Общие методы биологии
Есть общие методы биологии, которые необходимо помнить. Они делятся на теоретические и эмпирические (практические). Тут ничего сложного, просто запоминаем названия:
Например, с помощью наблюдения изучают сезонные изменения в живой природе: миграции птиц, листопады, спячки.
Частные методы биологии
Метод центрифугирования используется в тех случаях, когда нужно разделить клетку на различные по плотности и массе структуры (чаще всего так разделяют органоиды или отделяют форменные элементы крови от плазмы). Раствор с органоидами помещают в центрифугу, после чего благодаря центробежной силе структуры распределяются по пробирке. Самые тяжелые (ядро, митохондрии, пластиды) опускаются на дно пробирки, так как их скорость оседания наиболее высокая (подробнее про скорость оседания вы можете прочитать в прошлой статье).
Пример задания с ЕГЭ-2018:
Для изучения митохондриальных ДНК ученому необходимо выделить митохондрии из животных клеток методом центрифугирования. На чем основан этот метод? После каких структур клетки он может получить митохондриальную фракцию? Ответ поясните.
метод центрифугирования основан на разделении объектов разной плотности или массы за счет разной скорости оседания объектов (за счет разной скорости вращения центрифуги);
митохондриальная фракция может быть получена после осаждения ядер как самых плотных (тяжелых) клеточных структур (плотность митохондрий ниже плотности ядер, но выше плотности всех остальных структур).
Метод хроматографии используется для разделения различных пигментов. Так как у всех пигментов разная масса, скорость движения по адсорбенту тоже разная. Чем легче пигмент, тем выше он поднимется по адсорбенту. Адсорбент — то, по чему двигаются пигменты во время хроматографии. Роль адсорбента может выполнять бумага, как это показано на рисунке.
Пример задания из демонстрационной версии ЕГЭ-2018:
Известно, что в растительных клетках присутствуют два вида хлорофилла: хлорофилл a и хлорофилл b. Учёному, для изучения их структуры, необходимо разделить эти два пигмента. Какой метод он должен использовать для их разделения? На чём основан этот метод?
Целесообразно применить метод хроматографии. Метод основан на разной скорости движения веществ смеси через адсорбент в зависимости от их молекулярной массы.
Генеалогический метод
Генеалогический метод позволяет установить закономерности наследования определенного признака в течение нескольких поколений. С помощью данного метода можно прогнозировать проявление каких-либо наследственных заболеваний (или просто признаков) в ближайшем поколении. Так изучается характер наследования признака.
Таким методом был установлен характер наследования гемофилии в королевских семьях Европы.
Методы биологии для изучения генетики
Кариотипирование является одним из основных методов для изучения генетики организмов. Этот метод позволяет анализировать кариотип человека, строение и количество хромосом, а также выявлять хромосомные и геномные мутации. Генные мутации, которые не видны через микроскоп, невозможно определить цитогенетическим методом.
Цитогенетический метод = кариотипирование
Для изучения кариотипа клеток необходимо сфотографировать метафазу митоза с помощью светового микроскопа. Кариотип – это совокупность хромосом, присущая конкретному организму и его клеткам.
Близнецовый метод
Близнецовый метод используется для выявления влияния факторов внешней среды на фенотип организма. Путем изучения однояйцевых близнецов, которые обладают идентичным генотипом, можно определить влияние окружающей среды на фенотип.
Биохимический метод
Биохимический метод основан на выявлении нарушений обмена веществ в организме человека с помощью биохимического анализа крови или мочи. Этот метод помогает выявить нарушения обмена веществ, вызванных генными мутациями.
Секвенирование ДНК
Секвенирование ДНК – это метод изучения нуклеотидной последовательности ДНК, который применяется для расшифровки генома организмов и диагностики различных заболеваний.
Другие методы биологии
Кольцевание птиц
Кольцевание птиц используется для изучения их миграций, выживаемости и сбора статистики о популяциях. На каждом кольце выбит уникальный номер с местом и датой рождения.
Микроскопы
Микроскопы бывают разных типов, но для изучения генетики важно различать световой и электронный микроскопы. Световой микроскоп использует свет и различные линзы для увеличения изображения, что позволяет рассмотреть основные структуры клеток и органеллы.
Вывод: методы биологии играют ключевую роль в изучении генетики организмов, позволяя проводить исследования и диагностику различных генетических патологий. Каждый метод имеет свои особенности и применяется в зависимости от поставленной задачи.
Методы селекции в биологии
Введение
Более мелкие структуры успешно изучаются с помощью электронного микроскопа, так как его разрешающая способность может быть и 1000000х. Исследуемое вещество как бы обстреливается электронами, которые отражаются обратно в микроскоп и формируют картинку.
Методы селекции
Популяционно-статистический метод
Данным методом изучают распространение какого-либо признака в популяции. Популяция — это совокупность особей одного вида, обитающих на одной территории (например, дно Щучьего озера). Со статистическим методом тесно связан закон Харди-Вайнберга.
