Все виды движения в природе

Урок 43. Движение в живой природе

Биологические моторы, моторные белки или молекулярные моторы (англ. biological motors или motor proteins, molecular motors) — белковые комплексы, генерирующие механическое усилие для осуществления движения клеток, внутриклеточного транспорта и других биологических процессов.

Миозин – ( от греч. mys, род. падеж myos-мышца), белок сократит. волокон мышц. Его содержание в мышцах ок. 40% от массы всех белков (в др. тканях и клетках 1-2%). Обладает каталитической активностью: расщепляет аденозинтрифосфорную кислоту (АТФ) с освобождением энергии, которая используется при мышечном сокращении.

Актин — белок мышечных волокон, участвующий в сократительных процессах в клетке. Способен образовывать длинные нити – микрофиламенты. На каждой молекуле актина присутствуют участки, комплементарные определенным участкам на головках молекул миозина, способные взаимодействовать с ними, с образованием актомиозина – основного сократительного белка мышц. Содержится преимущественно в клетках мускульных тканей

Миофибриллы — (др.-греч. μυς, род.п. μύος «мышца» + лат. fibrilla «волоконце, ниточка») это сократительные элементы мышечного волокна. Образованы комплексом актиновых и миозиновых белков.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

Естествознание. 10 класс [Текст]: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / И.Ю. Алексашина, К.В. Галактионов, И.С. Дмитриев, А.В. Ляпцев и др. / под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд., испр. – М.: Просвещение, 2017.: с 189 – 192.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Одним из проявлений жизнедеятельности организмов является движение. Оно позволяет живым существам не только активно взаимодействовать с окружающей средой, добывать пищу, осваивать новые территории, защищаться. Так же перемещения разного рода встречаются внутри клетки. Они обеспечивают функционирование ее как целостной системы: расхождение хромосом при делении, движение вакуолей и др. В основе такого многообразия форм движения лежит механическое движение.

Описывая любое механическое движение можно выявить силы, вызвавшие его. В частности, движение автомобиля вызывает сила давления газов на поршень в моторе, яблоко падает под действием силы притяжения Земли. Причиной механического движения живых организмов являются специфические химические реакции. Главную роль в которых играют специализированные белки – молекулярные моторы.

Отличительной особенностью белков-молекулярных моторов является возможность изменять свою форму, используя энергию АТФ. К числу таких биологических моторов относится белок миозин. Внешне вид молекулы миозина можно представить как нить с головкой на одном из концов, которая способна к перемещению относительно нити. Молекулы миозина имеют рецепторы к нитям другого белка – актина. Вместе они образуют актин-миозиновый комплекс. Молекулы миозина могут перемещаться вдоль нитей актина. При чем это перемещение может быть значительным, благодаря цикличности в их взаимодействии, поэтому их называют актин-миозиновым мотором. КПД такого микромоторов значительно превышает КПД макромоторов, создаваемых человеком. Регуляцию работы этого моторы осуществляют ионы Ca 2+.

Основу работы мышцы составляет работа множества элементарных актин-миозиновых моторов. Мышечные волокна представлены пучками сократительных белков – миофибриллами. При сокращении мышцы миозина стягивают длинные нити актина, в результате чего сокращение мышц может достигать 50%.

Подобные механизмы биологических моторов позволяют осуществлять многообразие форм движения на клеточном уровне. В том числе изменение формы клетки (амеба, лейкоциты), перемещение макромолекул и органелл внутри клеток. Альтернативными формами движения обладают клетки, перемещающиеся с помощью жгутиков и ресничек. В этом случае биологические моторы перемещаются по микротрубочкам, приводя их в движение. Некоторые моторы осуществляют работу с ДНК (ДНК-полимеразы, РНК-полимеразы), перемещают рибосому вдоль м-РНК.

Несмотря на огромное разнообразие форм движения живых существ, все они оказываются достаточно сходными и основанными на одних и тех же молекулярных механизмах.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:

1. Выберите один ответ.

В основе работы мышц лежит:

• Работа актин-миозиного мотора;
• Движение микротрубочек;
• Движение веществ по градиенту концентраций;
• Изменение тургорного давления мышечных клеток.

Ответ: работа актин-миозиного мотора;

Пояснение: мышечные волокна представлены пучками актин-миозиновых белков – миофибрилл. Движение миозиновых волокон относительно актиновых волокон приводит к сокращению мышц.

2. Найдите ошибку (ошибки) и вычеркните их.

«Механическая работа при действии биологического мотора осуществляется за счет энергии химических связей углеводов и АТФ, а также световой энергии у растений.»

