вы знаете, окисляет вещества, в результате чего образуются новые вещества и выделяется энергия, благодаря которой организм живет.

Все живые организмы питаются. В процессе питания поступают вещества, необходимые для роста, развития и жизнедеятельности организма.

Человек, например, питается разнообразной пищей. Это картофель, мясо, яблоки, молоко и др. В ее состав входят и органические, и неорганические вещества.

Так же, поглощая уже готовые органические вещества и небольшое количество неорганических, питаются животные. Они используют в пищу или растения, или других животных, или и то и другое вместе (рис. 79).

Рис. 79. И львы (хищники), и грифы (падальщики) используют в качестве пищи других животных

Иначе питаются растения. Они получают извне лишь неорганические вещества, а органические образуют сами, используя на этот процесс энергию света. Без света растение погибает, потому что не может питаться.

Но какими бы ни были продукты, в процессе пищеварения они перерабатываются. Возникают новые вещества, которые организм использует для построения своего тела в процессе роста и развития. Остатки переварившейся пищи и непереварившиеся вещества удаляются наружу.

В процессе жизни организмы растут. Рост – это увеличение массы. Разные организмы растут с неодинаковой скоростью: одни очень медленно, другие – быстро. Например, всего за семь лет из семечка эвкалипта может развиться дерево 19 м высотой и 1,5 м в обхвате. Но быстрее всех растут некоторые грибы – каждую минуту на 5 мм.

Живые организмы обладают удивительным свойством – дают потомство (рис. 80). У волков рождаются волчата, у кошки – котята, из икринок рыб выводятся мальки, которые растут и превращаются во взрослых рыб, из семян пшеницы вырастает взрослое растение пшеницы, а из семян подсолнечника – подсолнечник. Этот процесс называется размножением.

Рис. 80. Семейство волков

Размножение – это свойство живых организмов производить потомство.

Итак, живые организмы обладают свойствами, каждое из которых незаменимо. Питание и дыхание, например, связывают живой организм с окружающей природой. Организм берет себе из среды обитания необходимые для жизни вещества, перерабатывает их, а ненужное выделяет наружу. Организм как бы обменивается с окружающей природой веществами, благодаря чему живет.

Все перечисленные свойства характеризуют только живые организмы. После смерти в организме полностью прекращаются все жизненные процессы.

1. Чем живое отличается от неживого?

2. Объясните опыт. В две высокие банки поместили по одной подопытной белой мыши, Одну банку плотно закрыли крышкой. Через некоторое время мышь в ней погибла, в то время как другая чувствовала себя прекрасно. Почему?

3. Какими свойствами обладают живые организмы?

4. Какие явления природы называются биологическими? Приведите примеры.

§ 33. Где живут организмы?

Каждый живой организм обитает в определенных условиях. Посмотрите на рисунок 81. На нем вы видите пятнистого оленя. Его «дом» – лес. Здесь пятнистого оленя окружают разнообразные растения (некоторыми из них он питается), грибы, различные микроорганизмы, животные, воздух, земля, камни.

Рис. 81. Олень пятнистый – одно из красивейших животных северных лесов России

Все, что окружает любой живой организм, назвали средой его обитания (окружающей средой).

Рис. 82. Среды обитания живых организмов

Ученые различают водную, наземно-воздушную, почвенную среды, а также организм как среду обитания (рис. 82). Каждая из них характеризуется конкретными условиями, к которым приспособились организмы. Например, дождевой червь живет в почве, имеет особую форму тела, питается опавшими листьями, у него отсутствуют органы зрения. Птицы освоили воздушную среду; их передние конечности преобразованы в крылья, скелет легкий и прочный, отличное зрение. А щука живет в воде, поэтому у нее обтекаемая форма тела, органы передвижения – плавники, питается щука мелкими рыбешками, в связи с чем на челюстях у нее находятся острые зубы. Подробнее о приспособленности организмов к жизни в разных средах обитания вы узнаете в других главах этого учебника.

Факторы среды обитания

Живые существа вступают с окружающими их телами неживой и живой природы во взаимные отношения. Заяц, обитая в лесу, непосредственно связан с ним: передвигается по земле, пьет воду из ручейков, питается растениями, укрывается в тени деревьев и т. д. Одновременно он сам влияет на природу: изменяет состав окружающего его воздуха, так как дышит, уплотняет землю при передвижении, способствует распространению плодов и семян растений, которые прикрепляются к его шерсти, выделяет в окружающую среду непереварившиеся остатки пищи, которые под действием микробов превращаются в перегной.

Условия среды обитания организма, с которыми он находится в определенных взаимоотношениях, называются факторами среды обитания.

Следовательно, земля, воздух, вода, растения, животные, грибы, микроорганизмы леса – это факторы (условия) среды обитания лесных животных.

В соответствии с тем, что природа делится на неживую и живую, различают факторы неживой и живой природы. К первым относятся свет, температура, влажность и другие факторы; ко вторым – микроорганизмы, грибы, растения, животные, в том числе человек.

В одной и той же среде обитания одновременно живет много организмов. Так, в лесу обитают медведи, лисы, зайцы, разнообразные птицы, насекомые, растения и другие организмы. Несмотря на то что они живут в одних и тех же условиях, для жизни им нужны разные факторы. Например, птицы для питания употребляют плоды, семена растений или насекомых; лиса питается мышами, зайцами; волк охотится на других крупных животных.

Таким образом, в природе живые организмы находятся в сложнейших взаимоотношениях с разнообразными факторами природы.

Экология

Наука о связях живых организмов между собой и с окружающей средой называется экологией. (Слово «экология» произошло от двух греческих слов: «ойкос» – дом, жилище и «логос» – учение.)

За миллионы лет на Земле сформировалась система жизни – биосфера. В нее входят нижние слои атмосферы, воды, почвы со всеми населяющими их живыми существами. В этой системе, которая существует благодаря энергии солнечного излучения, все взаимосвязано. Биосфера – наш общий «дом», все живые организмы – ее обитатели.

В этом «доме» люди часто ведут себя неправильно: отравляют почву и воздух отходами производства, вырубают леса, не думая о последствиях.

Экология учит людей, как вести себя в большом «доме» природы, чтобы сохранить ее для себя и будущих поколений.

1. Что такое среда обитания?

2. Какие различают среды обитания организмов? Приведите примеры наземных организмов; организмов, живущих в воде.

3. Подумайте, какие факторы среды обитания влияют на организмы (см. рис. 81). Как эти организмы действуют на окружающую среду?

4. Что изучает наука экология?

§ 34. Увеличительные приборы

Рассмотрите рисунок 83. Мышь кажется очень большой. Почему?

Рис. 83. Почему кошка испугалась мышку?

Лупа

Стекло, через которое смотрит кошка, не простое – оно увеличивает предметы. Самый простой увеличительный прибор – лупа. Главная часть лупы – выпуклое с двух сторон стекло, вставленное в оправу; оно увеличивает предметы в 2–2,5 раза.

Микроскоп

На рисунке 84 представлен другой прибор – микроскоп (в переводе с греческого «микро» означает малый и «скопо» – смотреть). Он тоже увеличивает изображение предметов, но значительно сильнее, чем лупа, в сотни и даже тысячи раз.

Главная часть микроскопа, как и лупы, – увеличительные стекла. Их несколько – и они вставлены в трубку (тубус). В верхнюю часть тубуса вложены увеличительные стекла – окуляр (в переводе с латинского «окулюс» означает глаз). В нижнюю часть вмонтированы увеличительные стекла – объектив (в переводе с латинского «объектус» означает предмет).

Рис. 84. Микроскоп; его увеличение позволяет рассмотреть клетки

На объективах и окулярах цифрами отмечено то увеличение, которое они дают. Для того чтобы определить общее увеличение микроскопа, нужно умножить показатели окуляра и объектива. В микроскоп можно рассмотреть очень мелкие организмы, невидимые глазом человека.

Немного истории. Афанасий Кирхер, монах иезуитского ордена, изучал историю и исследовал живую природу. Он много читал, и от чтения у него ослабли глаза. Кирхер приобрел «мудрые стекла», как называли тогда очки. Круглое стекло, выпуклое с обеих сторон, для удобства пользования было заключено в оправу с ручкой. Используя этот нехитрый прибор, А. Кирхер рассматривал мельчайшие предметы и живые организмы: крошечную соринку, муху, блоху и многое другое. Однако исследователь не остановился на достигнутом. Он создал другой специальный прибор. В один конец трубки вставил обычное стекло, а в другой – двояковыпуклое. Чем сильнее увеличивала лупа, которую А. Кирхер вставлял в трубу, тем больше подробностей удавалось рассмотреть.

С помощью увеличительных стекол стали создаваться более сложные и мощные увеличительные приборы – микроскопы. Лучшие микроскопы того времени (XVII в.) были у президента Английского Королевского общества Роберта Гука. Рассматривая в микроскоп тонкий срез коры пробкового дерева он увидел, что кора пробкового дерева состоит из мелких ячеек, напоминающих пчелиные соты, или монастырские кельи. Эти ячейки Р. Гук назвал клетками (1665). Позже ученые убедились, что из клеток построены почти все живые существа. Скромный смотритель городской ратуши из города Дельфта Антони ван Левенгук занимался гранением и шлифовкой стекла и изготовил линзы с 150–300 кратным увеличением. С их помощью он наблюдал за мельчайшими живыми организмами, описание которых опубликовал в 1673 г.

1. Объектив микроскопа увеличивает в 20 раз, а окуляр – в 15 раз. Подсчитайте, во сколько раз увеличивает данный микроскоп.

2. Объясните значение слов «микроскоп», «тубус», «окуляр», «объектив».

§ 35. Строение организмов

Итак, с помощью микроскопа человек узнал о том, что почти все живые организмы построены из клеток. Причем клетки, составляющие организм, тоже живые: они питаются, растут, размножаются и взаимодействуют.

Строение клетки

Почти все клетки имеют оболочку, цитоплазму, ядро (рис. 85).

Рис. 85. Строение растительной клетки (на рисунке представлена схема строения кожицы лука)

Оболочка отграничивает содержимое клетки от окружающей среды. Через оболочку в клетку поступает и выходит из нее вода, а также другие вещества – минеральные и органические.

Цитоплазма (в переводе с греческого «цитос» означает сосуд и «плазма» – образование) представляет собой вязкое бесцветное вещество, которое занимает все пространство внутри клетки. Цитоплазма медленно движется.

В цитоплазме находится небольшое тельце – ядро. Кроме цитоплазмы и ядра в клетке есть и другие части.

Клетки имеют различную форму, окраску, величину. Они делятся, в результате чего их число в организме растет. Главную роль при делении клеток играет ядро.