Метод меченых атомов
Данный метод применяют во многих областях медицины и биологии. Учёные заменяют обычные атомы на радиоактивные изотопы (например, изотоп йода), а затем запускают эксперимент.
Гибридизация (гибридологический метод)
Этот метод основан на скрещивании организмов. Виды гибридизации:
- Внутривидовая (инбридинг)
- Вневидовая (аутбридинг)
Искуственный мутагенез
Мутагенез — это процесс возникновения мутаций в генотипе. Искусственный мутагенез применяется в селекции грибов и бактерий, иногда растений.
Индивидуальный и массовый отборы
Индивидуальный отбор применяется при выборе организмов с определенными качествами для скрещивания. Массовый отбор применяется к большим группам организмов.
Испытание по потомству
Проводят для подбора самцов с желаемыми качествами. Производителей-самцов скрещивают с несколькими самками, оценивают потомство.
Гетерозисные гибриды в последующих скрещиваниях теряют гетерозиготность и, как следствие, признаки. Гибридизация не применяется на человеке.
Генная инженерия
Смысл генной инженерии — получение рекомбинантных ДНК или РНК. С помощью генной инженерии ген одного организма встраивают в ДНК другого организма. Например, ген инсулина подсаживают в бактерию с помощью плазмиды. Так, бактерия теперь вырабатывает инсулин, который используется в медицине.
Клеточная инженерия
Смысл клеточной инженерии — создание новой клетки путём гибридизации, клонирования или пересадки хромосом (а может и пересадки целых ядер)!
Ганс Христиан Корнелиус Мортенсен – основоположник научного кольцевания птиц
Тайна эта волновала людей очень давно. Люди видели, как некоторые виды птиц то вдруг появлялись в большом количестве в определённом месте, то снова исчезали. Почему?
Ещё Аристотель (384-322 гг. до н.э.) объяснял перелёты птиц стремлением избежать холодных зим и считал, что существуют особые тёплые местности, где птицы зимуют. Римский император Фридрих II (1194-1250) связывал сроки отлёта у разных видов с погодными условиями, различал места линьки и предотлётных скоплений, впервые отделил перелёты от кочёвок. В дальнейшем ещё многие учёные пытались разобраться в птичьих перелётах, среди них были и шведский естествоиспытатель, отец систематики Карл Линней, и немецкий орнитолог X. Брэм, отец знаменитого путешественника и популяризатора Альфреда Брэма, и русские учёные К. Кесслер и А. Миддендорф. Однако единственным доступным методом изучения миграций всё это время оставалось наблюдение за появлением и исчезновением птиц в разных частях света, гипотезы же, объясняющие эти наблюдения, невозможно было подтвердить или опровергнуть. Поэтому, наряду с постепенно формирующимися научными представлениями о миграциях, долгое время существовали и самые удивительные заблуждения, вроде того, что ласточки зимуют, зарывшись в тину на дне озёр, или что горихвостки зимой превращаются в малиновок, а летом снова в горихвосток.
Развеять эти заблуждения и проверить гипотезы учёных могло помочь только индивидуальное мечение птиц, дающее возможность проследить судьбу конкретной особи. Отдельные попытки такого мечения люди предпринимали ещё начиная со средних веков и с разными целями, но оптимальный метод мечения, используемый до сих пор, первым ввёл в обращение именно Мортенсен. Простота и универсальность предложенного метода вызвала взрывной рост кольцевания во всём мире и привела к почти мгновенному появлению и распространению орнитологических станций, которые занимались отловом и кольцеванием птиц.
Первая такая станция – Росситтенская – была создана в 1901 г. на Куршской косе Балтийского моря. Основатель станции Иоганесс Тинеманн (1863–1938) выбрал это место потому, что, впервые попав в Росситтен, обратил внимание на огромное количество перелётных птиц. Позже стало известно, что Куршская коса – один из ключевых пунктов Беломорско-Балтийского пролётного пути птиц. А к 1930 г. существовало уже около тридцати центров кольцевания почти в двадцати странах Европы, Азии и Северной Америки. К концу 1930-х гг. в мире было окольцовано уже свыше миллиона птиц.
Йоханнес Тинеманн – основатель Росситтенской орнитологической станции. Кольца птиц станции Росситтен из коллекции Руслана Мартозиса.
Сегодня, когда с начала научного кольцевания прошло более 120 лет, система его полностью отлажена и является универсальной для всех стран. Именно благодаря этому возможно отслеживание путей и судеб разных птиц, с какими бы частями света они ни были связаны. В каждой стране есть свой Центр кольцевания птиц, снабжающий кольцевателей кольцами и аккумулирующий всю полученную от них информацию. В свою очередь, Центры кольцевания разных стран обмениваются информацией друг с другом. Вот адрес сайта российского Центра кольцевания, и именно сюда следует отправлять информацию, если вы нашли или увидели птицу с кольцом и записали его номер.