Ответ: «Механическая работа при действии биологического мотора осуществляется за счет энергии химических связей углеводов и АТФ, а также световой энергии у растений.»

Пояснение: Универсальным источником энергии для биохимических процессов в клетке являются молекулы АТФ.

Источник



Тема. Природа в движении, движение в природе.

Чтобы пояснить, почему возникает такой вопрос, приведем сначала короткое стихотворение А.С. Пушкина "Движение".

"Движенья — нет!" — сказал мудрец брадатый.
Другой смолчал и стал пред ним ходить.
Сильнее он не мог бы возразить.
Хвалили все ответ замысловатый.
Но, господа! Забавный случай сей
Другой пример на память мне приводит:
Ведь каждый день пред нами Солнце ходит,
Однако ж прав упрямый Галилей!

В стихотворении речь идет о диспуте двух известных мыслителей античности Зенона и Демосфена. Первый утверждал отсутствие движения. В доказательство он приводил следующее логическое рассуждение. Пусть из лука выпущена стрела. При полете она последовательно проходит одну точку своей траектории за другой. Что значит — проходит? Это значит, что она там находится некоторое, пусть даже малое время в покое. Отсюда следует парадоксальный вывод: в любой (истинный, мгновенный) момент времени стрела неподвижна. "Движенья — нет".

Вообще-то ответ Демосфена был не по правилам научного диспута о высокой материи. Он не стал обращаться к рациональной половине мышления и искать логическое обоснование. Он просто показал, как человек воспринимает движение интуитивно. Движение есть и это самодостаточный факт. Апория "стрела Зенона" в античности так и не была разрешена.

В классической механике Ньютона постулируется противоположное Зенону утверждение: Движенье есть от сотворения Мира и всегда будет.

Все объекты (тела, за которыми мы наблюдаем) движутся. Покой есть частный случай наблюдения в выделенной системе отсчета, которая сама движется вместе с объектом. Чтобы убедиться в движении объекта, необходимо конечное время наблюдения. Если стремится к нулю, то даже при громадной скорости, в пределе он будет иметь бесконечно малое смещение. То есть, будет "выглядеть" практически неподвижным.

Этот феномен хорошо иллюстрирует съемка высокоскоростной кинокамерой. При просмотре фильма с обычной скоростью видно замедленное движение, например, пули, пробивающей резиновый шар с водой. С классической точки зрения следует спрашивать, как же движущееся тело может занимать точку пространства?

Современное естествознание предпочитает рассматривать не движение объектов, а изменение их состояния. Для пояснения сути дела, рассмотрим некоторые примеры.

Пример 1. Гирлянда огней.

В новогоднем стихотворении С. Маршак верно подметил: "Как по лестнице, по елке огоньки взбегают ввысь". Мы наблюдаем движение объекта — огонька по неподвижной гирлянде. Для лестницы характерно определенное расстояние между ступенями. В гирлянде это расстояние между соседними лампочками. Поэтому движение огонька — дискретное.

Можно определить среднюю скорость движения огонька за время пробега от низа до верха гирлянды. Но можно ли спросить: как движется огонек между соседними лампочками?

Пример 2. Движение ионной вакансии.
В электрическом поле по ряду положительно заряженных ионов Na+ в кристалле NaCl движется вакансия ( вакантное для иона место).

Каждый из ионов смещается только до соседнего свободного узла. Вакансия же пробегает по всему ряду ионов. Объект, движение которого мы наблюдаем — вакантное состояние узла решетки. В отличие от первого примера, при смещении ионов пустое место непрерывно "перетекает" по цепочке.

Пример 3. Игра "пятнадцать".

В этом случае на 16 мест игрового поля одно остается свободным (вакантным). Передвигая в двух направлениях фишки, мы вызываем движение вакансии по всему полю. Каждый ход вызывает изменение состояния игрового поля.

Примеры 2 и 3 иллюстрируют эстафетный механизм движения, когда сигнал или эстафетная палочка проходит весь путь за счет отдельных этапов. Подобным же образом движутся дырки в полупроводниках. (Термин дырка означает вакантное энергетическое состояние.)

Пример 4.Экран дисплея.
Все поле экрана дисплея разбито на небольшие клетки — пикселы, координаты которых целочисленны. Чтобы на черном поле экрана высветить один пиксел, необходимо направить в точку с его координатами электронный луч. Последовательность соседних пикселов образует линию.