Одноклеточные организмы

Количество клеток в различных организмах неодинаково. Есть очень маленькие организмы, состоящие из одной клетки. Их называют одноклеточными. Одноклеточные организмы различаются по форме и размерам (рис. 78, 86). Все они невидимы для глаза человека, и чтобы их рассмотреть, нужен микроскоп. Одноклеточные организмы есть среди растений, животных, грибов. К ним относятся все бактерии.

Рис. 86. Одноклеточные организмы

Многоклеточные организмы

Кроме одноклеточных организмов в природе есть и многоклеточные (см. рис. 78). Понятно, что так их назвали потому, что тела этих организмов состоят из большого количества клеток. Клетки многоклеточного организма также различны по размерам, форме, окраске, расположению. В результате слаженной работы всех клеток организм развивается и живет как единое целое.

Клетки могут быть сходными и различными по строению и выполняемой работе.

Клетки, сходные по строению, объединенные выполнением общей работы (функции), и межклеточное вещество, связывающее клетки, образуют ткани. В многоклеточном организме много разных тканей. Например, есть покровная ткань (кожа), мышечная (мышцы), нервная и др.

Ткани образуют органы (в переводе с греческого «органон» означает орудие, инструмент.) Орган – это часть животного или растительного организма, имеющая определенное строение и выполняющая определенную функцию. Например, корень, цветок, лист – органы растений; сердце, печень, легкие – органы животных.

Неклеточные организмы

К неклеточным организмам относятся вирусы, состоящие из веществ, которые у клеточных организмов содержатся в ядрах клеток (см. рис. 78). Они способны проникать в другие живые организмы и жить внутри них, выделяя яды, которые вызывают различные заболевания. Например, очень распространенная болезнь грипп вызывается вирусом, который, проникнув в организм человека, выделяет в его клетки вредные вещества.

Царства организмов

Ученые, изучая многообразие организмов, разделяют их на царства. Царством называют крупную группу живых организмов, характеризующихся отдельными общими признаками строения и свойств. Различают царства: Бактерии, Грибы, Растения, Животные и др. Мы с вами относимся к царству Животные. Благодаря такому делению проще разобраться в многообразии живых существ.

Количество и разнообразие растений, грибов, животных из года в год, из столетия в столетие уменьшается, и причиной этого чаще всего является человек, его хозяйственная деятельность. Используя древесину в строительстве, человек вырубает леса, а значит, лишает среды обитания животных и другие организмы. И не только. Сокращение площади лесов приводит к ухудшению очистки воздуха, что губительно сказывается на жизни живых существ. Эту цепочку отрицательных последствий деятельности человека можно продолжить, поэтому, прежде чем сорвать цветок, поймать бабочку или жука, подумайте, чем это может обернуться для природы. Помните, что человек тесно связан с природой, он сам ее частица и жизнь его зависит от природы.

1. Чем многоклеточный организм отличается от одноклеточного?

2. Есть ли ткани у одноклеточных организмов? Ответ обоснуйте.

3. Что такое вирусы?

4. Пользуясь рисунком, расскажите о строении организмов.

5. Как вы думаете, почему клетки живого организма не разъединяются?

6. К какому царству живого ученые относят человека?

1. Большинство живых организмов состоит из клеток. В средние века о клеточном строении организмов не было известно. Почему?

2. Кактусы приспособились к жизни в условиях недостатка влаги. Что произойдет с этими растениями, если их ежедневно поливать? Объясните.

3. Вспомните, какие животные живут в тайге. Как приспособились к жизни там соболь, кедровка?

4. Составьте рассказ (устно) об условиях жизни любого животного по следующему плану: название животного; среда обитания; факторы среды обитания, влияющие на его жизнь.

5. Выберите в природе (около дома, по дороге домой из школы) растение и животное и проводите наблюдения за их жизнью по сезонам года, используя следующий план: среда обитания организма, факторы среды, влияющие на жизнь организма, изменения, происходящие с организмом в каждое время года: питание, рост, размножение и т. п. Используя данный план, опишите жизнь наблюдаемых организмов по сезонам года.

6. Вспомните, какие царства живых организмов выделяют ученые. Перечислите их. Приведите примеры организмов, относящихся к каждому из царств.

Что вы узнали об организмах (самое, самое, самое…)

Организмы

• тела живой природы

Строение организмов

• орган

• ткань

• клетка

Строение клетки

• оболочка

• цитоплазма ядро

Свойства организмов (биологические явления)

• дыхание

• питание

• рост

• размножение

• обмен веществ

• смерть

Где живут организмы

• среда обитания

• наземная

• водная

• воздушная

• почвенная

Что влияет на организмы

• факторы неживой природы

• факторы живой природы

• человеческий фактор

Приборы для изучения

• лупа

• организмов

• микроскоп

Глава 8

Растения – посредники между небом и Землей

«Растение – посредник между небом и Землей. Оно истинный Прометей, похитивший огонь с неба. Похищенный им луч солнца приводит в движение и чудовищный маховик гигантской паровой машины и кисть художника, и перо поэта» – так образно писал академик К. А. Тимирязев.

Загляните в учебник природоведения и найдите ответы на такие вопросы:

• Почему растения тундры отличаются от растений других природных зон?

• Почему многие растения пустынь имеют очень маленькие листья и длинные корни?

§ 36. Признаки растений

Без растений немыслима жизнь на Земле. Они дают нам кислород для дыхания, пищу, снабжают сырьем промышленность, согревают нас. Каменный уголь, торф, природный газ, нефть – все это результат деятельности растений прошлых эпох.

Растения дарят нам радость, украшают жизнь. Обширные пространства покрыты лесами; поля, луга, степи пестрят разнообразными растениями (рис. 87).

Рис. 87. Разнообразие растений. Посмотри, какие они разные и как красивы! Все в них привлекает: форма листьев и цветков, цвет лепестков и плодов

Даже на Крайнем Севере, где земля почти круглый год покрыта снегом, встречаются растения; есть они и в сухих песчаных пустынях. Растения живут и в воде: в громадной толще океанов, мелких речках, прудах.

Таким образом, растения обитают в самых разнообразных условиях. В зависимости от этого они отличаются друг от друга размерами, формой и строением отдельных органов, их окраской и многими другими признаками.

Признаки, общие для растений и других живых организмов

Для растений, как и для других живых организмов, характерны питание, дыхание, рост, размножение. Семена в почве прорастают, появляются светло-зеленые ростки. Постепенно они превращаются в полные жизни растения. В процессе роста накапливается их масса, они становятся взрослыми, после чего начинается старение организма.

Для роста растения необходимы питательные вещества, свет, тепло, воздух, вода.

Как и другие живые организмы, растения дышат. В процессе дыхания они используют кислород воздуха и выделяют углекислый газ. Растения размножаются, оставляя после себя потомство, а по истечении времени – умирают.

Отличительные признаки растений

Вместе с тем растения имеют признаки, которыми они отличаются от других живых организмов.

Конечно, вы обращали внимание на позолоту и багрянец осеннего леса, на буйное многоцветье цветущего луга. Кто тот искусный мастер, что с такой щедростью разливает по Земле чудесные краски?

В природе очень много растений, в тканях и органах которых накапливаются красящие вещества. Их называют пигментами. Они отличаются друг от друга по цвету. Все многообразие красок обусловлено разнородными пигментами. Они содержатся во всех органах и тканях растений: в листьях, цветках, корнях, стеблях, семенах, древесине, коре.

Человек научился получать красящие вещества из растений и использовать их. Назовем основных «поставщиков» некоторых красок. Красную краску получают из цветков зверобоя, чертополоха, плодов барбариса. Желтую краску извлекают из листьев березы, кожицы лука, цветков резеды. Синюю краску доставляют цветки василька, а фиолетовую – ягоды ежевики. Кожура плодов грецкого ореха и граната – основное сырье для заготовки черной краски.

Но самое главное красящее вещество (пигмент), которое обусловливает зеленый цвет большинства растений, – хлорофилл. Особенно много хлорофилла образуется в клетках листьев (в переводе с греческого «хлорос» означает зеленоватый и «филлон» – лист). С участием этого пигмента, который улавливает энергию солнечного света, в зеленых частях растений происходит удивительный, свойственный растениям процесс. Он получил название фотосинтез (в переводе с греческого «фотос» означает свет и «синтез» – соединение) – синтез органических веществ (крахмала) из неорганических на свету. В процессе фотосинтеза растения выделяют кислород. Образуется крахмал из неорганических веществ – углекислого газа, поглощаемого из атмосферного воздуха, и воды, всасываемой корнями из почвы (рис. 88). (Процесс фотосинтеза очень сложный, подробно вы его будете изучать в старших классах.)

Рис. 88. Схема фотосинтеза

Итак, важнейшим признаком растений является способность образовывать сложные органические вещества из неорганических в процессе фотосинтеза.

1. В чем сходство растений с другими живыми организмами?

2. Каковы отличительные особенности растений?

3. Из каких неорганических веществ в процессе фотосинтеза образуется органическое вещество?

4. Какое органическое вещество образуется при фотосинтезе?

5. Какой газ растения поглощают и какой выделяют при дыхании? в процессе фотосинтеза?

6. Происходит ли у растений в темноте фотосинтез? дыхание?

§ 37. Разнообразие растительного мира

Велик растительный мир Земли. Огромное количество растений, разнообразных по размерам, внешнему виду, биологическим особенностям, населяют нашу планету. Одни гиганты, достигающие десятков метров в высоту, другие так малы, что видны только под микроскопом; одни отличаются сложнейшим строением, другие просты и состоят всего из одной клетки.

Одноклеточные и многоклеточные растения

Из § 35 вы уже узнали, что такое клетка, ткань, орган. Растения бывают одноклеточные и многоклеточные. Тело одноклеточных растений соответственно состоит из одной клетки. Их строение можно изучить, только используя микроскоп. Клетки многоклеточных растений, так же как клетки всех других многоклеточных организмов, образуют ткани, а из тканей состоят органы. Организм многоклеточных растений состоит из органов.

Растения цветковые и нецветковые

Растения различаются еще и тем, что некоторые из них цветут, а другие – нет. Одни цветут ранней весной, когда еще не везде сошел снег, другие – летом. Есть растения, которые цветут до глубокой осени. В период цветения кустарники, деревья, травы становятся очень нарядными, они своей окраской и запахом привлекают насекомых, других животных (рис. 89).

Рис. 89. Притягательную силу цветковых растений испытывает на себе каждый человек. Они своими красками, формой, неповторимым ароматом влияют на наши эмоции, настроение

У всех цветущих растений есть специальный орган – цветок (о его строении и назначении вы подробнее узнаете из § 38).