Как же практически происходит кольцевание птиц? Этот вопрос вызывает неизменный интерес у людей, далёких от орнитологии, на некоторых станциях кольцевания даже специально устраивают показательные кольцевания для экскурсантов. Но на свете существует множество самых разных птиц и разных методов их отлова, и далеко не всё возможно показать экскурсантам. Зато о них можно рассказать.
Кольцевание птиц в Кандалакшском заповеднике
Кандалакшский заповедник – один из самых старых в России и один из самых «птичьих»: здесь зарегистрировано более 260 видов птиц, а участки заповедника в Кандалакшском заливе имеют статус водно-болотных угодий международного значения в качестве местообитания водоплавающих птиц.
Сегодня известно, что подавляющее большинство обитающих в заповеднике птиц постоянно перемещаются на разные расстояния: от небольших кочёвок в несколько десятков или сотен километров, до огромных путешествий в тысячи километров: в Европу, Африку, Азию. Установить всё это удалось именно с помощью кольцевания, по сообщениям из разных стран о птицах, окольцованных в заповеднике.
Кольцеванию же мы обязаны знанием того, что один из самых обычных в заповеднике (и в северных широтах вообще) видов, полярная крачка (Sterna paradisaea), является абсолютным мировым рекордсменом по дальности перелётов: дважды в год эта миниатюрная птица совершает путешествие из Арктики в Антарктику, от мест гнездования к местам зимовки, и обратно. Но мало кто знает, что самый первый зафиксированный рекорд крачки, занесённый в книгу рекордов Гиннеса, был установлен по птице, окольцованной в Кандалакшском заповеднике! Почти 70 лет назад полярная крачка, окольцованная птенцом на одном из островов заповедника в июле 1955 г., была поймана в мае 1956 г. в западной Австралии, около города Фримантл. Длину маршрута этой птицы тогда оценили примерно в 22 500 километров.
Кольцевать птиц в заповеднике начали почти сразу после его создания, в 1936 г. Сейчас тут каждый год кольцуют около 7-8 тысяч птиц разных видов: уток, куликов и чаек, воробьиных.
Для разных птиц используются кольца разного размера: самые маленькие весят 50 миллиграмм, самые большие – 2-3 грамма. При этом вес кольца не превышает 0,5% от веса самой птицы, поэтому ей не мешает. Первоначально кольца изготавливали в основном из алюминия: он лёгкий и мягкий, на нём легко выбивать номер и легко закрепить его на птичьей лапе. Но у всего есть оборотная сторона – через несколько лет на алюминиевом кольце либо стирается и становится нечитаемым номер, либо птицы их теряют. Поэтому сейчас для птиц среднего и крупного размера используют преимущественно стальные кольца, более прочные и надёжные.
На каждом кольце выбит индивидуальный номер, состоящий из букв и цифр. Для мелких птиц используют кольца, края которых просто плотно смыкаются друг с другом, для птиц более крупных, с сильным клювом, которым можно разжать кольцо, используют кольца «с замком». В любом случае, кольцо строго подбирают по размеру птицы: оно должны сидеть на лапе свободно, ничего не пережимая, но и не спадать.
Кольца разных размеров и типов.
Июнь. Кольцевание птенцов и самок на гнездах
Способы отлова птиц для кольцевания тоже заметно различаются. Проще всего кольцевать птенцов в гнезде, пока они ещё никуда не могут убежать или улететь. Для воробьиных птиц сотрудники заповедника развешивают в лесу искусственные гнездовья – синичники. Регулярно обходя и проверяя синичники, они следят за жизнью каждого гнезда, знают, когда там появятся птенцы и когда можно будет прийти их окольцевать. Птенцов морских птиц, чаек и куликов, кольцуют, когда проводят массовые учёты гнездящихся птиц на островах заповедника. Только что вылупившиеся чаячата и куличата ещё сидят в гнездах, чуть подросшие могут прятаться рядом с гнездом, затаившись в траве или среди камней. Их бывает нелегко найти, но легко взять в руки и окольцевать.
На фотографии ниже можно видеть не только ожидающих кольцевания птенцов чайки, но и всё необходимое для этого процесса: связку с кольцами; плоскогубцы, чтобы плотно соединять края колец; штангенциркуль, чтобы измерять птенца, и, конечно, полевой дневник для записи данных.
Несколько иначе обстоит дело с подросшими птенцами крупных чаек – серебристой и морской. Ещё не начавшие летать птенцы по размеру уже могут быть с хорошую курицу, они сильные, быстро бегают и больно клюются. Кольцевать такого крупного «ребёнка» приходится либо при помощи ассистента, либо положив его на спину: в такой позиции он замирает и не оказывает сопротивления. На островах, где птенцов много, из таких перевёртышей образуется целая очередь на кольцевание.