При построении графиков на экране мы наблюдаем переход отдельных пикселов из "выключенного" состояния (не светятся) во включенное. Если значения координат каждого пиксела стрелы по горизонтальной оси возрастут на единицу, то вся фигура сдвинется вправо на один почти незаметный шаг. Задав соответствующую программу, можно показать движение экранной (компьютерной) стрелы. Механического движения пикселов нет. Тем не менее, мы наблюдаем движение объекта — стрелы. Для него можно определить среднюю скорость движения по экрану.

Чем вызвано перемещение наблюдаемого объекта? Изменением состояния последовательности пикселов. Поэтому описанию движения стрелы, как объекта, имеющего характеристики механического движения — траекторию и скорость, можно дать эквивалентное описание. Оно не будет использовать понятия механики. Вместо этого оно будет описывать изменения во времени состояния экрана компьютера.

Приведенные примеры показывают следующее:

1. Мы можем наблюдать движение не только материальных объектов (точек или тел), но и состояний. Это могут быть активные состояния элементов системы или даже "пустота" — вакансии в пространственном расположении элементов или вакансии в энергетических уровнях системы. В любом случае состояние оказывается информационно-значимым, выделенным.

2. Движение состояний, в отличие от движения материальных точек, может быть дискретным. То есть, пространственно или энергетически разделенным.

3. Иногда один и тот же процесс может быть описан двумя способами — как движение объекта и как движение состояния.

Квантовая механика описывает движение электрона в атоме, как изменение состояния. При переходе электрона с одного энергетического уровня на другой изменяется состояние атома. Вопрос о том, как движется электрон между уровнями, равноценен вопросам о движении пиксела между выключенным состоянием и включенном, или о движении огонька между лампочками. Подобные вопросы просто не имеют физического содержания.

Поэтому, движение электрона в атоме, то есть, связанного с ядром атома, мы рассматриваем как движение(эволюцию) состояния. Движение же свободного электрона, например, в электронно-лучевой трубке, проще и понятнее описывать как движение по траектории объекта с известными значениями массы и заряда.

Движение тепла.

Концепция необратимости.

В основе термодинамики лежит различие между двумя типами процессов – обратимыми и необратимыми.

Обратимый процесс может идти как в прямом, так и обратном направлении, и по возвращении системы в исходное состояние не происходит никаких изменений. Любой другой процесс называется необратимым.

Известно, что законы классической механики обратимые. Термодинамика указала на существование необратимых процессов.

Первое начало термодинамики ∆U= ∆Q-A, где U – внутренняя энергия тела, ∆Q – количество теплоты, A – работа.

Изучение движения и превращения внутренней энергии составляет предметтермодинамики,а уравнение∆U= ∆Q-Aпредставляет собойматематическую записьпервого закона термодинамики, которыйне определяет направление протекания процессов в природе.

Величина ∆U в отличие от ∆Q и A обладает одним важным свойством: если система переходит из одного состояния в другое (конечное), то изменение ее внутренней энергии ∆U не зависит от пути, по которому совершился этот переход, т.е. величина ∆U не зависит от того, с помощью каких именно процессов (из числа возможных) система перешла из начального в конечное состояние. Значение величины ∆U определяется только начальным и конечным состояниями. Величины, которые, подобно U, обладают указанным свойством, называются функциями состояния системы.

Для описания движения объекта вводится система координат. Простейшее движение – движение материальной точки – описывается как изменение координат. Для описания движения сложных объектов необходимо описать движение каждой точки, на которые можно мысленно разбить объект.

Законы классической (ньютоновской) механики утверждают, что движение системы, т.е. состояние системы в любой момент времени, полностью и однозначно определяется начальным состоянием системы и силами, действующими между телами системы.

Этот вывод относится ко всем моментам времени, в том числе и к предшествующим моментам. Зная состояние любой системы в настоящий момент времени, можно определить состояние в любой предшествующий момент времени.

Развитие естественных наук показало, что законы ньютоновской механики ограничены рамками макромира. В микромире все процессы имеют вероятностный, т.е. недетерминированный, характер. Следствием этого является недетерминированность большинства процессов, происходящих в микромире. Наблюдаемые детерминированные процессы в макромире являются скорее исключением, чем правилом.

Контрольное задание. Лекционный словарик.

Идеальный газ-

Теплота-

Работа-

Внутренняя энергия-

Функции состояния системы-

Симметрия-

Асимметрия –

Стрела времени –

Отметьте в материале лекции определения этим понятиям.

Тема. Природа в движении, движение в природе.

Вопросы темы.

1. Механическое движение. Движение как перемещение.
2. Движение как распространение. Волны.
3. Движение тепла. Статистика хаоса и порядка.
4. Движение как качественное изменение: химические реакции; ядерные реакции.

Движение как перемещение.

Что движется — объект или состояние?

