Кошки в наномире

2,635 views

Published on

Драчева Татьяна, 7«Г» класс, МБОУ «СОШ №5»
В рамках Сетевой научно-практической конференции.

Published in: Education
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
2,635
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
30
Actions
Shares
0
Downloads
0
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Кошки в наномире

  1. 1. Школьная Лига Роснано Сетевая научно-практическая конференция исследовательских и проектных работ школьников «Мир и я: стратегия открытий и преобразований» Кошки в наномире Автор работы: Драчева Татьяна , 7 «Г» класс МБОУ «СОШ №5» tanyadracheva@rambler.ru Руководитель: Сковороднева Наталья Валерьевна учитель физики МБОУ «СОШ №5» natalya_zolushka@mail.ru Научный руководитель: сотрудник Наноцентра КГУ Емельянов Никита Александрович г. Курчатов, 2013 г. 1    
  2. 2. Кошки в наномире Содержание Страница I Введение 2 II Теоретическая часть: что мы знаем о кошках? 4 1 Происхождение кошек 4 2 Породы кошек 4 3 Здоровье кошки 4 4 Интеллект кошки 4 III Жизнь кошек и развитие нанотехнологий 4 1 Светящаяся кошка и лекарство от СПИДа 5 2 Кошка-разведчик 6 3 Мозг кошки взят за основу суперкомпьютера 6 4 Нанотехнологии на службе у кошек 7 5 Клонирование кошек 7 IV Практическая часть: микроскопы, опыты и психология служат науке 7 1 Знакомьтесь: герои проекта «Кошки в наномире» 8 2 Исследование шерсти кошек при помощи микроскопов 8 3 Анализ результатов, полученных при помощи электронного микроскопа 8 4 Физические опыты для иллюстрации и объяснения гипотез 10 а) Изучение электропроводности талого снега 10 б) Электризация волос 11 в) Флуоресценция 11 5 Тест на определение интеллектуальных способностей кошек 11 V Заключение. Вывод 12 VI Источники информации 12 VII Приложения 13 I. Введение Кошек не любит только тот, кто еще не встретил свою кошку. Дебора Эдварс Кошки чувствительны к вашему настроению и дарят вам любовь и внимание. Ведь им безразлично,кто вы и как выглядите, полный вы или худой, богатый или бедный, здоровый или больной. Болеетого, среди всех домашних животных кошки - самые нежные и ласковые создания. Когдазоопсихологами была составлена анкета для характеристики привязанности людей к кошкам,опросили 900 человек. 99% опрошенных считали кошек членами своей семьи и использовали слово"любовь", чтобы описать свои отношения с ними. Но как сделать совместное существованиечеловека и кошек максимально комфортным и полезным друг другу? Актуальность темы: кошки – древнейшие существа, известные человеку, их повадки достаточнохорошо известны, но некоторые стороны жизни кошек до сих пор ищут своего объяснения. Чем,кроме ловли мышей и эстетического удовольствия, может быть полезна кошка человеку? Какчеловек может улучшить жизнь кошек, используя современные технологии? Обращение к даннойтеме обусловлено развитием нанотехнологий и применением новых методов исследования. Гипотеза: развитие нанотехнологий продвинулось настолько далеко вперед, что даже кошки неостались в стороне от этой темы. Мы можем сделать жизнь кошек более комфортной, а кошки могутпомочь человеку в изучении отдельных важных областей науки. Объект исследований: кошки и их жизнь рядом с человеком в условиях современного мира. Предмет исследований: шерсть кошек.
