Узнавание приборов и объектов по описанию

Прибор в биологии не украшение лаборатории, а инструмент определённого метода. Поэтому вопрос «какой прибор нужен» на самом деле спрашивает: «каким способом вы собираетесь это узнать». Разберём методы, чтобы приборы встали на свои места.

Наблюдение — изучение объекта без вмешательства в него. Так изучают поведение животных, сроки цветения, миграции птиц. Метод старейший и по сей день основной в экологии и этологии. Приборы здесь нужны для того, чтобы увидеть то, что не видно глазом: лупа, микроскоп, бинокль.

Описание — фиксация наблюдённого. Кодификатор различает три его формы: наглядную (рисунок, фотография), словесную и схематическую (схема, таблица, график). Именно поэтому в биологии так важен подписанный рисунок: это не иллюстрация, а форма научного описания.

Измерение — получение числа. Здесь без прибора не обойтись вовсе: рост измеряют ростомером, массу — весами, температуру — термометром, давление — тонометром, жизненную ёмкость лёгких — спирометром, пульс — секундомером или пульсометром.

Сравнение и классификация — сопоставление объектов и распределение их по группам на основании существенных признаков. Так построена вся систематика: вид, род, семейство, отряд, класс, тип, царство.

Эксперимент — изучение объекта в специально созданных условиях, когда исследователь сам меняет одно условие и смотрит на результат. Главный метод, дающий доказательства, а не наблюдения. Его устройство — контроль, переменная, правило единственного различия — разобрано в уроке о задании 23.

Моделирование — изучение объекта на его упрощённом подобии: модель молекулы, схема экосистемы, компьютерный расчёт.

Отдельно кодификатор называет методы изучения организма человека: помимо измерения сюда входят выслушивание тонов сердца и дыхания фонендоскопом, запись электрической активности сердца электрокардиографом, ультразвуковое и рентгеновское исследование, анализ крови.

Отсюда правило для задания 6: прочитав условие, спросите себя не «какой прибор красивее подходит», а «что именно нужно сделать — увидеть, измерить или выслушать». Увидеть мелкое — лупа или микроскоп. Измерить число — свой прибор на каждую величину. Выслушать — фонендоскоп.

Микроскоп — прибор, с которого началась современная биология. В 1665 году англичанин Роберт Гук, рассматривая тонкий срез пробки, увидел ряды пустых ячеек и назвал их клетками — слово это он и ввёл. Немного позже голландец Антони ван Левенгук со своими линзами собственной шлифовки впервые увидел одноклеточные организмы, бактерии и сперматозоиды. Всё, что мы знаем о клетке, начиналось с этого прибора.

Устройство светового микроскопа. Окуляр — линза, в которую смотрят (от латинского «окулюс» — глаз). Объектив — линза, обращённая к объекту. Тубус — трубка, соединяющая окуляр с объективом. Штатив (тубусодержатель) держит тубус. Предметный столик с отверстием посередине — на него кладут препарат. Зеркало или осветитель направляет свет снизу через отверстие столика. Винты поднимают и опускают тубус для наводки на резкость.

Увеличение микроскопа равно произведению увеличений окуляра и объектива. Если на окуляре написано ×10, а на объективе ×40, микроскоп увеличивает в 400 раз. Эти числа перемножают, а не складывают, и ошибка со сложением — самая частая в задании про микроскоп.

Лупа устроена проще некуда: одна линза в оправе, увеличение в 2–25 раз. Ни окуляра, ни объектива, ни столика у неё нет. Лупой рассматривают мелкий объект целиком — семя, насекомое, чешуйку лука; клетки в лупу не видны. Отсюда и разделение в задании: если сказано «рассмотреть клетки» — только микроскоп.