Однако, как уже было отмечено, цветок имеется далеко не у всех растений, поэтому в зависимости от наличия или отсутствия цветка ученые-ботаники разделили все растения на две группы: цветковые (см. рис. 87) и нецветковые (рис. 90). И те и другие очень разнообразны и широко расселились по Земле.

Рис. 90. Нецветковые растения. Эти растения никогда не цветут

Многообразие цветковых растений

Растения живут в разных природных условиях. Так, в хвойном еловом лесу из-за густой кроны елей, которая пропускает мало солнечных лучей, всегда сумрачно. В этих условиях поселяются самые теневыносливые цветковые растения: кислица, грушанка, зимолюбка. В сосновом лесу, наоборот, много света, и здесь живут светолюбивые цветковые растения, например кошачья лапка, брусника, черника.

В природе за растениями никто не ухаживает, специально не высаживает, не выращивает. Это – дикорастущие растения (рис. 91).

Рис. 91. Дикорастущие цветковые растения. Их никто не выращивает, за ними никто не ухаживает

Есть большая группа растений, которую человек специально выращивает, чтобы использовать в повседневной жизни. Их называют культурными растениями (в переводе с латинского слово «культура» означает возделывание) (рис. 92).

Рис. 92. Культурные цветковые растения

Немного истории. «Одомашнивание» диких предков современных культурных растений началось в глубокой древности. Еще в каменном веке человек стал использовать съедобные плоды, семена, корни, а с развитием земледелия появились и первые культурные растения. Вероятнее всего, ими были хлебные злаки: пшеница и ячмень, возделываемые человеком уже более шести тысячелетий. Именно поэтому профессия земледельца по праву считается древнейшей.

1. Какие растения относятся к цветковым, а какие – к нецветковым?

2. Назовите растения, имеющие цветок.

3. Какие вы знаете дикорастущие и культурные растения?

4. Заполните таблицу.

§ 38. Строение цветковых растений

Органы цветкового растения

Вы уже знаете, что клетки многоклеточных растений образуют ткани, а ткани – органы. Каждый орган в жизни растения выполняет определенную работу.

Цветковое растение имеет следующие органы: корень, стебель, лист, цветок, плод, семя (рис. 93).

Рис. 93. Органы цветкового растения

Если раскопать землю вокруг растения, то можно увидеть его корень. Это подземная часть растения. Корень укрепляет растение в почве, прочно удерживает его, поглощает из почвы воду и минеральные соли.

Корни бывают разные: утолщенные и очень тонкие, одни глубоко уходят в почву, другие располагаются в верхнем слое.

Из корня вода с растворенными минеральными солями поступает в стебель. Он поднимается над землей и выносит листья растения к свету. По нему вода с минеральными солями поступает в листья и цветки.

Размеры и форма стебля также разнообразны. Вспомните, какие стебли у деревьев, кустарников, трав.

Лист – особый орган цветкового растения. В его клетках, как вы уже знаете, содержится хлорофилл. Благодаря уникальной способности лист из неорганических веществ образовывает органические, обеспечивая растение питанием, выделяя при этом в атмосферу кислород, которым дышат и растения, и другие живые существа планеты.

Кроме листьев на стебле находится цветок. Как и другие органы растения, по строению и форме они разнообразны. Однако почти всегда в них можно различить одни и те же части (рис. 94).

Рис. 94. Строение цветка

На месте цветка созревает плод, внутри которого находится одно или несколько семян. Цветковые растения размножаются семенами. Цветок – это орган семенного размножения.

В природе цветковые растения размножаются не только семенами, но и листьями, корнями, побегами. Побег – это стебель с расположенными на нем листьями и (или) почками. Размножение цветковых растений такими органами, как корень, лист, побег, называется вегетативным.

В растениеводстве человек широко использует как семенной, так и вегетативный способ для размножения культурных растений.

1. Какие органы имеет цветковое растение?

2. Назовите части цветка.

3. Заполните таблицу.

4. Почему цветок называют органом семенного размножения?

5. Весной пронаблюдайте, как родители размножают на огороде, даче, земельном участке такие растения, как морковь, редис, капусту, лук, картофель.

Лабораторная работа № 6

Распознавание органов цветкового растения

1. Рассмотрите выданное вам растение, найдите у него корень. Какую функцию (в переводе с латинского «функцио» означает деятельность) в жизни растения он выполняет?

2. Найдите у растения стебель. Опишите его. Какую работу в жизни растения он выполняет?

3. Найдите у растения лист. Опишите его. Какую функцию в жизни растения он выполняет?

4. Найдите у растения цветок. Какую функцию в жизни растения он выполняет?

5. Рассмотрите цветок. Пользуясь рисунком 94, найдите в нем все его части, запомните их названия.

6. Сделайте вывод, из каких органов состоит цветковое растение.

Лабораторная работа № 7

Влияние температуры, воздуха и влажности на прорастание семян (опыты в домашних условиях)

1. Возьмите четыре стакана и в каждый поместите по 10–15 семян гороха, или фасоли, или пшеницы.

2. В первом стакане семена оставьте сухими.

Во второй налейте немного воды так, чтобы семена касались воды. Следите за тем, чтобы вода не высохла. Поставьте стакан в теплое место.

Третий стакан наполните прокипяченной остуженной водой так, чтобы семена оказались под водой. Закройте стакан блюдцем.

В четвертый стакан прилейте воды так же, как во второй, и поставьте его в холодильник.

3. Наблюдайте, что происходит с семенами в каждом стакане. В каких стаканах семена проросли? Проанализируйте, какие условия для семян вы создавали в каждом стакане.

4. Сделайте вывод, какие условия необходимы для прорастания семян.

§ 39. Места обитания дикорастущих растений. «Зеленая аптека»

Многообразие дикорастущих растений

Дикорастущие растения можно встретить повсюду. Вода, ветер, животные, человек занесли их семена в самые разнообразные места обитания: в степи, пустыни, леса, на луга.

Обитая в определенных условиях среды, они приспособились к ним. Например, в лесу растут деревья, кустарники, травы, мхи, папоротники. Они расположились ярусами таким образом, что всем хватает света, они не мешают друг другу.

Самый верхний ярус составляют деревья. Под шатром высоких деревьев растут кустарники. Нижний ярус занимают травы и мхи. На лугу обитают другие растения. Здесь скапливается много воды, поэтому земля покрыта сочными травянистыми растениями: тимофеевкой, клевером, лютиком едким и др. В летнее время, когда начинается массовое цветение, луговое разнотравье напоминает красочный ковер (рис. 95).

Рис. 95. Луговое разнотравье

Человек с древних времен научился использовать растения: для приготовления пищи, для постройки домов, для изготовления одежды, лекарств и т. д.

«Зеленая аптека»

Особое место среди дикорастущих растений занимают лекарственные растения. Их применяют для лечения людей, животных и самих растений. Какой целительной силой обладают они? Почти половина лекарств имеет растительное происхождение. К сожалению, многие свойства лекарственных растений еще не изучены.

Вы нашли в поле, в лесу, на прогулке растение – узнайте его название. Вероятно, нет в мире растения, которое не удовлетворяло какие-либо потребности человека. Просто мы еще не всегда знаем, чем полезен тот или иной вид. Такие растения, как, например, подорожник, мята, чистотел, мать-и-мачеха, широко применяются при лечении людей (рис. 96).

Рис. 96. Лекарственные растения. При их сборе следует соблюдать строгие правила

Чтобы собирать лекарственные растения, их нужно хорошо изучить. Необходимо знать, какой орган у данного растения в какой срок заготавливают: цветки, листья, корни или все органы. Так, у бузины черной в медицине используют цветки (в качестве мочегонного средства в виде настоя, отвара); у мать-и-мачехи – листья (при простудных заболеваниях и кашле в виде отвара и настоя); у пустырника – всю надземную часть (как успокаивающее средство в виде настойки); у девясила – подземную часть (при кашле в виде отвара); у валерианы лекарственной – подземную часть (как успокаивающее средство, при некоторых заболеваниях желудка, кишечника).

Все лекарства «зеленой аптеки» нужно применять только по назначению врача.

Каждое лекарственное растение требует своего времени сбора и особого способа сушки. Есть общие правила заготовки лекарственных растений, которые очень полезно знать.

Памятка сборщику лекарственных растений

• Лекарственные растения собирают в солнечную сухую погоду: листья и стебли – во время цветения, цветки – в начале цветения, плоды – в период полного созревания, корни – осенью.

• Нельзя собирать пыльные, грязные, больные растения.

• Не собирают растения около дорог и промышленных предприятий.

• Нельзя брать лекарственные растения в рот, так как многие из них ядовиты.

• Нельзя растения выдергивать, их нужно срезать ножом или серпом. Корни следует выкапывать.

• Сушить лекарственные растения нужно без промедления в хорошо проветриваемом месте или помещении (например, на чердаках).

• Лекарственные растения можно самим выращивать на огородах и пришкольном участке. Следует узнать, каких лекарственных растений в вашей местности осталось мало, собрать их семена и посеять на грядках. Из семян легко вырастить душицу, ромашку, шалфей, валериану лекарственную, тысячелистник, пустырник и др.

• В природе встречаются растения, которые нельзя рвать, нюхать, брать в рот. Они ядовиты (рис. 97).

• Растительные яды в малых дозах используются как лекарства.

Рис. 97. Ядовитые растения. Будь осторожен, они могут нанести непоправимый вред!

Немного истории. Первое государственное медицинское учреждение на Руси – Аптекарская изба – было открыто в 1581 г. при царе Иване Грозном. Аптекарская изба находилась в Кремле, у Чудова монастыря. Каждый сезон составлялся список растений, которые нужно было заготавливать. Так, предписывалось собирать зверобой, сушить его и перетирать в муку. Под Ярославлем собирали ягоду можжевельника, валериану – «кошкину траву» – привозили из-под Рязани.

При Петре I создаются «аптекарские огороды», т. е. лекарственные растения начинают выращивать на плантациях. Такой «огород» был основан на Аптекарском острове в Санкт-Петербурге, где сейчас находятся всемирно известные ботанический сад, музей, оранжереи.

В настоящее время изучение лекарственных растений, поиск новых осуществляется во Всероссийском исследовательском институте лекарственных растений (ВИИЛРе).

1. Почему растения в лесу не мечтают друг другу?

2. Назовите лекарственные растения, которые вы знаете.

3. Какие правила необходимо знать при сборе лекарственных растений?

4. Внимательно рассмотрите рисунок 96, на котором изображены ядовитые растения. Запомните их внешний вид и названия. Выясните, растут ли они в ваших краях. Какие еще ядовитые растения растут в вашей местности? Прочитайте в «Памятке сборщику лекарственных растений», как следует обращаться с ядовитыми растениями.