Чтобы пояснить, почему возникает такой вопрос, приведем сначала короткое стихотворение А.С. Пушкина "Движение".

"Движенья — нет!" — сказал мудрец брадатый.
Другой смолчал и стал пред ним ходить.
Сильнее он не мог бы возразить.
Хвалили все ответ замысловатый.
Но, господа! Забавный случай сей
Другой пример на память мне приводит:
Ведь каждый день пред нами Солнце ходит,
Однако ж прав упрямый Галилей!

В стихотворении речь идет о диспуте двух известных мыслителей античности Зенона и Демосфена. Первый утверждал отсутствие движения. В доказательство он приводил следующее логическое рассуждение. Пусть из лука выпущена стрела. При полете она последовательно проходит одну точку своей траектории за другой. Что значит — проходит? Это значит, что она там находится некоторое, пусть даже малое время в покое. Отсюда следует парадоксальный вывод: в любой (истинный, мгновенный) момент времени стрела неподвижна. "Движенья — нет".

Вообще-то ответ Демосфена был не по правилам научного диспута о высокой материи. Он не стал обращаться к рациональной половине мышления и искать логическое обоснование. Он просто показал, как человек воспринимает движение интуитивно. Движение есть и это самодостаточный факт. Апория "стрела Зенона" в античности так и не была разрешена.

В классической механике Ньютона постулируется противоположное Зенону утверждение: Движенье есть от сотворения Мира и всегда будет.

Все объекты (тела, за которыми мы наблюдаем) движутся. Покой есть частный случай наблюдения в выделенной системе отсчета, которая сама движется вместе с объектом. Чтобы убедиться в движении объекта, необходимо конечное время наблюдения. Если стремится к нулю, то даже при громадной скорости, в пределе он будет иметь бесконечно малое смещение. То есть, будет "выглядеть" практически неподвижным.

Этот феномен хорошо иллюстрирует съемка высокоскоростной кинокамерой. При просмотре фильма с обычной скоростью видно замедленное движение, например, пули, пробивающей резиновый шар с водой. С классической точки зрения следует спрашивать, как же движущееся тело может занимать точку пространства?

Современное естествознание предпочитает рассматривать не движение объектов, а изменение их состояния. Для пояснения сути дела, рассмотрим некоторые примеры.

Источник

ДВИЖЕ́НИЯ

ДВИЖЕ́НИЯ (биол.), од­но из про­яв­ле­ний жиз­не­дея­тель­но­сти ор­га­низ­ма, обес­пе­чи­ваю­щее воз­мож­ность ак­тив­но­го взаи­мо­дей­ст­вия со сре­дой.

Движения у животных и человека

Пе­ре­дви­же­ния мо­гут быть пас­сив­ны­ми (за счёт ис­поль­зо­ва­ния вод­ных и воз­душ­ных те­че­ний) и ак­тив­ны­ми (ло­ко­мо­ции). По­след­ние осу­ще­ст­в­ля­ют­ся при по­мо­щи спец. ор­га­нов, строе­ние ко­то­рых свое­об­раз­но у раз­ных жи­вот­ных. Это мо­гут быть лож­но­нож­ки (мед­лен­ное пе­ре­те­ка­ние про­то­плаз­мы – амё­бо­ид­ное Д.), рес­нич­ки и жгу­ти­ки (рес­нич­ное и жгу­ти­ко­вое Д.), спец. при­дат­ки те­ла, с по­мо­щью ко­то­рых жи­вот­ные це­п­ля­ют­ся за не­ров­но­сти суб­стра­та (ще­тин­ки, че­шуй­ки, щит­ки) или при­кре­п­ля­ют­ся к не­му (при­сос­ки). Наи­бо­лее рас­про­стра­нён­ная кон­ст­рук­ция ор­га­нов Д. – ко­неч­но­сти, пред­став­ляю­щие со­бой сис­те­му ры­ча­гов, при­во­ди­мую в Д. со­кра­ще­ния­ми мышц. Не­ко­то­рые вод­ные жи­вот­ные (губ­ки, ко­рал­лы и др.), ве­ду­щие не­под­виж­ный об­раз жиз­ни, ис­поль­зу­ют рес­нич­ки и жгу­ти­ки для то­го, что­бы при­во­дить в Д. ок­ру­жаю­щую их сре­ду, ко­то­рая дос­тав­ля­ет им пи­щу. Пе­ре­ме­ще­ния осу­ще­ст­в­ля­ют­ся пу­тём Д. по суб­стра­ту, т. е. по твёр­дой или жид­кой опо­ре (ходь­ба, бег, прыж­ки, пол­за­ние, сколь­же­ние), сво­бод­но­го Д. в во­де (пла­ва­ния) или в воз­ду­хе (ле­та­ния). Во всех слу­ча­ях Д. – ре­зуль­тат взаи­мо­дей­ст­вия внеш­них по от­но­ше­нию к ор­га­низ­му сил (си­ла тя­же­сти, со­про­тив­ле­ние сре­ды) и внутр. сил (на­пря­же­ние мышц, со­кра­ще­ние мио­фиб­рилл, Д. про­то­плаз­мы). Це­ле­на­прав­лен­ные Д. воз­мож­ны лишь при со­гла­со­ван­ной ра­бо­те зна­чит. чис­ла мышц, ко­ор­ди­на­ция ко­то­рых осу­ще­ст­в­ля­ет­ся нерв­ной сис­те­мой.