  3. 3. Разработанность исследуемой проблемы. В современной литературе вопросам происхождения ипородам кошек уделяется большое внимание: сайты «Википедия», «Зооклуб», «Котодом», «Породыкошек». Во многих публикациях описаны традиционные способы ухода за кошками: «Котопес»,«Наши любимые кошки» и другие. Практика применения тестирования интеллекта кошекпредложена на сайте «Полезные советы». Статью об использовании кошек в целях разведкиопубликовал журнал «Национальная безопасность». Вопросы жизни кошек в эпоху нанотехнологий не получили в научной литературе достаточногоосвещения, что прежде всего связано с относительной новизной данной темы. Основные положения,касающиеся развития нанотехнологий и их связью с жизнью кошек, вопросы клонирования кошексодержатся на специализированных интернет-порталах: «Нанотехнологии и наноматериалы», «Сайто нанотехнологиях в России»,   анализируются в работах «Популярные нанотехнологии» и краткоописываются на лентах «Новости химической науки» и других новостных агентств. Суть физических опытов изложена в инструкции к конструктору «Юный физик. 120занимательных опытов в домашней лаборатории», учебниках физики Л.Э.Генденштейна за 8 и 11класс и на страничке группы «Чудеса науки» «В контакте». Принципы действия микроскопов, основанных на новейших достижениях науки, изучались мноюна лекциях научного сотрудника КГУ Емельянова Н.А. и при посещении МеждисциплинарногоНаноцентра в Курске. Также этот материал освещен в журнале «Популярная механика» и в«Википедии». Анализ структуры волос кошек практически нигде не освещается, есть лишь несколькофотографий, в основном на англоязычных сайтах, например, naturalnigerian.ru. Таким образом, отсутствие комплексных исследований жизни кошек с использованиемнанотехнологий делает актуальной постановку цели моего проекта. Цель исследований: доказать пользу кошек в эпоху нанотехнологий и показать возможностинанотехнологий для улучшения жизни кошек. Задачи исследования: 1) изучить теоретические данные о происхождении и породах кошек; 2) выяснить, что влияет на здоровье кошек и как оценивают уровень их интеллекта; 3) узнать о пользе кошки в эпоху высоких технологий; 4) выяснить, приносит ли кошкам пользу развитие нанотехнологий; 5) провести исследование шерсти кошек при помощи цифрового и электронного микроскопов; 6) с помощью физических опытов проверить гипотезы и проиллюстрировать научные факты. Новизна исследований: использование современных методов науки позволило увидеть новыеграни в жизни кошек. Научный подход к рассмотрению этой темы способен обеспечить более полноепредставление о значении роли кошек в нашей жизни, определить пути совершенствованиявзаимного существования человека и кошки. Методы исследования. В работе использовался научный метод познания: от исходныхэкспериментальных фактов к гипотезе, от неё – к теоретическим выводам и далее – к ихэкспериментальной проверке и практическому применению. В основу работы положеныэкспериментальные методы: наблюдение, эксперимент, измерения. На основе измерений найденызначения физических величин, характеризующих шерсть кошек, и проведены сравнения.   Анализрезультатов произведен с помощью школьной цифровой и сканирующей электронной микроскопии. Практическая значимость работы. Значение проведенного исследования состоит в том, что внем предпринят анализ шерсти кошек, который может быть использован в ходе дальнейшегоизучения этой проблемы применительно к нанотехнологиям. В ходе работы над проектомвыработаны рекомендации по улучшению здоровья и экологической среды нашего проживания.Предлагаемый в работе материал может быть использован в преподавании курса физики, химии,биологии. II. Теоретическая часть: что мы знаем о кошках? 1. Происхождение кошек
  4. 4. Кошка – млекопитающее семейства кошачьих отряда хищных. Ранее домашнюю кошку нередкорассматривали как отдельный биологический вид. С точки зрения современной биологии, домашняякошка является одним из 5 подвидов лесной кошки. О происхождении кошек нам известно довольноподробно. Кошка – давний друг человека: во многих странах ее почитали за ловкость в борьбе сгрызунами, она служила символом домашнего уюта и заботливости о потомстве. Ей посвященымногие произведения искусства. 2. Породы кошек Породы кошек начали выводить для красоты, и они различаются не по функциям, которыевыполняют, а только внешним видом - по цвету или типу шерсти. Самые важные признаки, покоторым различают породы кошек, - это длина и цвет шерсти и форма головы. Большинство пород -это короткошерстные кошки. Например, обычная домашняя кошка - это европейскаякороткошерстная. Она может быть белой с голубыми или желтыми глазами, а также черной, серой,красной или бурой, полосатой, в крапинку или пятнистой - такие кошки уже не одно столетие живутв деревнях. Породы кошек достаточно хорошо изучены и фелинологи продолжают их развивать. 