§ 40. Красная книга растений

Красная книга – это книга тревоги, предупреждения. В нее включены все дикорастущие растения, которые находятся под угрозой исчезновения, и редкие растения (рис. 98). Вот некоторые из них: башмачок крупноцветный, прострел раскрытый (сон-трава), медуница лекарственная, первоцвет весенний и многие другие – около 600 видов, нуждающихся в особом внимании. Некоторые из них вы знаете, видели в лесу, других местах. Например, башмачок крупноцветный – многолетнее травянистое растение. Он имеет цветок необычной формы: вздутая мешковидная губа фиолетово-красного цвета, окруженная четырьмя изящными лепестками. Цветет в июне – июле; встречается на лесных лужайках в лиственных, реже сосновых лесах. Уничтожается это растение при сборе цветков.

Рис. 98. Растения, занесенные в Красную книгу

Занесен в Красную книгу прострел раскрытый (сон-трава). Его так называют потому, что, когда смотришь на поникшие цветки, кажется, что они спят. Цветет он в апреле – начале мая. Цветки имеют фиолетовый мохнатый венчик. Растет сон-трава в просохших сосновых борах, на склонах гор.

Это растение стало большой редкостью. Красота его цветка привлекает человека, он делает букеты, забывая о том, что размножается сон-трава в основном семенами.

Очень редким стал и ландыш майский, потому что способность его к самовосстановлению низка: от прорастания семени до цветения проходит шесть лет. А венерин башмачок (башмачок крупноцветный) – сиреневая нарядная «туфелька» с нежным запахом – зацветает лишь на восемнадцатом году жизни.

Беречь прекрасный, но хрупкий мир растений – обязанность каждого человека.

Дерево, трава и птица

Не всегда умеют защититься.

Если будут уничтожены они,

На планете мы останемся одни.

В. Берестов

К сожалению, еще далеко не все бережно относятся к природе. А научиться этому необходимо!

1. Прочитайте стихи. О каких загадках и чудесах говорит поэт?

Привет тебе, приют свободы и покоя,

Родного севера неприхотливый лес,

Ты полон свежести и все в тебе живое,

И столько у тебя загадок и чудес!

Р. Рождественский

2. Приведите известные вам два – три четверостишия о природе.

3. Как вы думаете, что нужно делать людям, чтобы Красная книга из года в год становилась тоньше?

Лабораторная работа № 8

Определение названия растений

1. Рассмотрите выданные вам гербарные образцы растений.

2. Определите, что за растения вы получили. Для этого воспользуйтесь атласом-определителем или набором рисунков и открыток.

3. Запишите название определенных вами растений в тетрадь.

4. Перечислите, какие органы есть у этих растений. Опишите внешний вид каждого органа (на примере одного из растений).

5. Назовите, какие из определенных вами растений растут в вашей местности.

Есть ли среди них редкие и занесенные в Красную книгу?

§ 41. Многообразие культурных растений

Выращивание (возделывание) культурных растений имеет одну особенность: человек создает им необходимые условия жизни. Он научился использовать разные органы культурных растений. Одни из них мы употребляем в пищу, из других получаем волокно, краски, лаки (рис. 99).

Рис. 99. Группы культурных растений

В зависимости от продукции, которую получают от культурных растений, их разделили на овощные, зерновые, плодовые, кормовые, технические и другие культуры.

Овощные культуры – однолетние или многолетние травянистые растения, сочные мясистые части которых (листья, стебли, побеги, клубни, луковицы, цветки, плоды) употребляют в пищу. Например, огурец посевной – теплолюбивое однолетнее растение. Чтобы обеспечить его нужным теплом, овощеводы делают «теплые» грядки из навоза, выращивают его в теплицах и парниках.

Зерновые культуры – важнейшая группа культурных растений, возделываемых в основном для получения зерна (см. рис. 99). Некоторые из них называют еще хлебными, например рожь, пшеницу.

Пшеница – наиболее ценная зерновая культура. Она популярна потому, что из ее зерен производят высококачественную муку, из которой готовят хлеб и многие другие продукты питания. Широко распространены мягкие и твердые сорта пшеницы. В зернах твердой пшеницы по сравнению с мягкой больше белка. Мука из мягкой пшеницы широко используется в хлебопечении. Мука из твердой пшеницы идет в основном на изготовление лучших сортов манной крупы, макарон.

Плодовые культуры – это группа растений, возделываемых в основном для получения фруктов, ягод, орехов.

Технические культуры дают сырье для различных отраслей промышленности (см. рис. 99). Так, из подсолнечника получают подсолнечное масло, используемое в пищевой промышленности. Растения, из которых получают растительное масло (подсолнечник, рапс, кукуруза, маслины), называют еще масличными культурами. Из хлопчатника получают хлопок, используемый в текстильной промышленности и др.

Немного истории. В начале XX в. благодаря экспедициям академика Н. И. Вавилова в страны Азии, Африки, Центральной и Южной Америки было открыто несколько крупных центров происхождения культурных растений. Он установил, что из Передней Азии произошли пшеница, ячмень, рожь и овес. Культура риса возникла в Южной Индии. Отсюда распространились и такие овощные культуры, как баклажаны и огурцы.

Огурец – одна из самых древних культур, возделывается более 3 тыс. лет. В Европе появился сначала в Греции. Древние греки настолько ценили эту культуру, что даже назвали один из городов Сикион, что значит «огурец». Свекла родом из Средиземноморья и Средней Азии. В Россию ее завезли в XIV–XV вв. Родина проса, гречихи, сои – Китай.

Из Мексики произошли кукуруза, фасоль, тыква, подсолнечник.

Подсолнечник за округлый ярко-желтый цветок называли «солнечным цветком». Впервые в Россию он попал при Петре I из Голландии и долгое время оставался декоративным растением. Крепостной крестьянин графа Шереметева Д. Е. Бокарев при помощи примитивного ручного пресса впервые получил золотистое масло. Позже были открыты другие центры происхождения культурных растений, среди них – Европейско-Сибирский центр, откуда берут начало такие культурные растения, как хрен, люцерна, клевер, хмель.

1. Март. Начинают выращивать рассаду капусты, помидоров, баклажанов, перцев. Почему эти растения высаживают в грунт рассадой, а не семенами?

2. Какие овощные и плодовые культуры выращивают в вашей местности?

3. Какие из технических культур вам знакомы?

4. Какие масличные культуры вы знаете?

1. Какие признаки живых организмов характерны для растений?

2. Весной землю под плодовыми деревьями вскапывают. Зачем это делают?

3. Что произойдет с растением, у которого оборваны листья?

4. Весной и летом люди с прогулки из леса возвращаются с охапками цветов. Почему нельзя рвать цветы в таком количестве?

5. Что нужно делать для того, чтобы сохранить растительные богатства нашей Родины?

6. На какие группы можно разделить культурные растения?

7. Разделите названные культурные растения по группам: подсолнечник, картофель, лен, арахис, огурец, тыква, горох, ячмень, помидор, свекла, яблоня, земляника, смородина, облепиха, грецкий орех, клевер, люцерна, тимофеевка. Занесите их в таблицу.

8. Какие правила сбора лекарственных растений необходимо соблюдать?

9. Известно, что в тенистом лесу не найти растений, которые растут на открытых солнечных участках, а травянистые растения леса не встречаются там, где целый день ярко светит солнце. Почему?

10. Назовите растения Красной книги. Объясните, почему они были туда внесены.

11. Почему ядовитые растения нельзя рвать, нюхать, брать в рот?

Что вы узнали о растениях (самое, самое, самое…)

Признаки растений

• хлорофилл

• фотосинтез (питание)

• дыхание

• рост

• размножение

Разнообразие растений

• одноклеточные

• многоклеточные

• нецветковые

• цветковые

• дикорастущие

• культурные

• лекарственные

• ядовитые

Строение цветковых растений

• корень

• стебель

• лист

• цветок

• плод

• семя

Многообразие культурных растений

• зерновые культуры

• овощные

• плодовые

• технические

• кормовые

Растения Красной книги

• кандык сибирский

• пион степной

• ландыш майский

• первоцвет весенний

• прострел раскрытый (сон-трава)

• башмачок крупноцветный

• ветреница байкальская

Глава 9

Грибы

Грибы – чудесный дар природы. Вы, наверное, не раз собирали их в лесу.

Мир грибов своеобразен. Когда-то ученые спорили: грибы – это растения или животные. Теперь стало ясно, что грибы – представители особого царства. Как устроены грибы, где встречаются, какова их роль в природе, об этом вы узнаете, изучив главу 9.

Но прежде вспомните:

• С какими представителями царства грибов вы знакомы?

§ 42. Разнообразие грибов

Грибы – особая группа живых существ, которая не относится ни к растениям, ни к животным.

Грибы одноклеточные и многоклеточные

С грибами человек встречается часто. Появилась плесень на продуктах, на стене в сыром помещении – это грибы; погибли личинки медоносной пчелы, испортилось яблоко, разрушились красочные слои древних икон или картин – и это их «работа».

Одни грибы – многоклеточные – хорошо видны, например шляпочные. Другие – одноклеточные – незаметны, невидимы глазу человека, о существовании которых узнать можно только по результатам их деятельности или с помощью микроскопа (рис. 100).

Рис. 100. Результаты жизнедеятельности различных грибков, поселившихся на растениях

Одноклеточные и многоклеточные грибы питаются готовыми органическими веществами, поэтому поселяются на растениях, животных или их остатках.

Значение грибов

Одни виды грибов помогают растениям добывать из почвы воду, другие перерабатывают навоз, обогащая почву питательными веществами. Грибы принимают участие в разложении лесной подстилки и превращении ее в питательный слой. Многие животные питаются грибами, использует их в пищу и человек. Кроме того, одноклеточные грибы – дрожжи широко применяются человеком в хлебопечении и виноделии.

Есть целый ряд видов микроскопических грибов, которые вызывают болезни у растений (рис. 100), животных и человека. Некоторые виды грибов, например трутовики, поселяются на деревьях и разрушают их древесину (рис. 101).

Рис. 101. Гриб-трутовик

1. Почему грибы поселяются на растениях, животных или их остатках?

2. Какое значение имеют грибы в природе?

§ 43. Шляпочные грибы

Среди многоклеточных грибов особую группу составляют шляпочные грибы. Это грузди, опята, сыроежки, белые грибы, лисички, рыжики, мухоморы и многие другие (рис. 102).

Рис. 102. Шляпочные грибы

Строение шляпочного гриба

Тело гриба – белые паутинистые нити – грибница – спрятано в земле, а то, что люди кладут в корзину, называется плодовым телом гриба. Его обычно и зовут грибом. Плодовое тело шляпочного гриба состоит из пенька и шляпки. Последние обычно имеют различные окраску и форму. У молодых грибов шляпки выпуклые. Вырастет гриб, и шляпка распрямится, словно зонтик, или станет совсем плоской и даже в виде воронки. Сверху шляпка покрыта кожицей, она и придает окраску грибу.