У чаек и куликов ножки сухие и тонкие, по мере роста птицы их размер изменяется незначительно. Птенцам этих видов можно сразу надеть кольцо взрослого размера. Иначе обстоит дело с птенцами уток. У них ножки толстые, мясистые, с возрастом существенно увеличиваются. Если окольцевать птенца утки кольцом взрослого размера, то оно с него свалится, если детского – то по мере роста оно начнёт врезаться в ногу и травмировать её. Выход из этого положения в начале 1960-х гг. придумали латышские орнитологи и он прост, как всё гениальное. Кольцо утятам надевают «на вырост»: более широкое, чем нога птенца, оно станет впору, когда нога вырастет. Пока же, чтобы кольцо не свалилось, внутри его частично набивают пластилином. По мере того, как нога растёт, она вытесняет пластилин, и кольцо становится впору.
Птенцы гаги после вылупления проводят в гнезде только одни сутки. Как только все птенцы обсохнут, самка уводит их в море, и в гнездо они уже больше не возвращаются. Единственная возможность окольцевать гагачат – застать их в гнезде в эти самые первые сутки. Если птенец уже наполовину выбрался из яйца, то его можно окольцевать, даже не дожидаясь полного вылупления.
Кольцевание птенцов технически самое простое, но и наименее результативное, потому что у молодых птиц очень высока смертность: в первый год жизни их погибает около половины. Птица же, окольцованная взрослой, с гораздо большей вероятностью проживет ещё несколько лет, а значит, и кольцо будет работать – приносить информацию. Но и поймать взрослую птицу много сложнее, чем птенца, ведь она не будет сидеть и дожидаться, пока её возьмут в руки. Для отлова взрослых птиц используются свои методы: сачком на гнезде, во время линьки на воде, паутинными сетями на пролёте.
Например, для поимки гаги на гнезде используется большой сачок на длинной ручке и поведенческая особенность гаги, состоящая в том, что при приближении опасности самка предпочитает не улетать с гнезда, а затаиваться на нём, закрывая кладку своим телом. Вжавшись в гнездо, самка сидит иногда до последнего, так, что её можно взять руками. Но это всё-таки бывает редко. Чаще, когда человек оказывается уж слишком близко, самка не выдерживает и срывается с гнезда. Поэтому самку, сидящую на гнезде, надо заметить издалека, максимально тихо и осторожно подойти к ней, рассчитать, в какую сторону она полетит, и в этот момент накинуть сачок. Со стороны кажется, что поймать гагу просто, ведь она сидит совсем близко, часто – на расстоянии вытянутой руки. Однако, несмотря и на близость, и на кажущуюся неповоротливость гаги, даже опытным людям удаётся поймать её далеко не всегда. С непостижимым проворством самка умудряется выскочить из-под самого сачка.
Если поймать самку всё-таки удалось, её аккуратно выпутывают из сачка и надевают на лапу кольцо. Так же, как и крупных птенцов чаек, во время кольцевания самку обычно кладут на спину, в этой позе она замирает и лежит спокойно. Снимают несколько стандартных промеров: длину головы, длину крыла, вес. Окольцованную и измеренную самку немедленно выпускают.
Июль-август. Кольцевание линных уток
Ещё один способ поймать взрослую птицу – дождаться периода линьки. В определённый момент при смене оперения у птицы выпадают маховые перья, и она теряет способность летать. Конечно, это время птицы стараются проводить в безопасных местах. Морские утки уходят далеко в море, где им не грозят наземные хищники, а речные остаются на озёрах, предпочитая водоёмы с густыми зарослями вдоль берегов: в самом водоёме они могут кормиться, а в зарослях прятаться от хищников. В это время на островах заповедника, где расположены подходящие для линных уток озёра, отлавливают для кольцевания чирков-свистунков, крякв, свиязей, шилохвостей. Для этого люди цепью прочёсывают густые прибрежные заросли, а несколько человек с большой сетью идут прямо по воде, у кромки растительности, чтобы поймать в сеть выскочившую из зарослей утку.
Август-сентябрь. Птицы в паутинке
Взрослых, но небольших по размеру птиц отлавливают для кольцевания при помощи паутинки – паутинной сети. В основном сети рассчитаны на мелких воробьиных птиц: синиц, пеночек, вьюрков, чижей, чечёток и т.п. Но иногда бывает, что в паутинки попадаются и птицы покрупнее: дрозды, кулики, кукушки, сороки, а изредка даже хищники. Иногда в сети попадают птицы, которые уже были окольцованы раньше. В этом случае орнитологи только записывают номер уже имеющегося кольца, но не меняют его. Кольцо – главный документ птицы – выдаётся ей один раз на всю жизнь. Изредка бывает, что попадаются и птицы сразу с двумя разными кольцами от разных кольцевателей. Это «наследие прошлого», когда каждый кольцеватель надевал новое кольцо, сейчас так уже не делают.