Приготовление микропрепарата — отдельный сюжет, который спрашивают. На предметное стекло пипеткой наносят каплю воды (или слабого раствора йода, если нужно окрасить ядра), препаровальной иглой и пинцетом помещают в неё тонкий кусочек объекта, расправляют его и накрывают покровным стеклом, опуская его наискось, чтобы не осталось пузырьков воздуха. Излишек жидкости убирают фильтровальной бумагой. Обратите внимание: пинцет, препаровальная игла, предметное и покровное стекло — это инструменты и принадлежности, а не приборы; сами по себе они ничего не увеличивают и не измеряют.

Порядок работы. Микроскоп ставят штативом к себе, в 5–10 см от края стола. Зеркалом или осветителем добиваются ровного яркого освещения поля зрения. Кладут препарат на столик и закрепляют. Глядя сбоку, винтом опускают тубус почти до препарата, а затем, глядя в окуляр, медленно поднимают его до чёткого изображения. Порядок именно такой, чтобы не раздавить объективом покровное стекло.

Приборы линии 6 повторяются из варианта в вариант, и их полезно держать в памяти вместе с тем, какую величину каждый даёт и какое значение считается нормой — нормы спрашивают в соседних заданиях.

Термометр — температура тела. Норма в подмышечной впадине около 36,6 °C; колебания в течение суток на несколько десятых градуса нормальны.

Тонометр — артериальное давление. Измеряют на плечевой артерии, записывают двумя числами: верхнее при сокращении желудочков, нижнее при их расслаблении. У здорового взрослого примерно 120 и 80 миллиметров ртутного столба.

Фонендоскоп (стетоскоп) — не измеряет ничего, он служит для выслушивания тонов сердца и дыхательных шумов. Входит в комплект механического тонометра, но сам давления не показывает; на этом различении и построен вопрос.

Спирометр — жизненная ёмкость лёгких, то есть наибольший объём воздуха, который можно выдохнуть после самого глубокого вдоха. У взрослого около 3500 мл, у спортсменов заметно больше.

Секундомер — частота пульса и дыхания. Пульс в покое у подростка 60–80 ударов в минуту, частота дыхания 16–20 вдохов в минуту.

Электрокардиограф — запись электрической активности сердца, ЭКГ.

Весы и ростомер — масса тела и рост; по ним оценивают физическое развитие.

Микроскоп и лупа — увеличительные приборы, разобраны выше.

Термостат — поддержание постоянной температуры при опытах, например при изучении действия ферментов.

Полезно заметить закономерность в названиях: в них почти всегда спрятан корень, указывающий на измеряемую величину. Термо — тепло, тоно — напряжение, давление, спиро — дыхание, фоно — звук, кардио — сердце, скоп — смотреть, метр — измерять. Зная эти корни, можно узнать назначение даже незнакомого прибора: «фонендоскоп» — «звук» и «смотреть внутрь», то есть выслушивать; «электрокардиограф» — «записывать электричество сердца».

Приборы требуют обращения, и это тоже входит в задания линии 6. Правила здесь не формальные: почти каждое объясняется устройством самого прибора.

Микроскоп переносят двумя руками: одной за штатив, другой под основание. Прибор тяжёлый, и линзы в нём закреплены точно; падение или удар сбивают настройку окончательно.

Ставят его штативом к себе, в 5–10 см от края стола, чтобы не задеть локтем и чтобы удобно было крутить винты.

Не трогают линзы пальцами. Жировой отпечаток на окуляре или объективе даёт мутное поле зрения, которое потом принимают за свойство препарата. Протирают линзы только мягкой салфеткой.

Тубус опускают, глядя сбоку, и поднимают, глядя в окуляр. Смысл в том, что при движении «на себя» объектив уходит от препарата и раздавить стекло невозможно; при движении вниз вслепую — легко.

Препарат закрепляют зажимами и передвигают плавно: при увеличении в сотни раз малейший сдвиг уводит объект из поля зрения.

Не направляют зеркало на прямое солнце: яркий свет вреден для глаза, а поле зрения получается засвеченным.

Препаровальную иглу и пинцет держат остриём от себя и после работы убирают в футляр. Разбитое предметное стекло собирают не руками, а щёткой и совком.