Растут грибы очень быстро; в среднем их плодовые тела живут десять дней. Грибы любят теплую почву и большую влажность.

Съедобные и ядовитые грибы

Очень многие шляпочные грибы человек использует в пищу (рис. 103). В грибах много белка. Очень хорошо нужно знать ядовитые грибы (рис. 104). Отравление ими часто приводит к смерти. Правда, отравиться можно и съедобным грибом, если он старый, перезревший. Если вы не можете определить, какой это – съедобный или несъедобный гриб, то его лучше не брать.

Рис. 103. Съедобные грибы

Рис. 104. Ядовитые грибы

Среди ядовитых грибов есть грибы-двойники, они очень похожи на съедобные грибы. Собирать их не следует. К ядовитым грибам относятся ложная лисичка, ложный опенок, бледная поганка и др.

Сбор грибов

Собирать грибы в лесу нужно умело. Бывает так, что найдет человек гриб и в поисках других «перекопает» все вокруг. При таком сборе на этом месте уже долго не будут расти грибы, потому что грибница разрывается и плодовые тела не образуются.

Незачем и сбивать грибы на своем пути; если не хотите взять их, то оставьте: они пригодятся лесным зверям и птицам. Хорошее знание грибов необходимо для того, чтобы избежать случаев отравления. Кроме того, оно поможет бережно относиться к дарам природы – грибам.

Памятка сборщику грибов

• Не обламывайте плодовые тела грибов и не срезайте их ножом, так как остающиеся пеньки загнивают, грибница разрушается.

• Лучше всего гриб осторожно выкрутить из грибницы. Образовавшуюся ямку присыпьте листьями или хвоей.

• Не собирайте старые и червивые грибы – в них может быть яд.

• Не срывайте грибы зря: ими питаются многие животные.

1. Почему надо уметь различать грибы-двойники?

2. Почему нельзя разрушать почву при сборе грибов?

3. Почему грибы в лесу нельзя ломать и растаптывать?

4. Рассмотрите рис. 104. Вам знакомы эти грибы? Где вы их встречали? Их нельзя собирать и употреблять в пищу, они ядовиты! Запомните их внешний вид и названия.

5. Объясните значение слов «грибница», «плодовое тело гриба», «грибы-двойники».

Лабораторная работа № 9

Узнавание съедобных и ядовитых грибов

1. Рассмотрите предложенные вам шляпочные грибы и их муляжи (точная копия объекта). Найдите у них шляпку, пенек. Выпишите задание 115 на с. 71 рабочей тетради.

2. Среди выданных вам грибов найдите съедобные, для чего воспользуйтесь рисунком 103 учебника. Какие из этих грибов растут в вашей местности?

Запомните внешний вид съедобных грибов и их названия.

3. Среди выданных муляжей грибов найдите ядовитые, используя рисунок 104 учебника. Какие из этих грибов растут в вашей местности?

Запомните внешний вид ядовитых грибов и их названия. Никогда эти грибы не собирайте!

1. Как вы думаете, откуда произошли названия грибов «подосиновик», «подберезовик», «масленок»? Вдумайтесь в смысл перечисленных названий, и вы сумеете ответить на этот вопрос.

2. Вы слышали о шампиньонах? Где они растут?

3. Почему опята растут на старых, трухлявых пнях?

4. Наполните корзинку грибами. Все ли из этих грибов вы возьмете? Объясните почему.

Что вы узнали о грибах (самое, самое, самое…)

Разнообразие грибов

• одноклеточные

• многоклеточные

• шляпочные

Строение шляпочных грибов

• грибница

• плодовое тело гриба

• шляпка, пенек

Разнообразие шляпочных грибов

• съедобные

• ядовитые

Значение грибов

• в природе

• в жизни человека

Глава 10

Животные – братья наши меньшие

Животные разнообразны и интересны. Их можно встретить повсюду: в почве, воде, воздухе, на поверхности земли. Среди них есть гиганты и карлики, ползающие и прыгающие, плавающие и летающие, дикие и домашние. Со многими из них вы знакомы.

Вспомните:

• Как животные связаны с другими организмами и с неживой природой?

• Какое значение имеют животные в природе?

§ 44. Признаки животных

Велик и разнообразен животный мир. Животные населяют сушу, моря, реки, океаны. Они освоили все среды обитания: наземно-воздушную, водную и почву.

Сходства и различия между животными и растениями

Животные, как и растения, – живые организмы. Как и растения, они имеют клеточное строение, питаются, дышат, растут, размножаются. В этом заключается сходство между растениями и животными. Однако, несмотря на сходство, между ними есть большие различия.

Самое существенное различие – способ питания. Растения, улавливая энергию солнечного света, сами синтезируют питательные органические вещества из углекислого газа и воды. Животные существуют за счет растений и других животных. Есть животные, которые питаются только растительностью, их называют растительноядными; есть такие, которые поедают лишь насекомых, это насекомоядные. Много животных, которые питаются исключительно другими животными; их называют хищными. Нередко встречаются такие животные, которые поедают и растения, и других животных, это всеядные. (Примеры животных из названных групп вы можете привести сами.)

Между животными и растениями отмечаются и другие различия. Оболочка растительной клетки содержит клетчатку – особое вещество, придающее растительным клеткам твердость и постоянную форму. У животных клеток твердая оболочка отсутствует.

Различна и продолжительность роста у растений и животных. Обычно растительные организмы растут всю жизнь. Животные (за исключением некоторых ракообразных, рыб, черепах, крокодилов) растут лишь до тех пор, пока не достигнут определенных размеров.

Почти все животные активно передвигаются, а подавляющее большинство растений (исключение составляют одноклеточные водоросли) находятся в прикрепленном состоянии, хотя могут поворачивать отдельные органы в сторону источника света.

Дикие и домашние животные

Все представленные на рисунке 105 животные относятся к диким. Жизнь диких животных полностью зависит от условий окружающей их среды. Но человек в трудные для животных времена может помочь им выжить (рис. 106).

Рис. 105. Дикие животные

Рис. 106. Помощь диким животным

Есть и такие животные, жизнь которых полностью зависит от человека, так как именно он создает условия для их существования. Таких животных называют домашними. Особое место среди них занимают сельскохозяйственные животные, которых разводят для удовлетворения потребностей человека в пище, одежде.

1. Чем животные отличаются от растений?

2. Из перечисленных ниже животных назовите растительноядных, насекомоядных, хищных и всеядных: лось, сова, ласточка, заяц, рысь, волк, дятел, еж, лиса, божья коровка, щука.

3. Почему волка, медведя, лося, зайца относят к диким животным?

4. Каких животных человек одомашнил? Назовите их.

5. Приведите примеры сельскохозяйственных животных.

§ 45. Условия жизни и многообразие диких животных

Условия жизни диких животных

Животные на Земле обитают в разных природных зонах. Каждая зона характеризуется определенными условиями, т. е. факторами неживой природы, к которым животные на протяжении длительного времени приспособились.

Рис. 107. Животные тундры

Если, к примеру, животное, обитающее в тундре (рис. 107), поместить в другую природную среду, скажем, в степь, то переселенное животное просто не сможет там жить. Для тундры характерны низкие температуры, достаточное количество влаги, очень продолжительная зима, короткое лето и другие факторы. Для степи природные факторы совсем другие: умеренная температура, недостаточность влаги, пыльные бури, короткая малоснежная зима. В соответствии с факторами неживой природы в этих зонах различен и растительный покров, который является пищей для многих животных.

Вот почему, приспособившись к жизни в одной природной зоне, дикие животные с большим трудом привыкают жить в других условиях и чаще всего погибают.

Где бы ни жили животные, им нужны определенные условия: пища, воздух, вода, оптимальная температура внешней среды.

Многообразие диких животных

Животные (как и другие живые организмы) изменяются, приспосабливаясь к конкретным особенностям среды обитания. В результате приспособления животных к различным условиям жизни, они приобрели огромное многообразие (см. рис. 105).

Среди животных, как и среди растений, есть и одноклеточные и многоклеточные организмы. Одноклеточных животных трудно отличить от одноклеточных растений (этому вы научитесь в старших классах). Сейчас же вы должны запомнить, что в клетке животных организмов отсутствует хлорофилл, который есть в растительной клетке.

Многие одноклеточные животные живут в воде и все необходимое для жизни берут из среды своего обитания: кислород для дыхания, пищу (рис. 108).

Рис. 108. Одноклеточные животные

Многоклеточные животные, в зависимости от наличия или отсутствия у них позвоночника, делятся на позвоночных и беспозвоночных (рис. 109).

Рис. 109. Беспозвоночные и позвоночные животные

Среди животных, в том числе и на территории нашей страны, можно встретить ядовитых. Среди них немало таких, которые представляют опасность для человека, домашних и сельскохозяйственных животных. Это шершень обыкновенный, морской кот, или хвостокол, жаба обыкновенная (серая), краснобрюхая жерлянка, гадюка обыкновенная, щитомордник обыкновенный и др. (рис. 110).

Рис. 110. С этими животными обращайтесь осторожно. Они ядовиты!

Яд каждого из них по-своему влияет на человека. Так, на месте укуса щитомордника возникает резкая боль, появляется отек. Выздоровление наступает через 5–7 дней. Серая жаба больше опасна для домашних животных, но если жабий яд случайно попадет на слизистую рта или глаз человека, то он вызовет ее воспаление, сопровождающееся сильной болью. Пораженные места необходимо тщательно промыть кипяченой водой. Укусы шершня вызывают боль, отек, общее недомогание, повышение температуры, головную боль. В подобных случаях необходима медицинская помощь.

Дикие животные встречаются во всех средах обитания. Очень разнообразны животные, заселяющие водоемы. Здесь встречаются и позвоночные, и беспозвоночные: рыбы, раки, насекомые, улитки, птицы, есть и млекопитающие. Из млекопитающих в воде живут моржи, тюлени, киты, дельфины и др. (рис. 111). Они хорошо приспособились к жизни в водной среде: у них обтекаемая продолговатая форма тела, передвигаются в воде с помощью плавников или ласт.

Рис. 111. Животные – обитатели водоемов

Все водоплавающие птицы отличаются характерным строением клюва, приспособленного добывать пищу из воды, и лап – между пальцами натянута перепонка, которая помогает птицам плавать (например, гуси, утки, лебеди).

Животные, обитающие в почве, как правило, слепые, но очень хорошо различают запахи, что помогает им находить пищу. Дышат они кислородом атмосферного воздуха.