Ак­тив­ное Д. в во­де про­из­во­дит­ся с по­мо­щью спе­циа­ли­зир. греб­ных ор­га­нов (от во­лос­ков и жгу­ти­ков до ви­до­из­ме­нён­ных ко­неч­но­стей во­дя­ных че­ре­пах, птиц, лас­то­но­гих), из­ги­ба­ния­ми все­го те­ла (боль­шин­ст­во рыб, хво­ста­тых зем­но­вод­ных и др.), ре­ак­тив­ным спо­со­бом – вы­тал­ки­ва­ни­ем во­ды из по­лос­тей те­ла (напр., ме­ду­зы, го­ло­во­но­гие мол­лю­ски). Ак­тив­ное Д. в воз­ду­хе свой­ст­вен­но боль­шин­ст­ву на­се­ко­мых, птиц и не­ко­то­рым мле­ко­пи­таю­щим (ле­ту­чие мы­ши). Пе­ре­дви­же­ние по воз­ду­ху т. н. ле­ту­чих рыб, ля­гу­шек, мле­ко­пи­таю­щих (бел­ки-ле­тя­ги и др.) – пла­ни­рую­щий пры­жок, осу­ще­ст­в­ляе­мый при по­мо­щи под­дер­жи­ваю­щих при­спо­соб­ле­ний (уд­ли­нён­ные груд­ные плав­ни­ки, меж­паль­це­вые пе­ре­пон­ки ног, склад­ки ко­жи и др.).

Д. че­ло­ве­ка яв­ля­ет­ся наи­бо­лее важ­ным спо­со­бом его взаи­мо­дей­ст­вия с ок­ру­жаю­щей сре­дой и ак­тив­но­го воз­дей­ст­вия на неё. Они от­ли­ча­ют­ся боль­шим раз­но­об­ра­зи­ем: Д., свя­зан­ные с ве­ге­та­тив­ны­ми функ­ция­ми, ло­ко­мо­ции, Д. тру­до­вые, бы­то­вые, спор­тив­ные, свя­зан­ные с ре­чью и пись­мом. Мн. учё­ные, на­чи­ная с И. М. Се­че­но­ва (в их чис­ле Ч. Шер­ринг­тон, Н. А. Берн­штейн, амер. ней­ро­фи­зио­лог К. Леш­ли), по­ла­га­ли, что управ­ле­ние Д. со­став­ля­ет зна­чит. часть дея­тель­но­сти центр. нерв­ной сис­те­мы. Этим обу­слов­лен ин­те­рес к ана­ли­зу Д. Ре­ги­ст­ра­ция Д. с по­мо­щью совр. оп­то­элек­трон­ной тех­ни­ки да­ёт воз­мож­ность де­таль­но­го опи­са­ния их ки­не­ма­ти­ки и ди­на­ми­ки. За­пись элек­трич. ак­тив­но­сти мышц (элек­тро­мио­гра­фия) рас­кры­ва­ет ин­нер­ва­ци­он­ную струк­ту­ру Д. На­ту­раль­ные Д. обыч­но мно­го­сус­тав­ные, и к их осу­ще­ст­в­ле­нию при­вле­ка­ет­ся од­но­вре­мен­но зна­чит. чис­ло мышц, со­став­ляю­щих три функ­цио­наль­ные груп­пы: 1-я груп­па – мыш­цы, обес­пе­чи­ваю­щие осн. дви­же­ние (глав­ные и вспо­мо­гат. дви­га­те­ли); 2-я – ста­би­ли­зи­рую­щие по­ло­же­ние час­тей те­ла, не уча­ст­вую­щих не­по­сред­ст­вен­но в дан­ном дви­же­нии (ста­би­ли­за­то­ры), и 3-я – ос­та­нав­ли­ваю­щие Д. (ан­та­го­ни­сты). По­это­му ко­ор­ди­на­ци­он­ная струк­ту­ра на­ту­раль­ных Д. до­воль­но слож­ная. Она мо­жет вклю­чать дви­га­тель­ные реф­лек­сы, вро­ж­дён­ные дви­га­тель­ные ав­то­ма­тиз­мы, а так­же пря­мое управ­ле­ние со сто­ро­ны дви­га­тель­ной ко­ры го­лов­но­го моз­га. Осн. ло­ко­мо­тор­ные Д., бу­ду­чи унас­ле­до­ван­ны­ми, раз­ви­ва­ют­ся в хо­де ин­ди­ви­ду­аль­но­го раз­ви­тия (он­то­ге­не­за) и вслед­ст­вие по­сто­ян­ных уп­раж­не­ний. Ов­ла­де­ние но­вы­ми Д. – слож­ный про­цесс фор­ми­ро­ва­ния но­вых ус­лов­но-реф­лек­тор­ных свя­зей и их уп­ро­че­ния. При мно­го­крат­ных по­вто­ре­ни­ях про­из­воль­ные Д. вы­пол­ня­ют­ся со­гла­со­ван­нее, эко­но­мич­нее и по­сте­пен­но ав­то­ма­ти­зи­ру­ют­ся.