Сеть-паутинка напоминает вертикально стоящий на земле рыбацкий бредень — только сеть его, собранная в несколько свободно провисающих «карманов», расположенных один под другим, настолько тонка, что её почти не видно. Птица, попавшая с разгону в полотно сети, падает в карман, который подхватывает её, словно гамак. Правда, выбраться из этого «гамака» самостоятельно она уже не может.
Вреда птицам это не причиняет, если они не остаются висеть в сети слишком долго. Поэтому сети проверяют каждые полчаса, всё светлое время суток, а оно летом в Заполярье долгое. В августе сети приходится проверять с 4 часов утра до полуночи, в сентябре – с 6 до 21 ч.
Всех птиц, обнаруженных в сетях, аккуратно выпутывают, рассаживают в мягкие матерчатые мешочки и приносят на полевую базу. Здесь у каждой птицы определяют вид, пол и возраст, стадию линьки, измеряют, взвешивают, кольцуют и отпускают на волю. У опытного человека на обработку одной птицы уходит всего 2-3 минуты. Иначе и не успеть, ведь в течение одного дня в сети может попасть до нескольких сотен птиц. Держат птицу очень аккуратно, так, чтобы не дать ей улететь, но и ничего не повредить. У сторонних наблюдателей самый большой восторг обычно вызывает процесс взвешивания, когда птицу вниз головой кладут в бумажный кулечек или пластиковый стаканчик, установленный на весах. Данные по каждой птице, как и при любом кольцевании, записывают в специальные бланки, после чего информацию передают в Центр кольцевания в Москве.
Развитие кольцевания. Цветные кольца
При всех огромных достоинствах традиционного кольцевания, у него есть один существенный недостаток: надписи на маленьких металлических колечках можно прочесть, только если взять птицу в руки. То есть либо отловить её повторно, либо найти мёртвой. Понятно, что вероятность этих событий крайне невелика, поэтому и процент возвратов для обычных колец очень низок – примерно 2-3 возврата на 1000 окольцованных птиц.
Чтобы повысить эффективность кольцевания, во второй половине XX в. начали использовать крупные пластиковые кольца. Надписи на таких кольцах можно прочесть издалека, в бинокль, не отлавливая птицу. Информацию на таких кольцах несут не только буквы и цифры, но и цвет, по которому можно определить страну, в которой была окольцована птица. Например, в России чаек кольцуют белыми и жёлтыми пластиковыми кольцами.
Некоторые птичьи биографии оказываются просто поразительными. Вот серебристая чайка с жёлтым кольцом KW25. Она появилась на свет летом 2012 г. на луде Фарватерная в Кандалакшском заповеднике и была окольцована там птенцом. А после этого, оказывается, вела бурную жизнь, насыщенную путешествиями. Её отмечали в Нидерландах (в 2012 и 2019 гг.), во Франции (2014, 2018, 2019, 2021, 2022 гг.), в Финляндии (2014, 2020 гг.), в Германии (2014 г.), и трижды, в 2019, 2020 и 2022 гг., я встречала её на кандалакшской свалке!
Не все из встреченных мною чаек были такими космополитами. Многие регулярно, каждый год отмечались на зимовке только в какой-то одной стране: в Германии, Британии, Нидерландах, Норвегии или Дании. Например, серебристая чайка с жёлтым кольцом KW51 оказалась большой любительницей немецкого города Бремена, а точнее – бременской свалки. Она родилась в 2012 г. на островах Кандалакшского заповедника, а уже в ноябре того же года была отмечена на Бременской свалке в первый раз. И с тех пор, как часы, отмечалась там каждую зиму.
Большинство чаек, встреченных мною на свалке, были местными уроженцами, вернувшимися после зимовки в Европе гнездиться на родине. Но попадались среди них и «иностранки». Например, чайки с оранжевыми кольцами – уроженцы Британии. Причём первая, с кольцом J2YT, была окольцована в 2016 г. на Pitsea Landfill Site – это вторая по величине мусорная свалка в Великобритании, закрытая в начале 2020-х гг. Мое наблюдение весной 2022 г. было первой встречей этой чайки с момента её кольцевания в 2016 г. И снова на свалке, только теперь кандалакшской.
Кстати, свалки являются отличным местом не только для отслеживания окольцованных птиц, но и непосредственно для кольцевания. Датский орнитолог, исследователь чаек Эдди Фритзе, один из рекордсменов по количеству окольцованных и проконтролированных чаек, работает именно на свалке. Весной 1970 года Эдди начал кольцевание чаек на свалке в Копенгагене, придумал и внедрил свой особый способ отлова, при помощи которого меньше чем за год окольцевал 3582 серебристых и 77 морских чаек. Способ отлова был прост: ловец устраивался на мусорной куче, на голову надевал мешок и становился невидимым для чаек. Чайки садились или проходили рядом, а он их ловил руками.
Эдди с пойманной морской чайкой на мусорной свалке в Дании, 1994 г.
