Projekt okładki i stron tytułowych Bartosz Dobrowolski, CzynneStudio.pl

Źródła grafik na okładce: Shutterstock/KUCO, Bojanovic, pale62, Woodhouse, La puma, Solomatina Julia, NadzeyaShanchuk,  KostanPROFF, AveNa

Wydawca Katarzyna Włodarczyk-Gil

Koordynator ds. redakcji Renata Ziółkowska

Redaktor Beata Tarnowska

Koordynator produkcji Mariola Grzywacka

Projekt graficzny wnętrza Bartosz Dobrowolski

Skład wersji elektronicznej na zlecenie Wydawnictwa Naukowego PWN: Marcin Kapusta / konwersja.virtualo.pl

Źródła ilustracji: Marta Alicja Trzeciak; Michał Karmelita s. 26, 27, 28, 143, 144, 147, 148, 151, 152, 153, 154; Alinea s.63, 68, 91, 101, 109, 108, 129, 133, 145; Agnieszka Sierakowska s. 37, 79, 83, 139; 123rf/ Lee Chee Keong s. 41, Vasiliy Vishnevskiy s. 57 p, olan s. 57 l, Christian Mueller s. 127, Denys Kuvaiev s. 136; Shutterstock/Tony Campbel s. 169 l, Ermolaev Alexander s. 169 p; Bruce Blaus s. 25; Rob Hille s. 67; Grook Da Oger s. 90; I likE plants! s. 98; André Karwath s. 99; Donald Hobern s. 105; Ed Hoskins s. 110; Ellen Levy Finch s. 127 l; Luis Fernández García s. 156; Manuel M. Vicente s. 161; CillanXC – Wikimedia s. 164 l.

Książka, którą nabyłeś, jest dziełem twórcy i wydawcy. Prosimy, abyś przestrzegał praw, jakie im przysługują. Jej zawartość możesz udostępnić nieodpłatnie osobom bliskim lub osobiście znanym. Ale nie publikuj jej w internecie. Jeśli cytujesz jej fragmenty, nie zmieniaj ich treści i koniecznie zaznacz, czyje to dzieło. A kopiując jej część, rób to jedynie na użytek osobisty.

Szanujmy cudzą własność i prawo

Więcej na www.legalnakultura.pl

Polska Izba Książki

Copyright © by Wydawnictwo Naukowe PWN SA

Warszawa 2018

eBook został przygotowany na podstawie wydania papierowego z 2018 r., (wyd. I)

Warszawa 2018

ISBN 978-83-01-20022-0

Wydawnictwo Naukowe PWN SA

02-460 Warszawa, ul. Gottlieba Daimlera 2

tel. 22 69 54 321, faks 22 69 54 288

infolinia 801 33 33 88

e-mail: pwn@pwn.com.pl

www.pwn.pl

Książkę dedykuję mojemu Mężowi, który zawsze wspierał mnie we wszystkich moich przedziwnych projektach – zwierzęcych i niezwierzęcych.

KOLOREM ZIELONYM oznaczono łatwe doświadczenia, które nie wymagają wcześniejszego przygotowania, nie trzeba im poświęcić długiego czasu i szybko dają rezultaty.

KOLOREM ŻÓŁTYM oznaczono projekty, które wymagają pewnego przygotowania, a czas ich wykonania jest dłuższy lub są nieco bardziej skomplikowane.

KOLOREM CZERWONYM oznaczono eksperymenty, które wymagają skrupulatnego przygotowania (technicznego lub merytorycznego), a często również nadzoru osób dorosłych.

WSTĘP

Od tysięcy lat filozofowie spierają się o to, czy pomiędzy człowiekiem a zwierzęciem istnieje różnica ilościowa czy jakościowa. Różnica jakościowa oznaczałaby, że człowiek posiada COŚ, czego nie ma żadne zwierzę. Niektórzy uważają, że wyróżnia nas inteligencja lub empatia, inni – że zdolność abstrakcyjnego myślenia, posługiwanie się językiem czy poczucie humoru. Jednak najnowsze badania na ten temat wskazują, iż zwierzęta mają to wszystko, ale w nieco innej skali niż my, czyli że różnice między nami mają raczej charakter ilościowy. Niezależnie od tego, jak brzmi odpowiedź i czy kiedykolwiek ją poznamy, musisz przyznać, że zwierzęta są fascynujące i poznawanie ich potrafi wywołać wypieki na twarzy. Właśnie dlatego powstała ta książka – byś z wypiekami na twarzy mogła lub mógł obserwować i badać stworzenia żywe – od rozwielitek i dżdżownic po psy i konie. A zatem – otwórz swój umysł, włącz ciekawość i badaj: futrzaste i pokryte łuskami, czworonogie i pozbawione kończyn, maleńkie jak pchła i postawne jak koń.