После работы микроскоп протирают, ставят объектив в нижнее положение, накрывают чехлом и убирают в шкаф.

Отдельно о живых объектах. Растения и животных, взятых для наблюдения, возвращают в природу, а лабораторных животных содержат в чистоте и не причиняют им боли. Это не только этическое требование: испуганное или больное животное ведёт себя не так, как в норме, и наблюдение за ним ничего не покажет.

Формулировка всегда одинакова: «Известно, что такой-то организм — это то-то и то-то. Используя эти сведения, выберите из списка три утверждения, относящиеся к описанию данных признаков». Ключ в том, что выбирать надо не верные утверждения вообще, а только те, которые раскрывают именно названные в условии признаки. Разбор делается так. Шаг 1: выпиши из условия каждый признак отдельно. Например, «берёза карликовая — листопадный кустарник, служащий кормом северным оленям» даёт три признака: листопадный, кустарник, кормовое растение. Шаг 2: пройди по утверждениям и для каждого спроси: «какой из выписанных признаков оно раскрывает?». Утверждение «сбрасывает листья на зиму» раскрывает признак листопадный — подходит. Утверждение «имеет несколько одревесневших стволиков высотой до метра» раскрывает признак кустарник — подходит. Утверждение «весной и летом растение поедают северные олени» раскрывает признак кормовое растение — подходит. Шаг 3: отбрось утверждения, которые верны, но не про эти признаки. «Растёт в тундре», «относится к цветковым растениям», «размножается семенами» — всё это правда, но ни один из названных признаков они не раскрывают, поэтому их не выбирают. Именно на этом теряют балл: ученик ищет «правильные факты», а надо искать соответствие условию.

Задание 7 устроено хитрее, чем кажется, и понять его устройство важнее, чем выучить факты.

В условии дано описание организма через несколько признаков: «берёза карликовая — листопадный кустарник, служащий кормом растительноядным животным тундры», «обыкновенная лисица — хищное млекопитающее, ведущее ночной образ жизни». Затем даётся список из шести утверждений, и надо выбрать три.

Ловушка в том, что все шесть утверждений верны. Ни одно из них не является ложью об организме. Выбирать надо не «правильные», а те, что раскрывают именно названные в условии признаки. Утверждение «берёза карликовая растёт в тундре» — чистая правда, но в условии признак «растёт в тундре» не назван: названы «листопадный», «кустарник» и «корм растительноядным». Значит, это утверждение не подходит.

Отсюда порядок работы, который снимает почти все ошибки.

Шаг 1: выпишите признаки из условия по одному — обычно их ровно три, столько же, сколько нужно выбрать утверждений. Это не совпадение: каждому признаку соответствует одно утверждение. Само это наблюдение уже помогает проверить себя.

Шаг 2: к каждому утверждению задайте вопрос «какой из выписанных признаков оно раскрывает?». Не «верно ли это», а именно «про что это».

Шаг 3: отметьте по одному утверждению на каждый признак. Если на какой-то признак кандидатов оказалось два, перечитайте их внимательнее: одно почти наверняка раскрывает соседний признак или вовсе другой.

Шаг 4: запишите цифры в порядке возрастания слитно — 124, а не «1, 2 и 4».

Типичные признаки, по которым описывают организм в этой линии, стоит знать заранее, потому что они подсказывают, что искать. Систематическая принадлежность — «млекопитающее», «цветковое растение», «насекомое»; раскрывается признаком класса: молоко, цветок и плод, шесть ног. Жизненная форма — «кустарник», «травянистое растение», «дерево»; раскрывается описанием строения побегов. Способ питания — «хищное», «травоядное», «паразит»; раскрывается тем, что организм ест. Образ жизни — «ночной», «стайный», «перелётный»; раскрывается поведением. Значение для человека или для природы — «кормовое», «лекарственное», «переносчик болезни»; раскрывается тем, кто и как его использует.

Запомнив эти пять типов, вы будете читать условие уже с готовой сеткой и сразу видеть, какое утверждение куда.