Важ­ней­шая роль в ре­гу­ля­ции Д. при­над­ле­жит сиг­на­лам, по­сту­паю­щим в нерв­ную сис­те­му от мно­го­числ. ре­цеп­то­ров, рас­по­ло­жен­ных в мыш­цах, су­хо­жи­ли­ях и сус­та­вах (про­прио­цеп­то­ров), со­об­щаю­щих о раз­ви­вае­мых мыш­ца­ми си­ле, на­прав­ле­нии, ве­ли­чи­не и ско­ро­сти со­вер­шаю­ще­го­ся Д. Ин­фор­ма­ция о про­стран­ст­вен­ных и вре­мен­ны́х ха­рак­те­ри­сти­ках Д. ис­поль­зу­ет­ся для со­вер­шен­ст­во­ва­ния дви­га­тель­ных на­вы­ков, оцен­ки сте­пе­ни дви­га­тель­ных рас­стройств при разл. за­бо­ле­ва­ни­ях, для раз­ра­бот­ки эф­фек­тив­ных ме­то­дов дви­га­тель­ной реа­би­ли­та­ции. См. так­же Био­ме­ха­ни­ка.

Движения у растений,

из­ме­не­ния рас­по­ло­же­ния ор­га­нов рас­те­ний в про­стран­ст­ве, обу­слов­лен­ные воз­дей­ст­ви­ем внеш­них фак­то­ров (све­та, темп-ры, си­лы тя­же­сти, дав­ле­ния и др.). Не­смот­ря на то что рас­те­ния ве­дут пре­им. при­кре­п­лён­ный об­раз жиз­ни и ка­жут­ся не­под­виж­ны­ми, в Д. на­хо­дят­ся их ци­то­плаз­ма и ор­га­нел­лы кле­ток, разл. ор­га­ны (кор­ни, ли­стья, цвет­ки и др.), спо­соб­ные реа­ги­ро­вать на из­ме­не­ния ок­ру­жаю­щей сре­ды, при­спо­саб­ли­ва­ясь к ним. Бла­го­да­ря Д. ли­стья рас­по­ла­га­ют­ся в про­стран­ст­ве та­ким об­ра­зом, что мень­ше за­те­ня­ют друг дру­га, а кор­ни про­дви­га­ют­ся в слои поч­вы с оп­ти­маль­ным со­дер­жа­ни­ем пи­та­тель­ных ве­ществ, во­ды и ки­сло­ро­да; на­се­ко­мо­яд­ные рас­те­ния «ло­вят» на­се­ко­мых, ис­поль­зуя их в ка­че­ст­ве до­пол­нит. пи­щи.

Раз­ли­ча­ют ак­тив­ные и пас­сив­ные Д. у рас­те­ний. К ак­тив­ным Д. от­но­сят­ся тро­пиз­мы (од­но­сто­рон­ние из­ги­бы рас­ту­щих час­тей рас­те­ния), на­стии (не­на­прав­лен­ные Д. ор­га­нов), ну­та­ции (кру­го­вые Д., напр. у вью­щих­ся рас­те­ний). Ак­тив­ные пе­ре­ме­ще­ния в про­стран­ст­ве (так­си­сы) ха­рак­тер­ны для снаб­жён­ных жгу­ти­ка­ми не­ко­то­рых од­но­кле­точ­ных во­до­рос­лей и зоо­спор во­до­рос­лей, а так­же для муж­ских по­ло­вых кле­ток (ан­те­ро­зои­дов) мхов и па­по­рот­ни­ков.