Większość doświadczeń została zaplanowana w taki sposób, by można je było wykonać przy użyciu prostych domowych sprzętów lub podstawowego wyposażenia dostępnego w każdym sklepie.

ZWIERZĘ TO NIE ZABAWKA

We wszystkich zaprezentowanych w tej książce doświadczeniach biorą udział zwierzęta. Pamiętaj, że niezależnie od tego, z jak niewielkim zwierzakiem masz do czynienia – należy mu się z twojej strony szacunek. Czasami nasi pupile zachowują się inaczej, niż byśmy chcieli, i mają do tego prawo. Pies nie zawsze będzie w nastroju do wykonywania twoich poleceń, a kot może mieć akurat zły humor. Nigdy nie zmuszaj zwierząt do swoich projektów i w miarę możliwości spraw, aby były one dla nich równie dobrą zabawą co dla ciebie. Jeśli przeprowadzasz doświadczenie ze zwierzakami, co do których trudno stwierdzić, czy akurat się dobrze bawią (np. z dżdżownicami), po zakończeniu eksperymentu zapewnij im dobre warunki (przy każdym projekcie zaproponowano – w jaki sposób możesz to zrobić).

Pamiętaj również, aby zawsze dbać o swoje bezpieczeństwo. Nawet niewielkie i niepozorne zwierzę może okazać się niebezpieczne, jeśli czuje się zagrożone. Zawsze stosuj zasadę ograniczonego zaufania. Jeśli masz jakieś wątpliwości – poproś o radę lub nadzór osobę dorosłą.

JAK TO DZIAŁA?

W tym rozdziale zbadamy, jak funkcjonują zwierzęta należące do różnych gromad, jakie mechanizmy utrzymują je przy życiu i w jaki sposób są one wykorzystywane.

ROBI SIĘ GORĄCO!

W doświadczeniu zbadamy, jak temperatura wody wpływa na tempo pracy serca rozwielitek. Dodatkowa opcja – jak dodanie do wody różnych substancji (np. kofeiny) wpływa na pracę serca rozwielitek.

SPRZĘT

• mikroskop optyczny

• nożyczki

• stoper lub czasomierz

• termometr pokojowy

• słój z wodą do trzymania rozwielitek

• notatnik

• mazak lub cienkopis

• dwie zlewki lub dwa słoiki o rozmiarach dobranych w taki sposób, by jedna mieściła się w drugiej (np. 250 ml i 200 ml)

• czajnik

MATERIAŁY

• żywe rozwielitki (Daphnia) – można je kupić w sklepach akwarystycznych (do nabycia są przedstawiciele dwóch gatunków: mniejsze rozwielitki D. pulex oraz większe D. magna – osobniki obu gatunków nadają się do eksperymentu, ale większe rozwielitki są łatwiejsze do obserwacji i łatwiej jest zlokalizować ich serce)

• woda źródlana (nie stosuj wody z kranu, ponieważ zawiera ona zbyt dużo chloru, który może zabić rozwielitki)

• lód (np. w kostkach) – około 50 ml

• szkiełka podstawowe

• jednorazowe, plastikowe pipety

PROCEDURA

• Sformułuj problem badawczy: W jaki sposób temperatura wpływa na tempo pracy serca rozwielitek?

• Obetnij końcówkę plastikowej pipety, tak aby nie przeciskać rozwielitek przez zbyt wąski otwór.

• Za pomocą pipety pobierz ze słoja z wodą jedną rozwielitkę i umieść ją razem z dużą kroplą wody na szkiełku podstawowym (nie używaj szkiełka nakrywkowego!).

• Ustaw najmniejsze możliwe powiększenie (obiektyw 4×) i umieść rozwielitkę w centrum pola widzenia, a następnie zmień powiększenie na większe, tak by dokładnie widzieć narządy wewnętrzne przezroczystej rozwielitki.

• Zlokalizuj serce u obserwowanej rozwielitki (na podstawie ryc. 1 oraz na podstawie widocznego pulsowania).

Rycina 1. Schemat budowy rozwielitki ze wskazaniem lokalizacji serca

• Przyglądaj się uważnie pracy serca rozwielitki, policz liczbę skurczów:

– przygotuj kartkę papieru oraz mazak, aby mieć je w zasięgu ręki podczas oglądania preparatu;

– włącz stoper lub czasomierz i zacznij liczyć uderzenia serca rozwielitki;

– zapisuj na kartce papieru każdy skurcz serca – np. jeden skurcz to jedna kropka – taki sposób ułatwi ci precyzyjne liczenie, gdyż serce rozwielitek uderza z dużą częstotliwością;

– kontynuuj liczenie przez pełną minutę lub przez 15 sekund, a następnie otrzymany wynik pomnóż przez 4.