3. Здоровье кошки Навеpняка каждый желающий обзавестись кошкой понимает, что только здоровое животноесможет прожить рядом с вами долгую, счастливую жизнь и принести вам то удовольствие и радость,которые вы надеетесь получить. Кошка должна получать правильное питание и уход. Объемный подшерсток у длинношерстных животных часто означает хорошее состояние здоровья.У короткошерстных животных шерсть должна быть блестящей, неслипшейся и невзъерошенной.Чтобы это выполнялось, кошке необходимо правильное питание и гигиена. Таким образом, здоровьекошки закладывается в ее раннем возрасте и во многом зависит от ухода. 4. Интеллект кошки Кошки учатся наблюдать и подражать точно так же, как это делаем мы с вами. Исследованияпоказали: если кошка наблюдает, как другие кошки преодолевают преграды и перепрыгиваютбарьеры, добывая пищу, она будет обучаться этим приемам намного быстрее, чем кошка, неимеющая таких учителей. Кошки - неплохие изобретатели. Если кошка, которую вы поместили вклетку, однажды изловчится открыть защёлку, то будьте уверены, что она будет повторять это ивпредь. Иногда кошки, в буквальном смысле, дрессируют своих хозяев, заставляя их выполнятьопределенные действия в нужное им время. Кошки используют при общении более сотни различных звуков, превосходя в этом собаку,шимпанзе и гориллу.   Вместе с тем для общения между собой кошки редко используют мяуканье,зато общаются через систему знаков, которая имеет обширный диапазон звуков, телодвижений,взглядов. Ученые, изучающие поведение животных, установили, что кошки умеют не толькопроводить причинно-следственные связи, абстрактно мыслить, решать сложные многоходовыезадачи, считать, но даже намеренно обманывать человека. [18] III. Жизнь кошек и развитие нанотехнологий Нанотехнологии – это наука об очень маленьких объектах, которая включает в себя создание ииспользование материалов, устройств и технических систем, действие которых определяетсячастицами размером от 1 до 100 нанометров. Благодаря достижениям современной физики, химии ибиологии возможно управление молекулами, группами атомов и отдельными атомами.Наноматериалы обладают комплексом уникальных физических и химических свойств, которые часторадикально отличаются от свойств веществ в обычном состоянии: высокой адсорбционнойемкостью, химической реакционной и каталитической активностью, способностью к аккумуляции.Уникальные свойства наночастиц позволяют надеяться, что они займут ведущее место всовременной биотехнологии. Эта наука из фантастики постепенно превращается в реальность. [1],[2] 1. Светящаяся кошка и лекарство от СПИДа
  5. 5. Люди и кошки генетически очень близки: наши геномы совпадают примерно на 90%. Оба видастрадают родственными вариантами вируса иммунодефицита, но кошки, в отличие от человека,редко умирают от кошачьего СПИДа. По оценкам ученых, около 2,5%-4,4% домашних кошекзаражены этим вирусом. Эксперименты показали, что кошки обладают врожденным иммунитетом кВИЧ, а люди - к вирусу кошачьего иммунодефицита. В 2008 году в Новом Орлеане специалистывывели кота, который под ультрафиолетом светится зеленым светом. По словам ученых, зеленоесвечение - всего лишь маркер, указывающий на то, что нужный ген попал в организм и работает там.У кота по имени Мистер Зеленые Гены в темноте под ультрафиолетом светятся зеленым светомглаза, десна и язык. Основная цель такого эксперимента — возможность визуального наблюдения за развитием тканей.Для этого используется светящийся зеленый белок GFP. Напомним, что светящийся зеленый белокGFP был впервые обнаружен у морской медузы в 1962 году и выделен учеными из ДНК медузы в1994 году. А ученых Осама Симомура, Мартина Чалфи и Роджера Тсиена, которые открыли этотбелок, наградили Нобелевской премией 2008 года в области химии. Светящийся зеленый белок GFP,по словам ученых, стал одним из важнейших инструментов в биохимии. С помощью этого белкаисследователи разработали способы наблюдения за процессами, которые ранее было невозможнонаблюдать: рост нервных клеток, развитие раковых опухолей, производство инсулин-производящихклеток. Также можно отслеживать одновременно несколько различных биохимических процессов иполучать информацию о сложных процессах обмена в результате лишь одного эксперимента. Крометого, на основе GFP было создано множество белков, светящихся другим цветом. Например,в результате одного из экспериментов котята турецкой ангорской кошки в ультрафиолетовомосвещении выглядят красноватыми, так как в клетках их кожи присутствует красныйфлуоресцентный белок. Светящаяся кошка, в геном которой внедрен ген устойчивости к вирусамиммунодефицита, поможет разработать лекарства и генную терапию для противодействия ВИЧ, атакже позволит спасти домашних и диких кошек, включая львов и тигров, от эпидемий кошачьеговируса иммунодефицита, пишут ученые в статье, опубликованной в журнале Nature Methods. Стоит отметить, что это не первый подобный эксперимент. Чуть ранее южнокорейские ученыеклонировали кошку с модифицированными генами, в результате чего на свет появились светящиесяв ультрафиолетовом освещении котята. Авторы исследования пытались создать "платформу" дляизучения генетической