Из­ме­не­ния рас­по­ло­же­ния ор­га­нов рас­те­ний в про­стран­ст­ве про­ис­хо­дят бла­го­да­ря их не­рав­но­мер­но­му рос­ту, обу­слов­лен­но­му разл. кон­цен­тра­ци­ей гор­мо­нов – ин­до­ли­лук­сус­ной ки­сло­ты, абс­ци­зо­вой ки­сло­ты, эти­ле­на – на раз­ных сто­ро­нах рас­те­ния (при тро­пиз­мах, на­сти­ях, ну­та­ци­ях) и ко­ле­ба­ния­ми тур­гор­но­го дав­ле­ния в клет­ках ор­га­на (при на­сти­ях). Клет­ки тка­ней, не­по­сред­ст­вен­но уча­ст­вую­щих в Д., об­ла­да­ют от­но­си­тель­но тон­ки­ми, хо­ро­шо рас­тя­жи­мы­ми стен­ка­ми. К их чис­лу от­но­сят­ся клет­ки осн. па­рен­хи­мы, клет­ки в ос­но­ва­нии че­реш­ков (по­ду­шеч­ках) ли­сть­ев (напр., у бо­бо­вых), мо­тор­ные клет­ки в эпи­дер­ми­се не­ко­то­рых зла­ков. По­это­му Д. свой­ст­вен­ны мо­ло­дым ор­га­нам или час­тям рас­те­ния, не по­те­ряв­шим спо­соб­но­сти к рос­ту в бла­го­при­ят­ных ус­ло­ви­ях. Су­ще­ст­ву­ет тес­ная связь ме­ж­ду Д. у рас­те­ний, их вод­ным об­ме­ном и со­дер­жа­ни­ем в клет­ках ми­нер. ве­ществ.

Пас­сив­ные Д. мо­гут быть свя­за­ны с из­ме­не­ни­ем на­пря­же­ния тка­ней под влия­ни­ем при­кос­но­ве­ния (напр., ко­гда зре­лый плод рас­те­ний бе­ше­но­го огур­ца как бы «вы­плё­ски­ва­ет» свои се­ме­на), с пе­ре­но­сом спор, пыль­цы и се­мян с то­ком воз­ду­ха, во­ды или с по­мо­щью жи­вот­ных.

Источник

Механическое движение и его характеристики

Механика — раздел физики, который изучает механическое движение физических тел и взаимодействие между ними.

Основная задача механики — определение положение тела в пространстве в любой момент времени.

Механическое движение — изменение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени.

Механическое движение и его виды

По характеру движения точек тела выделяют три вида механического движения:

• Поступательное. Это движение, при котором все точки тела движутся одинаково. Если через тело мысленно провести прямую, то после изменения положения этого тела в пространстве данная прямая останется параллельной самой себе.
• Вращательное. Это движение, при котором все точки тела движутся, описывая окружности.
• Колебательное. Это движение тела, которое повторяется точно или приблизительно через определенные интервалы времени. От вращательного движения его отличает то, что при колебаниях тело перемещается в двух взаимно противоположных направлениях.

По типу линии, вдоль которой движется тело, выделяют два вида движения:

• Прямолинейное — тело движется по прямой линии.
• Криволинейное — тело движется по кривой линии, в том числе замкнутой.

По скорости выделяют два вида движения:

• Равномерное — скорость движущегося тела остается неизменной.
• Неравномерное — скорость движущегося тела с течением времени меняется.

По ускорению выделяют три вида движения:

• Равноускоренное — тело движется неравномерно с постоянным ускорением (положительным). Скорость увеличивается.
• Равнозамедленное — тело движется неравномерно с постоянным замедлением (отрицательным ускорением). Скорость уменьшается.
• Ускоренное — тело движется неравномерно с меняющимся ускорением. Скорость может, как увеличиваться, так и уменьшаться.

Что нужно для описания механического движения?

Для описания механического движения нужно выбрать, относительно какого тела оно будет рассматриваться. Движение одного и того же объекта относительно разных тел неодинаковое. К примеру, идущий человек относительно дерева движется с некоторой скоростью. Но относительно сумки, которую он держит в руках, он находится в состоянии покоя, так как расстояние между ними с течением времени не изменяется.

Решение основной задачи механики — определения положения тела в пространстве в любой момент времени — заключается в вычислении координат его точек. Чтобы вычислить координаты тела, нужно ввести систему координат и связать с ней тело отсчета. Также понадобится прибор для измерения времени. Все это вместе составляет систему отсчета.