Rycina 2. Zalecany sposób chłodzenia wody

• Wlej wodę źródlaną do mniejszej zlewki (200 ml) i za pomocą pipety umieść w niej kilka rozwielitek.

• Włóż termometr do zlewki z rozwielitkami.

• Wsyp lód do większej zlewki, zalej go taką ilością wody, by po włożeniu mniejszej zlewki do większej zimna woda chłodziła rozwielitki (ryc. 2).

• Poczekaj aż temperatura wody spadnie do 10°C; za pomocą pipety pobierz jedną rozwielitkę, umieść ją na szkiełku podstawowym wraz z dużą kroplą wody, zlokalizuj serce i policz liczbę uderzeń serca na minutę (postaraj się wykonać to szybko, ponieważ lampa oświetlająca preparat mikroskopowy może nadmiernie podgrzać preparat), a następnie zanotuj wyniki.

• Powtórz powyższą procedurę dla 15°C oraz 20°C.

• Wyjmij małą zlewkę z rozwielitkami z dużej zlewki.

• Usuń z dużej zlewki wodę oraz lód.

• Zagotuj wodę w czajniku i wlej odpowiednią ilość gorącej (ale nie wrzącej!) wody do dużej zlewki.

• Umieść w dużej zlewce z gorącą wodą małą zlewkę z rozwielitkami i termometrem w analogiczny sposób, jak robiłaś/robiłeś to w odniesieniu do wody z lodem.

• Poczekaj aż temperatura wzrośnie do 25°C, pobierz jedną rozwielitkę i pod mikroskopem policz liczbę uderzeń serca na minutę; zapisz wynik.

• Powtórz powyższą procedurę dla temperatury 30°C, 35°C, 40°C, 45°C oraz 50°C.

• Przedstaw uzyskane wyniki na wykresie: na osi y umieść liczbę uderzeń serca rozwielitki, a na osi x temperaturę.

• Powtórz obserwację w odniesieniu do kilku osobników – uzyskasz wtedy bardziej wiarygodne rezultaty.

• Po zakończeniu eksperymentu możesz wpuścić rozwielitki do domowego akwarium, ale licz się z tym, że twoje rybki potraktują je jako posiłek.

OBSERWACJE

Przy niskiej temperaturze wody serce rozwielitki pracuje powoli. W cieplejszej wodzie praca serca staje się szybsza. Natomiast po przekroczeniu temperatury około 40°C serce zaczyna pracować coraz wolniej.

WNIOSKI

Wraz ze wzrostem temperatury środowiska życia rośnie tempo metabolizmu rozwielitki, a co za tym idzie – także praca jej serca. Dzieje się tak do momentu przekroczenia 40°C. Taka temperatura jest już niekorzystna dla rozwielitek (grozi denaturacją białek organizmu) i powoduje zwolnienie tempa pracy serca.

EKSPERYMENTUJ DALEJ…

Możesz również zbadać wpływ różnych substancji na tempo pracy serca rozwielitki – np. kofeiny zawartej w kawie lub w napojach energetyzujących. Nanieś kroplę analizowanej substancji bezpośrednio na rozwielitkę umieszczoną na szkiełku podstawowym. Pamiętaj, by w swoich badaniach uwzględnić wpływ dodatkowych czynników, np. nakroplenie na rozwielitkę ciepłej kawy powoduje również zmianę temperatury, w której badany obiekt przebywa, a nakroplenie napoju energetyzującego – podanie cukru.

CZY WIESZ, ŻE…

Kofeina, teobromina i teofilina należą do alkaloidów purynowych zawartych między innymi w kawie oraz kakao (a w związku z tym również w czekoladzie). Związki te są bardzo toksyczne dla zwierząt domowych, przede wszystkim dla psów, ponieważ efektywność metabolizowania tych substancji jest u nich znacznie mniejsza niż u człowieka. Nawet niewielkie ilości czekolady (zwłaszcza gorzkiej lub tej stosowanej do pieczenia) mogą być toksyczne dla psa i stanowić dla niego zagrożenie życia. Żeby przekonać się, jak nieznaczna ilość tych słodyczy może spowodować wystąpienie drgawek, wymiotów czy nadmiernego pobudzenia, skorzystaj z jednego z darmowych kalkulatorów toksyczności czekolady, np. z Chocolate Toxicity Calculator[1]. Pamiętaj, aby nigdy nie dawać zwierzętom czekolady, a jeżeli zjedzą ją przypadkowo – natychmiast zabierz je do lekarza weterynarii!

