От динозавра до компота. Ученые отвечают на 100 (и еще 8) вопросов обо всем - Татьяна Зарубина

Первые живые существа с костным скелетом и, соответственно, с носом – это рыбы. Но рыбы не дышат воздухом и нос им был нужен только для обоняния. Ноздри у них ведут в тупик и не соединяются с глоткой. А вот пришедшие за ними предки первых амфибий уже должны были дышать и в воде, и над водой. Заглатывать воздух через рот им было неудобно, потому что когда они выныривали на поверхность, чтобы вдохнуть воздух, вода заливалась им через уголки рта. Поэтому их носовые полости соединились с глоткой, чтобы можно было вдыхать через носовые отверстия, ведь они расположены выше рта и вода туда не заливается. Когда позже появились млекопитающие, они были маленькими, жили в лесной подстилке и вели ночной образ жизни, так как в это время – в мезозое – крупными были динозавры. Из-за жизни в темноте у млекопитающих испортилось зрение, зато развилось мощное обоняние. Нос стал расти. Когда вымерли динозавры, среди млекопитающих появились приматы. Они прыгали по деревьям и полагались в основном на зрение. Потребность в обонянии уменьшилась, оно стало ухудшаться. Уменьшился и сам нос – стал практически таким, как у человека.

У современных людей нос бывает разный. В тропиках через него хорошо отдавать лишнее тепло, поэтому он широкий, короткий, с большими ноздрями. А на севере нос должен согревать холодный воздух, поэтому он узкий и длинный.

Все живые существа на планете не сразу появились в том виде, в каком мы их знаем. Животные и растения эволюционируют, то есть изменяются, чтобы приспособиться к окружающей среде. А приспосабливаться им нужно постоянно: то глобальное потепление случится, то ледниковый период, то вымрут или размножатся другие существа – конкуренты за ресурсы или, наоборот, те, что становятся едой, и так далее. Человек – это очень сильно изменившаяся обезьяна; точнее, у нас и у современных обезьян был общий предок, но одни его потомки эволюционировали в шимпанзе и орангутанов, а другие – в людей. Этот общий предок, в свою очередь, был давним потомком небольших млекопитающих, которые заполонили Землю после гибели динозавров. А абсолютное большинство млекопитающих, как ныне живущих, так и вымерших, обитают на суше.

И это неспроста. Млекопитающие – потомки существ, которые в поисках лучшей жизни решили выбраться из воды на твердую землю. Эти существа – земноводные, или амфибии, и они покинули океаны примерно 385 миллионов лет назад. Некоторые млекопитающие, например киты и дельфины (точнее, их предки), позже решили вернуться в моря – вероятнее всего потому, что на суше их вытесняли более шустрые конкуренты. Но предки людей смогли найти удобную для себя нишу на земле, поэтому им не было нужды отращивать жабры и плавники. А вырастить сложные – или даже не очень сложные – органы просто так, «на всякий случай», живые существа не могут себе позволить: лишние органы отнимают ресурсы, а это снижает шансы на выживание.

Потому что наше тело практически такое же плотное, как вода. Оно может быть немного плотнее, чем вода, и тогда, чтобы держаться на плаву, нам надо прикладывать некоторые усилия. Тело может быть и менее плотным, чем вода, тогда мы держимся на воде автоматически. Физический закон, связывающий плотность среды и объекта, который в этой среде находится, с его плавучестью, называется закон Архимеда. Плотность тела у разных людей, а значит, и плавучесть тоже различаются. Зависит это от нескольких вещей.

Во-первых, у разных тканей нашего организма разная плотность. Кости намного плотнее воды, они тонут. Кровь, мышечная ткань и большинство внутренних органов почти такой же плотности, что и вода. А вот жировая ткань менее плотная, чем вода, поэтому она не тонет. От соотношения разных типов тканей в организме и зависит плавучесть человека. Поскольку более-менее заметно у людей отличается только количество жировой ткани, то общее правило простое. Женщины в среднем легче держатся на воде, чем мужчины, потому что у женщин в среднем немного больше жировой ткани. Ну и, конечно, полные люди легче держатся на воде, чем худые.

Во-вторых, важен объем легких и наличие в них воздуха.

У среднестатистического взрослого человека объем легких примерно 2,5-3 литра. У ребенка, естественно, меньше. А у некоторых людей, тех, кто, например, профессионально занимается плаванием или игрой на духовых музыкальных инструментах, объем легких может достигать 7-8 литров и даже больше. Естественно, они будут лучше держаться на воде, потому что воздух намного менее плотный, чем вода, а значит, у людей с большими легкими плотность тела меньше.

Ну и, в-третьих, конечно, многое зависит от самой воды.

В разных водоемах плотность воды тоже разная. Соленая вода плотнее пресной, поэтому в реках и озерах держаться на воде тяжелее, чем в море. Хотя разные моря тоже отличаются друг от друга по плотности. В самом соленом водоеме на Земле, Мертвом море, соли так много, что держаться на воде там может кто угодно, а вот чтобы нырнуть, требуются уже немаленькие усилия.

Чтобы лучше представить себе, как плавучесть тела меняется от плотности воды, проведите дома простейший эксперимент. Возьмите стакан воды, сырое яйцо и много поваренной соли. Опустите яйцо в воду и убедитесь в том, что оно утонуло. А теперь начинайте сыпать в стакан соль и размешивать ее. В какой-то момент вы заметите, что яйцо всплыло. Это значит, что вода стала настолько плотной, что ее плотность превысила плотность яйца и оно теперь может плавать.

Самое главное в дыхании – химические реакции. Мы вдыхаем, чтобы использовать газ в химических реакциях, дающих нам энергию. Это реакции окисления, поэтому газ так и называется: кислород. А с водородом такие реакции не получаются. При этом есть бактерии, которые живут, используя не кислород, а другие вещества, например серу, и для них кислород – яд.