К определенным природным условиям приспособились и животные, освоившие воздушную среду (например, бабочки, жуки, летучие мыши).

1. Можно ли удава встретить в тайге? Ответ поясните.

2. Может ли дождевой червь жить в озере? Ответ обоснуйте.

3. Заполните таблицу.

4. Какие ядовитые животные живут в вашей местности? С помощью дополнительной литературы составьте рассказы о местных ядовитых животных и сделайте небольшие сообщения о них на уроке.

§ 46. Значение диких животных и их охрана

Значение животных в природе

Многие насекомые опыляют растения и тем самым способствуют их размножению. Мелкие животные, дождевые черви, муравьи в процессе передвижения вносят в землю остатки растений и животных, чем способствуют образованию перегноя.

Через норки и ходы животных, живущих в земле, в почву поступает воздух, который используется корнями растений для дыхания.

Некоторые животные освобождают землю от трупов животных, тем самым выполняют роль санитаров. Они есть, например, среди зверей (гиена, шакал) и птиц (грифы, сипы).

Значение животных для человека

Жизнь наших далеких предков зависела от охоты и рыболовства. Дикие звери, птицы, рыбы составляли пищу человека; из шкур убитых зверей изготавливалась одежда, из костей – ножи, иглы, наконечники копий.

В наши дни жизнь человека также во многом связана с животными. По-прежнему животные поставляют ему пищу, сырье для промышленности. Наблюдения за животными помогают ученым познавать тайны природы. Кроме того, огромное удовольствие получает человек от общения с ласковыми преданными «братьями нашими меньшими».

Их нужно спасти

К сожалению, численность диких животных быстро снижается. Одни из них стали редкостью, другие уже исчезли с лица Земли. Уничтожены такие животные, как дикий бык – тур, дикая лошадь – тарпан, туранский тигр, стеллерова корова и др. (рис. 112).

Рис. 112. Стеллерова корова. К сожалению, видеть ее мы можем только на рисунке

Хищническим промыслом до сих пор истребляются многие дикие животные. Их численность сокращается еще и потому, что животные оказываются в трудных условиях существования в результате вырубки лесов, расширения посевных площадей, строительства гидростанций и т. д.

На страницы Красной книги попали сотни видов диких животных (рис. 113).

Рис. 113. Животные, занесенные в Красную книгу

Вот светлая бабочка аполлон. Она очень привлекает коллекционеров. Это ведет к постоянному ее истреблению.

Байкальский осетр – ценная озерно-речная рыба, достигающая крупных размеров (от 8 до 30 кг), мясо которой обладает прекрасными вкусовыми качествами.

С 1947 г. и по настоящее время лов осетра в Байкале запрещен. Но запасы его восстанавливаются очень медленно, так как он поздно созревает и не каждый год выметывает икру.

Одна из красивейших хищных кошек нашей страны – снежный барс. Это животное крупное, но очень изящное: тело удлиненное, гибкое, ноги короткие и крепкие. Очень красивый мех: пышный, мягкий, шелковистый, дымчато-серый в больших темных кольцевых пятнах. Предполагается, что снежный барс сохранился в высокогорьях Саянского хребта.

Белый журавль, или стерх, – крупная красивая птица, гнездится в тундре Восточной Якутии, где много озер. В гнездо откладывает всего 2 яйца; насиживают попеременно обе птицы из пары. К середине лета появляются птенцы.

Меры охраны диких животных

Красная книга предупреждает нас об опасности исчезновения целого ряда животных. Нужны срочные меры по их охране. Например, необходимо установить строгие сроки и правила охоты. На редких животных охота вообще запрещена. Ценных пушных зверей давно разводят на специальных зверофермах, в питомниках.

Для охраны и размножения ценных животных и растений созданы заповедники. Заповедник – это форма охраны природных участков. В них запрещена всякая хозяйственная деятельность: рубка леса, добыча полезных ископаемых, сенокошение, сбор растений, выпас животных, строительство и т. д.

Многие виды редких животных и растений были спасены от истребления именно благодаря заповедникам. Так, восстановили свою численность зубр, кулан, тигр, пятнистый олень, марал (рис. 114). Такие птицы, как фламинго, турач, цапля белая, султанка и многие другие, также сохранились благодаря заповедникам.

Рис. 114. Зубр и кулан

Нашим государством изданы законы и постановления об охране воздуха, воды, полезных ископаемых, почвы, растений, животных.

Человек должен научиться беречь природу. Вы с друзьями можете сделать очень много полезных дел, нужно только любить природу и помнить, что вы сами – ее частица.

1. На конвертах и наклейках спичечных коробков иногда печатают призыв: «Охраняйте полезных животных и птиц». Какая ошибка допущена в этом выражении?

2. Одни считают воробья полезной, а другие – вредной птицей. Объясните, почему появилось такое противоречие.

3. Что можете сделать вы со своими друзьями, чтобы помочь диким животным и растениям?

Лабораторная работа № 10

Узнавание животных своей местности

1. Рассмотрите выданный вам набор коллекций, чучел, рисунков, муляжей, влажных препаратов животных и прочитайте их названия.

2. Выберите животных, обитающих в вашей местности. Какие из них находятся в опасности и нуждаются в охране? Есть ли среди них ядовитые?

3. Из животных своей местности по желанию опишите 2–3 животных по плану:

1) название животного;

2) среда обитания;

3) внешний вид;

4) чем питается;

5) поведение.

4. Сделайте вывод: в каких отношениях находится описываемое вами животное с факторами неживой и живой природы.

§ 47. Домашние животные

Из всех домашних животных особенно большое значение имеют сельскохозяйственные животные. Они составляют основу животноводства. К ним относятся: крупный рогатый скот (коровы), овцы, свиньи, лошади и др. (рис. 115). Их разводят для получения, прежде всего, сельскохозяйственной продукции: мяса, молока, шерсти.

Рис. 115. Сельскохозяйственные животные

Животноводство – одна из основных отраслей сельского хозяйства, которая занимается разведением сельскохозяйственных животных для производства животноводческой продукции. Эта отрасль сельского хозяйства обеспечивает население продуктами питания (молоко, мясо, сало, яйца, мед и др.), а промышленность – сырьем (шерсть, кожа, мех, пух, перо и др.).

Специалисты животноводства занимаются разведением животных, предназначенных для перевозки тяжестей (лошади, волы, ослы, верблюды, олени и др.).

Из продуктов и отходов животноводства получают некоторые лекарства, ценное органическое удобрение (навоз).

Животноводство включает в себя многие отрасли: скотоводство, свиноводство, овцеводство, птицеводство, рыбоводство, пчеловодство и др. Оно тесно связано с растениеводством, которое обеспечивает домашних животных основными кормами.

Немного истории. Приручение и одомашнивание животных началось 10 000—15 000 лет назад. В тот период человек от охоты переходил к оседлому образу жизни, собирательству и земледелию. Люди, вооруженные камнями, палками, охотились целыми племенами на диких животных, нередко загоняя их в пещеры. Легче было отловить слабых, молодых животных, отбившихся от своих родителей. Человек подкармливал таких животных, защищал их от хищников, доращивал до взрослого состояния. И в результате получал надежный источник пищи, ее запас.

К стоянкам древнего человека подходили близко волки и шакалы, на них велась охота. Случалось, что волчата, взятые из логова волчицы, привыкали к человеку и продолжали жить у его стойбищ. Нередко выращенные животные следовали за человеком, идущим на охоту.

Нелегок был труд людей в приручении диких животных. В домашних условиях когда-то содержали антилоп, гепардов, журавлей, крокодилов и др.

Рис. 116. Европейский тур. Корова холмогорской породы

Предками домашних коров были дикие быки – туры (рис. 116). Они обеспечивали людей мясом, молоком, шкурами. Иметь этих животных около своего жилища было очень удобно. Человек их кормил, ухаживал за ними, и они постепенно изменялись.

Ближайший родственник домашней свиньи – дикий кабан; предками домашних овец считают диких баранов – муфлонов и архаров.

Домашних кур начали разводить 4000 лет назад. За это время они стали очень сильно отличаться от своих родоначальников – диких кур. Современные куры несут яйца почти ежедневно, в то время как их предки откладывали яйца один раз, реже 2 раза, в год – от 4 до 13 штук.

1. Почему считают, что кошки, куры, собаки, коровы, свиньи, овцы – домашние животные?

2. Можно ли кур, индюков, гусей, овец назвать сельскохозяйственными животными? Ответ обоснуйте.

3. Что такое животноводство?

4. Какие отрасли животноводства вы знаете? Чем каждая из них занимается?

5. Рассмотрите рисунок 116. Сравните тура и домашнюю корову. Чем они отличаются? Как вы думаете, почему человек заинтересовался туром?

§ 48. Связи живого и неживого

Вы много узнали о природе и, конечно, обратили внимание на то, что между живой и неживой природой существует тесная связь. Живые существа не могут жить без воздуха, воды, солнца и его тепла. Из неживой природы они берут все необходимое для своей жизни.

В свою очередь, и живые существа влияют на неживое. Так, зеленые растения благодаря фотосинтезу насыщают атмосферу кислородом и очищают ее от углекислого газа. Воздух, которым дышим мы и все живые существа, создан зелеными растениями.

Пищевая связь

Органические вещества, образованные зелеными растениями, используют не только сами растения, но и другие живые существа. Рассмотрим это на примере.

Мы с вами в сосновом бору. Присмотримся к коре сосны. В ней есть ходы, которые проедает жук-короед: он питается корой сосны. Дятел твердым клювом долбит кору, длинным языком достает жуков-короедов, которыми питается.

Иначе говоря, существует пищевая связь, которую ученые назвали цепь питания: сосна → жук-короед → дятел. В этой пищевой цепочке на первом месте стоит растение (сосна), второе место занимает растительноядный организм (жук-короед), на третьем месте животное, которое питается растительноядным животным (дятел).

Другой пример: кузнечик питается растительностью. Кузнечиков поедают ящерицы, а последние являются пищей ястребов (рис. 117). Таким образом, и здесь возникла цепь питания: растения → кузнечик → ящерица → ястреб.

Рис. 117. Пример пищевой цепи

Каждый организм в пищевой цепи занимает определенное звено и обеспечивает жизнь другим живым существам. Цепи питания начинаются с растений. Это первое звено в цепи; второе звено – растительноядные животные; третье – насекомоядные животные или хищные.

В природе существует огромное множество пищевых связей: простых, с которыми вы познакомились, и сложных, в которых участвует очень много различных организмов (рис. 118).

Рис. 118. Сложные пищевые связи

Теперь ясно, почему природа представляет собой единое целое, в котором между растениями, животными, грибами, микробами, человеком и окружающей средой происходит обмен веществом и энергией. Происходит он в процессе фотосинтеза растений, дыхания живых организмов и разнообразных пищевых связей.