JAK WIELE UTRZYMA ŚLIMAK?

Sprawdzamy, jak bardzo klejący może być śluz ślimaka. Czy utrzyma liść, kawałek papieru, a może monetę przyklejone nim do pionowej powierzchni?

SPRZĘT

• plastikowa, czysta płyta o wymiarach przynajmniej 50 cm × 50 cm

• stoper (opcjonalnie)

MATERIAŁY

• jeden lub kilka ślimaków znalezionych w ogrodzie lub na podwórku

• niewielki listek

• kawałek papieru o wymiarach mniej więcej 2 cm × 2 cm

• monety o nominałach: 1 grosz, 2 grosze, 5 groszy

• piasek (wystarczy kilka szczypt)

PROCEDURA

• Sformułuj problem badawczy: Czy śluz ślimaka jest na tyle klejący, by utrzymać takie obiekty, jak listek, kawałek papieru, piasek, moneta przy pionowej powierzchni?

• Znajdź w ogrodzie lub na podwórku jednego lub kilka ślimaków dowolnego gatunku.

• Doświadczenie wykonaj od razu po schwytaniu ślimaków – pamiętaj, że nie wolno ich długo przetrzymywać poza naturalnym środowiskiem ich życia!

• Połóż ślimaka na jednym końcu plastikowej płyty i pozwól mu przejść na drugi koniec (to może potrwać, ale nie zmuszaj ślimaka do niczego – jeśli schowa się w skorupie, po prostu poczekaj).

• Przyjrzyj się śluzowemu śladowi pozostawionemu przez ślimaka na plastikowej płycie i opisz jego właściwości.

• Ustaw płytę pionowo i przytknij do śluzowego śladu kolejne przedmioty: listek, kawałek papieru, monety o wzrastających nominałach.

• Możesz powtórzyć procedurę dla ślimaków różnych gatunków i / lub różnych rozmiarów.

• Spróbuj zmierzyć za pomocą stopera, jak długo przedmioty o różnej masie pozostaną przyklejone do śluzu ślimaka.

• Po zakończeniu doświadczenia uwolnij ślimaki.

OBSERWACJE

W czasie przemieszczania się ślimak wydziela śluzowatą substancję o gęstej konsystencji. Śluz ma zarówno właściwości lubrykujące (nawilżające, poślizgowe), jak i klejące. Można to stwierdzić przez dotknięcie go palcem lub przyklejenie różnych przedmiotów do jego powierzchni. Śluz utrzymuje liście, papier oraz monety niewielkich nominałów na plastikowej płytce ustawionej pionowo.

Rycina 1. Ślimak winniczek (Helix pomatia)

WNIOSKI

Śluz ślimaka łączy w sobie dwie niezwykłe właściwości: jest zarazem lubrykantem, jak i klejem. Oznacza to, że nadaje odpowiedni poślizg powierzchni, po której porusza się ciało ślimaka, przez co ułatwia mu przemieszczanie się po trawie, kamieniach i innych przeszkodach. Jednocześnie śluz działa jak klej i ułatwia mięczakowi poruszanie się po pionowych strukturach takich jak kora drzew. Śluz ślimaka składa się w około 95% z wody (występują tu pewne różnice zależne między innymi od gatunku), ale zawiera również naturalne polimery oraz białka, które odpowiadają za klejące właściwości tej wydzieliny. Skład śluzu zmienia się w zależności od okoliczności. Gdy ślimak wydziela go w czasie przemieszczania się, śluz jest bardziej śliski i mniej klejący. Jeśli zwierzę chce schować się w skorupie i przytwierdzić ciało do powierzchni liścia lub kory, wydziela śluz o nieco wyższej koncentracji białek. Proteiny te modyfikują polimerową sieć zawartą w wydzielinie i sprawiają, że nabiera ona właściwości adhezyjnych.

Rycina 2. Ślimak przyklejony do powierzchni skały

CZY WIESZ, ŻE…

Śluz ślimaków ma wiele niezwykłych właściwości, które mogą być wykorzystane nie tylko przez samego mięczaka, ale również… przez ludzi. Dowiedziono, że ta ciekawa wydzielina ma działanie antybakteryjnie w stosunku do niektórych chorobotwórczych mikroorganizmów (np. Pseudomonas aeruginosa), a po nałożeniu na powierzchnię skóry może przyspieszać gojenie ran. Pamiętaj jednak, że nie należy wykorzystywać niezwykłych właściwości śluzu „na własną rękę” – jest to zarówno nieetyczne wobec zwierzęcia, jak i niebezpieczne dla człowieka.

PRZYPISY

[1] http://veterinaryclinic.com/chocolate/calc.html (dostęp z dnia 11.11. 2017 r.).