Не кольцами едиными. Логгеры и геолокаторы
Почти сто лет единственным способом узнать о перемещениях птиц было кольцевание, при помощи которого можно было получить информацию только о двух точках: месте, где кольцо было надето на птицу, и месте, где оно было обнаружено в следующий раз. Что происходило с птицей между этими двумя точками, оставалось загадкой. Но в XXI веке в практику вошли приборы, которые способны постоянно отслеживать самые разные события в жизни птиц на протяжении длительного времени. Миниатюрные устройства, способные очень продолжительное время (от 1 года до 5 лет!) работать в автономном режиме, крепятся к птице и фиксируют множество параметров: географические координаты, температуру тела птицы, характер её перемещения в пространстве (летит или находится в покое) и многое другое. Различные типы устройств либо сразу передают информацию исследователям (спутниковый и GSM-передатчик), либо записывают её на внутренний носитель памяти (логгер).
Помните рекордсмена по дальности перелётов – полярную крачку, о которой мы говорили в начале? Зафиксированный в 1956 г. рекорд, когда крачка из Кандалакшского заповедника была поймана в Австралии, был, конечно, поразительным. Но каким конкретно маршрутом летела эта крачка, где останавливалась, и сколько времени занял у неё весь путь, определить тогда было невозможно. Прошло более полувека и, благодаря работам орнитолога Андрея Волкова, проведённым в национальном парке «Онежском Поморье» с использованием геолокаторов, стало известно, что крачки не просто летят по прямой из Арктики в Антарктику: их путь очень интересен и необычен. Оказалось, что с Белого моря они сначала летят вовсе не на юг, а на север, к берегам Шпицбергена и Гренландии, где около месяца держатся у кромки льдов. И только потом отправляются на юг: пересекают Атлантический океан, огибают южную оконечность Африки, пролетают Индийский океан, достигая побережья Австралии и острова Тасмания, и зимуют в морях Южного океана. Считавшийся в 1956 г. рекордным маршрут длиной в 22 500 километров померк перед тем, что показал анализ треков, переданных геолокаторами. Он позволил выявить крачку-рекордсменку, которая с Онежского полуострова пролетела к месту зимовки и обратно 103600 километров! На сегодня этот маршрут зарегистрирован как самый длинный из сезонных миграций животных.
Крачка с установленным геолокатором. Треки семи полярных крачек, зафиксированные геолокаторами. Материалы сайта нац.парка «Онежское поморье».
Александра Горяшко – биолог, писатель, историк науки, специально для GoArctic
Более сорока лет работает на Белом море. Автор более двухсот научных и научно-популярных публикаций о природе и истории Севера. Член Ассоциации «Морское наследие: исследуем и сохраним», Рабочей группы по гусеобразным Северной Евразии, Союза литераторов России.
Кольцепрядение — метод механического прядения, при котором веретено, стальное кольцо и бегунок скручены, а для вытяжки используются ролики.
Кольцевое прядение в настоящее время является наиболее широко используемым методом прядения на рынке. Вытянутые ленты или ровница протягиваются через бегунок, шпулька наматывается быстрее, чем бегунок, а хлопчатобумажная пряжа скручивается в пряжу.
Широко используется при прядении различных коротких волокон. Например, при чесании, расчесывании и смешивании, бегунок приводится в движение шпулькой через нитку пряжи и вращается вокруг стального кольца. При скручивании при этом трение стального кольца делает скорость вращения немного меньшей, чем у наматываемой шпульки. Скорость прядения высокая, а форма пряжи кольцевого прядения представляет собой коническую спираль, волокна которой преимущественно передаются изнутри наружу, так что волокна наматываются и соединяются внутри и снаружи пряжи. Пряжа имеет компактную структуру и высокую прочность.
Процесс прядения колец
Выдувная камера — чесание — — предварительное волочение — — полосы и намотка — — прочесывание — — первая вытяжка — — вторичная вытяжка — — ровница — — пряжа — — намотка
Выдувная камера — чесание — первая волочильная машина — — вторичная волочильная машина — — ровница — — пряжа — — намотка
Разница между кольцевым прядением и воздушным прядением
Кольцевое прядение относится к ручному прядению, которое представляет собой метод прядения, при котором одновременно осуществляются вытяжка, кручение и намотка. Ровинг вытягивается до необходимого количества пряжи в вытяжной системе, а затем скручивается и наматывается стальным кольцом и бегунком, образуя пряжу. Лента не имеет точки разрыва на протяжении всего процесса формирования пряжи.
Открытое прядение относится к открытым прядениям. Ленты прочесываются на отдельные волокна чесальным валиком. Под действием центробежной силы чесального валика и воздушного потока отрицательного давления в роторе волокна покидают поверхность чесального валика и попадают в ротор через трубку подачи хлопка, образуя волокнистое кольцо в канавке для конденсации. Кольцо из волокон вращается с высокой скоростью вместе с ротором, и под действием соединительной нити непрерывно передается скручивание, а пучок волокон непрерывно зачищается, образуя пряжу. В процессе формирования нитей пряжи имеются точки разрыва.