1. Вспомните, как связаны с неживой природой живые существа: растения, животные, человек. Пользуясь рисунком 118, составьте все возможные цепи питания. Выделите животных, которые связаны с сосной напрямую и косвенно.

2. Как вы думаете, почему цепь питания начинается с растения?

3. Подумайте, почему хищники не могут быть во втором звене цепи питания.

1. В чем сходства и различия между растениями и животными?

2. Чем позвоночные животные отличаются от беспозвоночных? Назовите представителей и тех и других.

3. Как приспособились животные к жизни в воде, почве, воздухе, на земле?

4. Как расселились животные на планете? Почему белый медведь может жить только на севере, а бурый – в средней полосе России?

5. Каких животных, занесенных в Красную книгу, вы знаете? Почему они попали на ее страницы?

6. Как можно спасти диких животных?

7. С какой целью человек разводит сельскохозяйственных животных?

8. Как вы понимаете выражение «природа едина»?

Что вы узнали о животных (самое, самое, самое…)

Признаки животных

• питание

• дыхание

• рост

• размножение

Разнообразие животных

• одноклеточные

• многоклеточные

• беспозвоночные

• позвоночные

• дикие

• домашние

• сельскохозяйственные

Среда обитания диких животных

• воздушная

• наземная

• водно-наземная

• водная

Значение животных

• в природе

• в жизни человека

• в животноводстве

Отрасли животноводства

• скотоводство

• свиноводство

• овцеводство

• птицеводство

• рыбоводство

• пчеловодство

Животные Красной книги

• зубр

• калан

• снежный барс

• дрофа-красотка

• краснозобая казарка

• журавль-стерх

• байкальский осетр

• бабочка-аполлон

Взаимосвязь неживого и живого в природе

• неживая природа и растения

• неживая природа и животные

• растения и животные

• пищевые цепи

• пищевые сети

Глава 11

Человек. Его здоровье и безопасность жизни

Человек – часть природы, ее высшее создание.

В начальной школе вы уже многое узнали о строении человека, его жизнедеятельности, о влиянии факторов среды на состояние человека и его здоровье. На страницах этой главы мы порассуждаем о том, как можно сохранить здоровье человека.

Но для этого нужно вспомнить:

• Из каких органов состоит организм человека?

• Какую работу в организме человека выполняет каждый орган?

• Какие биологические явления характерны для организма человека?

§ 49. Человек и окружающая среда

Человек относится к царству животных, но отличается от них способностью мыслить, говорить, трудиться. Благодаря этим его способностям на планете Земля появились города, заводы, фабрики, сады и поля, автотранспорт и дороги, развиваются производства, науки, искусство и многое другое.

Как и всякий другой живой организм, человеческий организм обладает такими свойствами, как дыхание, питание, рост, развитие, размножение, старение.

Организм человека состоит из органов. Посмотрите на рисунок 119 и назовите известные вам органы нашего организма.

Рис. 119. Организм человека состоит из органов

Вы уже знаете, что каждый орган человека выполняет определенную работу. В то же время полное осуществление сложной функции (работы) обеспечивается слаженной работой нескольких органов. Например, сердце и кровеносные сосуды обеспечивают передвижение крови по организму, а ротовая полость, пищевод, желудок, кишечник – переваривание пищи. Такие органы образуют систему органов. В организме человека их несколько: опорно-двигательная, кровеносная, дыхательная, пищеварительная, нервная, выделительная и др. Следовательно, организм человека состоит из систем органов.

Человек живет в определенной среде обитания – наземной, с которой он тесно связан.

Среда обитания человека представляет собой сочетание разнообразных факторов, которые можно разделить на три группы: физические, химические и биологические. К физическим относят температуру, влажность, атмосферное давление, солнечное излучение и др. К химическим факторам относят вещества, входящие в состав воды, воздуха, почвы, а также примеси, встречающиеся в воде, почве, воздухе. К биологическим факторам среды относят окружающие человека живые существа.

Воздействие физических, химических и биологических факторов среды на организм человека различно.

Здоровье человека во многом зависит от умения правильно вести себя в разных условиях, контролировать степень воздействия факторов внешней среды на организм. Например, если долго лежать под жаркими лучами солнца, то можно получить ожоги, солнечный или тепловой удары. В гололед, не соблюдая осторожности, – такие травмы, как растяжение сухожилий, вывихи, переломы костей. А в сильные морозы – обморозить щеки, нос, руки, ноги. Если человек неаккуратно обращается с острыми предметами, то может пораниться.

Для того чтобы оценить уровень своего физического развития, каждому школьнику полезно знать средние показатели развития организма своего возраста, которые помещены в таблицу.

Показатели нормального развития организма учащихся 11–13 лет

1. Объясните значение слов «системы органов», «среда обитания человека», «физические, химические, биологические факторы среды обитания человека», «травмы», «функция».

2. Есть ли рядом с вашей школой предприятия, мусорные свалки, древесные насаждения? Какие факторы школьного окружения вредны для здоровья, а какие – полезны? Составьте проект благоприятного для сохранения здоровья расположения школы.

Лабораторная работа № 11

Определение показателей развития своего организма (работа выполняется в парах)

1. Распределите между собой роли: испытуемый и исследователь.

2. Измерьте рост испытуемого. Для этого испытуемый становится к стене так, чтобы его затылок, лопатки и пятки прикасались к ней. Исследователь кладет линейку или лист картона на голову испытуемого так, чтобы ее край касался стены, и карандашом делает на ней отметку.

Испытуемый отходит от стены, а исследователь измеряет расстояние от пола до отметки на стене в сантиметрах. Это будет рост испытуемого, который заносится в следующую таблицу.

3. Измерьте вес испытуемого. Исследователь измеряет вес испытуемого с помощью напольных весов. Показатель заносится в таблицу.

4. Измерьте пульс испытуемого. Исследователь отсчитывает время с помощью секундомера. Испытуемый по сигналу исследователя подсчитывает свой пульс в течение 1 мин. Показатель заносится в таблицу.

5. Измерьте температуру тела испытуемого. Испытуемый с помощью медицинского термометра измеряет температуру своего тела. Данные заносятся в таблицу.

6. Поменяйтесь между собой ролями и вновь проделайте все задания.

7. Сравните полученные показатели с показателями нормального развития организма учащихся 11–13 лет, помещенными в таблице § 49 учебника, и сделайте вывод о состоянии развития своего организма: в норме, выше нормы, ниже нормы.

§ 50. Как беречь свое здоровье и жизнь?

Вы уже знаете, что во многом здоровье человека и его жизнь зависят от него самого. Но как помочь себе в разных неблагоприятных ситуациях? Познакомимся с некоторыми правилами поведения и приемами оказания первой помощи.

Например, для оказания первой помощи при тепловом и солнечном ударах пострадавшего необходимо осторожно перенести в прохладное место, уложить его на спину, приподнять немного голову, расстегнуть одежду. Чтобы увеличить отдачу телом тепла, на лоб и область сердца надо положить смоченную прохладной водой ткань. Полезно дать выпить холодную воду или крепкий холодный чай. После этого обратиться за помощью к врачу.

В сильный мороз может наступить обморожение щек, носа, ушей. Первые признаки обморожения – резкое побеление пораженного холодом места и потеря чувствительности. При таких явлениях следует осторожно, чтобы не повредить кожу, растереть рукой обмороженный участок до нормальной чувствительности и обычного цвета. Если этого добиться не удалось, необходимо побыстрее вернуться в теплое помещение. Если цвет обмороженного участка стал темным, а чувствительность не восстановилась – следует обратиться к врачу.

При ожогах главное – предупредить проникновение через пораженный участок тела болезнетворных бактерий. При небольших ожогах, когда наблюдаются покраснение, припухлость, болезненность, обожженное место следует подержать под струей холодной воды. При более сильных ожогах, когда образуются волдыри, на больное место лучше всего наложить повязку с дезинфицирующим веществом (стрептоцидная мазь или синтомициновая эмульсия) и после этого обратиться за медицинской помощью.

А как вести себя во время грозы? Если вас застала гроза, будьте предельно осторожны. Не оставайтесь на возвышенных местах, в стогах сена, под одиночными деревьями и около металлических построек. Нельзя находиться близко от костра. Пламя и горячий дым – проводники электричества. Нельзя находиться в воде и во влажных низких местах (рис. 120). Хорошие убежища во время грозы – густой лес, пещеры, а также подножия холмов и скал.

Рис. 120. Во время грозы нельзя находиться в воде и низких местах; разряд молнии, проходя через дерево, может нанести человеку, находящемуся под ним, смертельный удар. Опасной считается зона диаметром 10–15 м.

Вы любите бегать, прыгать. Иногда это приводит к травмам – чаще ушибам, растяжениям связок, а бывает и к переломам.

Как можно помочь себе и товарищу в этих случаях?

При ушибе появляются боль, кровоподтек и припухлость в результате отека ткани. На ушибленное место надо положить кусок мягкой материи, смоченной в холодной воде, или лед (холод суживает кровеносные сосуды и уменьшает приток крови). Через 30–40 мин наложить на это место давящую повязку для уменьшения припухлости. Повязку держать до исчезновения болезненности при прикосновении (рис. 121).

Рис. 121. Оказание помощи при ушибах и растяжениях

При растяжении связок в суставах к поврежденному месту следует приложить холод (как показано выше), а затем туго перебинтовать сустав для обеспечения его неподвижности, после чего обратиться к врачу (рис. 121).

При переломах необходимо придать неподвижность кости в месте перелома, для чего наложить шины (дощечка, палка и др.). По длине шина должна захватывать оба ближайших к месту перелома сустава и хорошо прилегать к конечности с боков. Шину накладывают поверх одежды или подкладывают под нее мягкую ткань (рис. 122).

Рис. 122. Наложение шины при переломах

При повреждении кровеносных сосудов – артерии, вен, капилляров – наблюдается кровотечение. При артериальном кровотечении кровь алая и вытекает пульсирующей струей, а при повреждении крупного сосуда – фонтаном. При венозном – темная и вытекает сплошной струей. При капиллярном – кровь вытекает редкими каплями или медленно расплывающимся пятном. Вам трудно будет остановить артериальное кровотечение, поэтому на помощь нужно позвать взрослых. Первая помощь при капиллярных и венозных кровотечениях состоит в обработке кожи вокруг раны настойкой йода, закрытии ее чистой марлевой салфеткой и наложении давящей повязки. Сдавливая стенки сосудов, повязка помогает быстрому образованию сгустка крови и остановке кровотечения (рис. 123).