Система отсчета — совокупность тела отсчета и связанных с ним системы координат и часов.

Тело отсчета — тело, относительно которого рассматривается движение.

Часы — прибор для отсчета времени. Время измеряется в секундах (с).

При описании движения тела важно учитывать его размеры, так как характер движения его отдельных точек может различаться. Но в рамках некоторых задач размер тела не влияет на результат решения. Тогда его можно считать пренебрежительно малым. Тогда тело рассматривают как движущуюся материальную точку.

Материальная точка — это тело, размерами которого можно пренебречь в условиях конкретной задачи. Допустимо принимать тело за точку, если оно движется поступательно или его размеры намного меньше расстояний, которые оно проходит.

Виды систем координат

В зависимости от характера движения тела для его описания выбирают одну из трех систем координат:

• Одномерную. Используется, когда положение материальной точки можно задать только одной координатой x — M(x) . В этом случае тело движется прямолинейно.
• Двумерную. Используется, когда положение материальной точки можно задать двумя координатами x и y — M(x,y). Тело в этом случае движения по плоскости.
• Трехмерную. Используется, когда положение материальной точки можно задать тремя координатами x, y и z — M(x,y,z). Тело в этом случае изменяет положение в трехмерном пространстве.

Способы описания механического движения

Описать механическое движение можно двумя способами:

1. координатным
2. векторным

Координатный способ

Указать положение материальной точки в пространстве можно, используя трехмерную систему координат. Если эта точка движется, то ее координаты с течением времени меняются. Так как координаты точки зависят от времени, можно считать, что они являются функциями времени. Математически это записывается так:

Эти уравнения называют кинематическими уравнениями движения точки, записанными в координатной форме.

Векторный способ

Радиус-вектор точки — вектор, начало которого совпадает с началом системы координат, а конец — с положением этой точки.

Указать положение точки в трехмерном пространстве также можно с помощью радиус-вектора. При движении точки радиус-вектор со временем изменяется. Он может менять направление и длину. Это значит, что радиус-вектор тоже можно принять за функцию времени. Математически это записывается так:

Эта формула называется кинематическим уравнением движения точки, записанным в векторной форме.

Характеристики механического движения

Движение материальной точки характеризуют три физические величины:

Источник

Все виды движения в природе

В повседневной жизни нам регулярно приходится сталкиваться с различными видами движения. Мы видим, как ходят люди, едут машины, плывут облака, летят птицы и самолеты и т.д.

Что такое движение?

Движение — это перемещение тела в пространстве относительно других тел с течением времени. Например, с уверенностью сказать, что автомобиль движется, можно только после того, как мы увидим перемещение этого автомобиля относительно неподвижного объекта, например дома, магазина, пешеходного перехода или автобусной остановки. Точно так же мы определяем, движется ли самолет, велосипед, поезд или человек.

Относительность движения

Интересный момент: представь, что ты с родителями едешь в машине. Находясь в автомобиле, ты движешься относительно дороги, но относительно самой машины и родителей, которые сидят рядом, ты находишься в состоянии покоя. Именно поэтому, когда речь идет о движении тела, нужно обязательно указывать, относительно каких тел происходит это движение.

В природе движется все

Физика чаще всего рассматривает движение тел относительно Земли. Примеров механического движения очень много: течение воды, полет самолета, движение человека, кошки или собаки, передвижение автомобиля, перемещение воздуха и т.д.

В это трудно поверить, но в природе движется абсолютно все. Причем движение не останавливается ни на минуту. Ты наверняка не задумывался над тем, что один из примеров механического движения — состояние покоя. Даже когда ты стоишь на Земле, ты движешься относительно Солнца, так как Земля совершает вращательное движение вокруг Солнца.

Что такое траектория?

При перемещении в пространстве тело движется по определенной линии. Эта линия и называется траекторией движения.

Траектория может быть видимой. Например, «хвост» самолета в небе, отпечатки сапог человека или лап собаки на снегу.

Иногда траектория не видна: мы не видим след летящих птиц.

Скорость движения

Все тела движутся, но одни медленнее, другие быстрее. Простые примеры: ты идешь в школу, рядом с тобой по дороге едут автомобили, в небе летят самолеты.

Совершенно очевидно, что ты движешься медленнее автомобиля и самолета, а самолет — быстрее автомобиля. Используя понятие «скорость», ты с уверенностью можешь сказать, что человек, машина и самолет движутся с разными скоростями.

Какие бывают виды механического движения?

Механическое движение бывает равномерным и неравномерным.

Источник