Кольцевая скрутка проводится с обоих концов, а воздушная скрутка – с одного конца.
После того как зрелая лента сформирована методом кольцевого прядения, необходимо дополнительно сформировать ровинг, который можно производить непосредственно из вареной ленты методом воздушного прядения. После формирования пряжи кольцевого прядения обычно необходимо дополнительно намотать пряжу в пакет, а воздушное прядение может непосредственно сформировать пакет.
Вращение шпинделя осуществляется с удержанием обоих концов на месте за счет вытяжки и скручивания. Поэтому волокна пряжи относительно прямые. А поскольку наибольшее натяжение при скручивании получают волокна на внешней стороне треугольной области, то наименьшее натяжение получают волокна в центре. Следовательно, начальное натяжение этих волокон варьируется во время формирования пряжи, так что волокна внешнего слоя плотно обхватывают волокна внутреннего слоя, а пряжа является относительно тугой.
При воздушном прядении разделение волокон и скручивание выполняются в свободном состоянии, а в процессе вытягивания и скручивания пряжи волокна продолжают скользить вдоль стенки резервуара для конденсации к точке отделения, поэтому в слое покрытия остается больше волокон. формируется, ориентация волокон плохая, пряжа рыхлая.
Внешний вид пряжи
Отдельные волокна на поверхности пряжи кольцевого прядения в основном следуют направлению скручивания, которое является относительно аккуратным, и в обратном направлении скручивания волокна перепутываются незначительно.
Одиночное волокно на поверхности пряжи с воздушной головкой имеет больше запутываний, предотвращающих скручивание, поэтому пряжу кольцевого прядения легко раскручивать, а пряжу с воздушной головкой раскручивать нелегко.
Требования к пряже для сырья
Из-за разницы в механизме формирования пряжи между пневмопрядением и кольцепрядением, кольцепрядение обычно имеет относительно большое количество пряжи, тогда как воздушное прядение имеет относительно низкое количество пряжи. При воздушном прядении можно использовать более короткое сырье, тогда как при кольцепрядении обычно требуется более длинное сырье.
Преимущества и область применения технологии кольцепрядения
Кольцевое прядение — старейшая система прядения, по крайней мере, теоретически, но технология не старая. Современный рпрядильные машины автоматизируют функции, требуют гораздо меньше труда, чем раньше, и обеспечивают более высокое качество. Пряжа, производимая на кольцепрядильной машине, является стандартом для продукции, производимой другими системами.
Высокая эффективность производства
Производительность кольцепрядильного оборудования высока, а пряжа гладкая, блестящая и обладает высокой прочностью, что подходит для производства различных тканей.
Хорошее качество пряжи
По сравнению с другими методами прядения поверхность пряжи при кольцевом прядении гладкая, без таких дефектов, как ворсистость и примеси, а качество пряжи хорошее, что подходит для производства высококачественной одежды.
Для кольцепрядения требуется меньше оборудования и меньшие производственные затраты.
Ограничено скоростью путешественника
Чрезмерная скорость бегунка приведет к сильному трению, перегреву и ожогам, частой замене бегунка и повышенному излому концов.
Ограничено натяжением баллона
По мере увеличения скорости шпинделя сопротивление воздуха и инерционная центробежная сила на баллоне соответственно увеличиваются, что приводит к большему количеству сломанных концов.
Ограничено диаметром кольца.
Увеличение скорости шпинделя увеличит время съема и смены пакета во время остановки, что снизит коэффициент использования оборудования, а диаметр стального кольца увеличится, когда пакет будет иметь большие размеры, что повысит производительность. скорость хода бегунка и ускорение износа
Ограничено нагрузкой шпинделя
Если скорость шпинделя увеличивается, если коэффициент использования оборудования не снижается, необходимо использовать большой пакет, но большой пакет увеличит нагрузку на шпиндель, и чем больше нагрузка, тем больше вибрация, и это приведет к увеличению нагрузки на шпиндель. будет потреблять больше энергии, что повлияет на экономическую выгоду производства.
Основой любого здания, будь то многоквартирный жилой дом или маленький садовый домик, является фундамент. От его прочности зависит надёжность всей постройки, ведь при его деформации трещины могут появиться и на других частях здания – на полу и стенах.
Зачем нужно делать кольцевой дренаж?
Кольцевой дренаж обеспечивает удаление лишней влаги, содержащейся в почве от фундамента. Понять что необходимо его обустройство, можно по следующим признакам:
Правильная технология устройства кольцевой дренажной системы
Одним из наиболее эффективных способов осушения фундамента является устройство кольцевой дренажной системы. Выполняется такой дренаж вокруг отмостки, на расстоянии около 5-8 м от стен здания, в противном случае необходимо принять меры для предотвращения осадки грунта под фундаментом дома. Глубина кольцевого дренажа зависит от расстояния до фундамента, чем расстояние больше, тем глубже он должен быть устроен. В среднем глубина траншеи варьируется от 30 до 70 см и зависит также от глубины заглубления фундамента и характеристики почвы на участке. Устройство такой дренажной системы возможно как до, так и после постройки здания.Для группы рядом стоящих зданий допустимо устройство единого кольцевого дренажа.