Рис. 123. Остановка венозного кровотечения

1. Составьте план своих действий при грозе с молнией.

2. Какую помощь вы сможете оказать своему товарищу при ушибе головы?

Лабораторная работа № 12

Овладение простейшими способами оказания первой помощи при ушибах (работа в парах)

1. Распределите роли: «пострадавший» и «оказывающий помощь».

2. Выберите предполагаемое место ушиба у «пострадавшего», например на лбу.

3. Возьмите мягкую тряпочку и намочите ее в холодной воде. Можно использовать также полиэтиленовый пакет с небольшим количеством холодной воды или снега.

4. Положите мокрую тряпочку (или пакет с водой) на ушибленное место.

5. Снимите охлаждающую тряпочку (или пакет с водой). Наложите на ушибленное место давящую повязку (помните, что в реальной ситуации делать это нужно через 30–40 мин после того, как приложили «холод»). Плотно забинтуйте лоб, наматывая бинт вокруг головы.

6. Поменяйтесь ролями. Все операции проделайте еще раз.

Лабораторная работа № 13

Овладение простейшими способами оказания первой помощи при растяжении связок (работа в парах)

1. Распределите роли: «пострадавший» и «оказывающий помощь».

2. Определите предполагаемое место растяжения связок у «пострадавшего», например в голеностопном суставе.

3. Освободите конечность от обуви.

4. Приложите к поврежденному месту холод (как указано выше).

5. Туго перебинтуйте сустав, как показано на рисунке.

6. Поменяйтесь ролями. Все операции проделайте еще раз.

Лабораторная работа № 14

Овладение простейшими способами оказания первой помощи при капиллярном и венозном кровотечении (работа в парах)

1. Распределите роли: «пострадавший» и «оказывающий помощь».

2. Представьте, что у «пострадавшего» на плечевом отделе верхней конечности обнаружено капиллярное кровотечение. По каким признакам вы бы его распознали?

3. Окажите «пострадавшему» помощь: обработайте кожу вокруг предполагаемой ранки настойкой йода, закройте ее марлей или ватой и прижмите пальцем.

4. Представьте, что у «пострадавшего» венозное кровотечение. По каким признакам вы бы его распознали?

5. Окажите «пострадавшему» помощь: обработайте вокруг предполагаемой ранки настойкой йода, закройте ее чистой марлевой салфеткой. Наложите на поврежденное место давящую повязку (плотно забинтуйте, как показано на рисунке 123).

6. Поменяйтесь ролями. Все операции проделайте еще раз.

§ 51. Вредные привычки и их предупреждение

Вредные привычки

Чтобы знать, как уберечь себя от вредных привычек, необходимо сначала выяснить, что это такое.

Вредная привычка – это систематическая деятельность человека, приносящая вред его собственному здоровью и здоровью окружающих.

К вредным привычкам относят несоблюдение режима дня, курение, употребление алкоголя, наркотиков, невыполнение правил личной и общественной гигиены. Какой вред наносят здоровью такие привычки? Например, курение. Как известно, в табаке находится вещество никотин – прозрачная маслянистая жидкость со жгучим вкусом, который и ощущают курильщики. Никотин – это чрезвычайно сильный яд, действующий на нервную систему, пищеварение, а также на дыхательную и кровеносную системы. Был поставлен такой опыт: на тело курящего приложили несколько пиявок (эти животные сосут кровь). После того как человек выкурил первую папиросу, у пиявок начались судороги и они отвалились. Это говорит о том, что никотин проник в кровь курящего человека, а оттуда – в организм пиявок и вызвал их гибель.

Ученые установили, что вредное воздействие курения на органы дыхания также связано с действием веществ, входящих в табачный дым. Они ухудшают насыщение крови кислородом, вызывают хроническое воспаление дыхательных путей, застой грязно-серой мокроты в них, что приводит к появлению у курильщика характерного непроходящего кашля. Курящие в 10–30 раз чаще заболевают раком легких, чем некурящие. Поэтому, прежде чем закурить, подумайте, чем это может для вас обернуться.

Другая вредная привычка – употребление алкоголя. Алкоголь – это наркотическое вещество (в переводе с греческого «наркотикос» означает приводящий в оцепенение, одурманивающий), которое вначале вызывает возбуждение, а затем угнетение нервной системы. Многократное принятие алкоголя вызывает привыкание к нему организма, у человека возникает болезненная потребность в алкоголе. У него снижается работоспособность, дрожат конечности, возникает боль в разных частях тела, а нервные клетки перерождаются и затем погибают. Алкоголик становится агрессивным и часто опасен для окружающих. Такого человека нужно лечить.

Еще более страшная привычка – употребление наркотиков, ведущая к развитию болезни – наркомании.

Наркомания – это психическое заболевание, сопровождающееся стремлением человека к постоянному употреблению наркотиков с целью привести себя в одурманенное состояние. Под влиянием наркотиков человек испытывает состояние особой бодрости, прилив сил, улучшение настроения, при этом он отключается от реальности. При повторении приема наркотиков у человека постепенно развивается болезненное стремление испытывать это состояние вновь и вновь. Поэтому вся жизнь наркомана становится безумной погоней за наркотическими веществами. Наркотические вещества ядовиты, они постепенно отравляют организм, истощают его, что приводит к смерти.

Предупреждение вредных привычек

Как появляются вредные привычки в вашем возрасте? Причинами начала курения, употребления наркотиков и алкоголя могут быть любопытство, подражание взрослым, стремление показать свою самостоятельность, независимость. Так и появляется вредная привычка, от которой бывает трудно избавиться. Лучше всего вредную привычку предупредить, не допустить ее появления. Для этого нужно, прежде всего, хорошо знать ее последствия, к чему она может привести, чем эта привычка грозит состоянию вашего здоровья и здоровью окружающих. Знания помогают человеку избежать разных ошибок.

1. Что называют вредной привычкой?

2. Почему вредно курить, употреблять спиртные напитки и наркотики?

3. Как можно предупредить вредные привычки?

4. Проанализируйте свои привычки. Какие из них можно назвать вредными? Почему вы их называете вредными? Постарайтесь от них избавиться, проявите силу воли.

5. Составьте примерный распорядок дня, сохраняющий ваше здоровье.

1. Понаблюдайте за состоянием вашего организма после употребления крепкого чая. Как изменился пульс? Почему крепкий чай рекомендуют пить только утром?

2. Какие привычки следует считать вредными? Почему?

3. Почему вредно находиться в одном помещении с курильщиком?

4. Что такое наркомания?

5. Проведите следующие измерения:

а) подсчитайте количество ударов сердца (пульс) в течение 1 мин в спокойном состоянии, лежа в постели. Запишите показатель. Сделайте несколько любых физических упражнений (20 приседаний), после чего еще раз подсчитайте пульс в течение 1 мин. Полученные данные сравните с предыдущими. На основании подсчетов сделайте вывод: как влияют физические упражнения на работу сердца.

б) в состоянии покоя (сидя на стуле) подсчитайте количество спокойных вдохов в течение 1 мин, показатель запишите. Сделайте несколько любых физических упражнений (20 приседаний), после чего еще раз подсчитайте количество вдохов и выдохов в 1 мин. Сравните полученные данные с предыдущими и сделайте вывод о влиянии физических упражнений на частоту вдохов и выдохов.

Что вы узнали о строении, образе жизни и сохранении здоровья человека (самое, самое, самое…)

Признаки организма

• питание

• дыхание рост

• развитие

• размножение

• старение

Строение организма

• органы

• системы органов

• опорно-двигательная

• дыхательная

• кровеносная

• пищеварительная

• выделительная

• нервная

• размножения

• органов чувств

Факторы среды обитания человека

• физические

• химические

• биологические

Образ жизни

• режим питания

• подвижность

• режим труда

• режим отдыха

• вредные привычки

Вредные привычки человека

• несоблюдение гигиены

• курение

• употребление спиртных напитков

• употребление наркотиков

• правила предупреждения вредных привычек

Правила оказания доврачебной помощи пострадавшим

• при ожогах, солнечном или тепловом ударах, растяжении сухожилий, вывихах, переломах, ушибах, обморожении, кровотечении

Content

В. М. Пакулова, Н. В. Иванова
Природоведение. Природа. Неживая и живая. 5 класс

Дорогие друзья!

Введение

Как изучают природу

Глава 1 Вселенная

§ 1. Звезды на небе

§ 2. Земля – наш дом

§ 3. Оболочки Земли

§ 4. Луна – естественный спутник Земли

§ 5. Солнце. Солнечная система

Глава 2 Строение и свойства вещества

§ 6. Тела и вещества

§ 7. Свойства твердых тел, жидкостей и газов

§ 8. Вещества и смеси

§ 9. Молекулы. Атомы. Элементы

§ 10. Движение частиц вещества

§ 11. Взаимодействие частиц

§ 12. Разнообразие веществ

§ 13. Явления природы. Физические явления

§ 14. Химические явления. Горение

§ 15. Окисление

Глава 3 Воздух

§ 16. Воздух – смесь газов

§ 17. Свойства воздуха

§ 18. Вес воздуха и атмосферное давление

§ 19. Изменение давления воздуха с высотой

§ 20. Погода и ее предсказание

Глава 4 Вода

§ 21. Три состояния воды

§ 22. Тепловое расширение воды

§ 23. Вода – растворитель. Работа воды в природе

Глава 5 Горные породы

§ 24. Внутреннее строение Земли. Горные породы

§ 25. Разрушение горных пород

§ 26. Полезные ископаемые. Металлы

Глава 6 Почва – особое тело Земли

§ 27. Образование почв и их разнообразие

§ 28. Состав и свойства почвы

§ 29. Уход за почвой

§ 30. Влияние растений на почву

§ 31. Разрушение почв

Глава 7 Организмы

§ 32. Организм и его свойства

§ 33. Где живут организмы?

§ 34. Увеличительные приборы

§ 35. Строение организмов

Глава 8 Растения – посредники между небом и Землей

§ 36. Признаки растений

§ 37. Разнообразие растительного мира

§ 38. Строение цветковых растений

§ 39. Места обитания дикорастущих растений. «Зеленая аптека»

§ 40. Красная книга растений

§ 41. Многообразие культурных растений

Глава 9 Грибы

§ 42. Разнообразие грибов

§ 43. Шляпочные грибы

Глава 10 Животные – братья наши меньшие

§ 44. Признаки животных

§ 45. Условия жизни и многообразие диких животных

§ 46. Значение диких животных и их охрана

§ 47. Домашние животные

§ 48. Связи живого и неживого

Глава 11 Человек. Его здоровье и безопасность жизни

§ 49. Человек и окружающая среда

§ 50. Как беречь свое здоровье и жизнь?

§ 51. Вредные привычки и их предупреждение