Схема кольцевого дренажа и его основных узлов
Схема устройства дренажной системы проста, она представляет собой замкнутое «кольцо» вокруг фундамента. В местах поворотов устанавливают смотровые колодцы. Вся система устанавливается под небольшим уклоном в одну сторону, который задаёт воде направление к водостоку.
Необходимые для устройства дренажа материалы
Бетонныеи железобетонные трубы – тяжёлые и массивные, больших диаметров, поэтому их не используют в частном строительстве.
Раньше повсеместно использовались асбестоцементные трубы, но с появлением более современных материалов они становятся все менее популярными. Это связано с тем, что они тоже довольно тяжёлые, имеют сложное соединение и маленьких срок службы, так как постепенно разрушаются под воздействием воды.
Антикоррозионное покрытие металлических труб со временем разрушается содержащимися в грунтовых водах солями, поэтому они тоже не самый подходящий вариант для дренирования.
Керамические дрены самые дорогие, долговечные, довольно тяжёлые. Так же, как и асбестоцементные, являются сложными в установке и соединении.
Пластиковые трубы являются самыми распространёнными при устройстве дренажа. Они лёгкие, простые в монтаже, не боятся воды и доступны по цене. Такие дрены бывают одно и двухслойные, последние отличаются повышенной прочностью и используются при монтаже дренажных систем на большой глубине. Кроме того, пластиковые трубы продаются в виде гибких дренажных шлангов, в бухтах по 40-50 м, либо в виде жёстких труб, длиной 6-12 м. Срок службы таких труб составляет 50-60 лет, что в 2-3 раза превышает срок эксплуатации асбестоцементных изделий.
Дренажные трубы бывают как перфорированные, так и без перфорации. Если на поверхности отсутствуют отверстия, их можно прорезать самостоятельно.
Также в продаже встречаются трубы, завёрнутые в геотекстиль.
2. Геотекстиль – нетканый материал, выполняющий роль фильтра и не допускающий засорения дренажных отверстий. Для дренажа не подойдут материалы, изготовленные из натуральных материалов, шерсти или хлопка, так как они подвержены быстрому износу, поэтому стоит отдать предпочтение геотекстилю из полипропиленовых или полиэфирных нитей. Существует несколько способов производства геотекстильного материала:
3. Дренажный колодец – состоит из дна, шахты и люка. На поверхности шахты расположены отверстия, предназначенные для присоединения дренажных труб. Шахта колодца может быть изготовлена из бетона или пластика. У бетонных колодцев люк, как правило, чугунный, у пластиковых все части изготовлены из одного материала. Предназначены для накопления воды.
4. Смотровые колодцы – по-другому называются ревизионные. Предназначены для осмотра состояния дренажной системы и проведения её очистки.
5. Щебень – требуется для устройства дренажной обсыпки. Для этих целей подойдёт гранитный или гравийный камень средней или крупной фракции (20-60мм).Перед использованием щебень необходимо промыть. Он выполняет роль крупного фильтра, не допускающего загрязнения. Кроме того, он равномерно распределяет давление по поверхности трубы, не допуская её повреждения.
6. Песок – требуется для устройства песчаной подушки.
7. Тройники, муфты – для соединения элементов дренажной системы.
8. Геомат – синтетический материал, состоящий из нескольких уложенных друг на друга решётчатых слоёв, связанных термическим способом или полипропиленовой нитью. Может понадобиться для укрепления стенок траншеи.
Пошаговая инструкция монтажа кольцевой дренажной системы
Проводить работы по устройству дренажной системы рекомендуется в конце лета – начале осени, в связи с тем что в этот период уровень грунтовых вод находится на минимальном уровне.
Цены на устройство кольцевой дренажной системы
Теперь вы знаете, как правильно выполнить на участке кольцевой дренаж фундамента и что для этого нужно. Ниже можно ознакомиться со средними расценками на данный вид работ, чтобы принять решение, стоит ли пытаться самостоятельно выполнить дренирование, или лучше доверить это дело профессионалам.
Установка смотрового колодца 1,0
Установка смотрового колодца 2,0
Установка смотрового колодца 3,0
Установка коллекторного колодца 1,0
Установка коллекторного колодца 2,0
Установка коллекторного колодца 3,0
Укладка дренажной трубы
Устройство дренажной системы фундамента до 0,5
Устройство дренажной системы фундамента от 0,5 до 1м
Устройство дренажной системы фундамента от 1,0 до 1,5м
Устройство дренажной системы фундамента от 1,5 до 2м
Онлайн-калькулятор для самостоятельного расчёта стоимости устройства дренажной системы
В две колонки Расчёт стоимости устройства дренажных систем Итоговая стоимость дренажной системы