устойчивости к иммунодефициту. Для этого они через очень тонкую иглувводили в кошачьи яйцеклетки и сперматозоиды вирус, в который и был встроен этот ген. Затемученые оплодотворили полученные яйцеклетки, вырастили несколько эмбрионов и поместили их вутробу пяти кошек. Как отмечают ученые, ген флуоресценции и ген устойчивости к вирусукорректно "вставились" во все клетки котят - тело и шерсть животных светилась зеленым светом приоблучении ультрафиолетом, а ген устойчивости к вирусу иммунодефицита присутствовал в геномекаждого кота и кошки. Биологи взяли несколько образцов клеток котят и заразили их кошачьимвирусом иммунодефицита. Эти клетки продемонстрировали частичную устойчивость к вирусуиммунодефицита. Авторы статьи продолжили эксперимент, скрестив светящихся кошек между собой. Новоепоколение котят сохранило все признаки, которыми обладали их трансгенные родители. Ученыеотмечают, что это говорит о высокой эффективности "имплантации" новых генов - в обратномслучае часть котят потеряла бы эти признаки. Ученые полагают, что уязвимость трансгенных кошекк вирусам иммунодефицита позволит проверить эффективность различных комбинаций генов,задающих устойчивость к разным видам этого патогена. [19], [20], [21]. 2. Кошка-разведчик Одна из самых необычных попыток ЦРУ выиграть холодную войну был проект «АкустическаяКиска» в 1960-х годах. Идея заключалась в том, что кошки будут подслушивать разговоры советскихграждан со скамеек, подоконников и мусорных контейнеров. Проекту придавали столь большоезначение, что выделили на исследования 10 миллионов долларов. Разведчиков, которых американцыготовились запустить на советские военные объекты, не могли остановить никакие часовые, колючаяпроволока, запреты или пароли. И попадись кто из них в руки наших контрразведчиков, все равно ни
  6. 6. единого слова из этих агентов не выбили бы. При всей бдительности прежних времен на ракетнойбазе никому и в голову не пришло бы заподозрить в чем-нибудь… кошку. Бродит она себе, то здесь,то там. Кто же додумается, что кошка эта не простая, а снаряженная миниатюрными микрофонами ипередающими устройствами? И все разговоры офицеров или солдат, каждое слово, тут жепередаются в эфир. При этом была опасность, что кто-нибудь захочет приласкать кису. Погладить ее,почесать за ушком... И случайно нащупает под пушистой шерстью какие-то твердые коробочки. Илиобнаружит тоненький, едва заметный проводок, вплетенный в кошачий хвост. Проводок, которыйслужит антенной. Устранить эту проблему решили следующим образом: специальные косметологидолжны были придать кошкам лишайный вид, не располагающий к тому, чтобы брать их на руки илигладить. В то же время животные не могли выглядеть очень уж отвратительными и больными, дабыих не прогнали прочь. Кошек-шпионов специально дрессировали, чтобы они не боялисьприближаться к незнакомым людям и располагаться как можно к ним ближе. Но именно это и сталосамой слабой частью проекта. Кошка предпочитала идти туда, куда интересно ей, а не ее тренерам. Входе одного из таких экспериментов Акустическую Киску выпустили в нью-йоркском сквере. Там,бродя среди публики, она «подслушивала» разговоры. А в припаркованной неподалеку машинерасполагались операторы с записывающим устройством. Увы, тайный агент не справился сзаданием. Вместо того, чтобы гулять по скверу, кошка отправилась своим путем и, перебегая черездорогу, погибла под колесами такси. Вместе с ней погиб и проект. Американская военная разведкаразочаровалась в его надежности и отказалась от продолжения экспериментов. Но с развитием нанотехнологий работу возобновили. Недавно нейробиологи из Калифорнийскогоуниверситета вживили кошке электроды в ту область мозга, где считывается информация,поступающая из глаз. Специальная компьютерная программа позволяла воспроизводить на дисплеевсе то, что видело животное. Таким образом, в военных действиях или борьбе с террористами кошкапроявляет себя как помощник и друг человека. 3. Мозг кошки взят за основу суперкомпьютера Ученые университета Мичигана решили смоделировать сложную компьютерную систему иразработали устройство, способное довести скорость и эффективность работы суперкомпьютеров доуровня мозга кошки. Достичь такого результата позволила разработка модуля, аналогичногосинапсам, соединяющим нейроны нервной системы, и совмещающего в себе функции логики ипамяти. Современные сложные суперкомпьютеры могут выполнять ряд задач, функциональнодоступных мозгу кошки. Однако на такое способны лишь гигантские машины, состоящие из более140 тысяч процессоров. Кроме того, несмотря на такие размеры, это устройство работает в 83 разамедленнее, чем миниатюрное содержимое пушистой кошачьей головы. Именно поэтому ученыеобращаются за новыми идеями к модели, по которой организован мозг живых организмов. Онорганизован по принципиально иной схеме и способен выполнять множество операцийодновременно или параллельно. Именно поэтому мы распознаем черты лица мгновенно,обрабатывая сразу много поступающих со зрительного аппарата данных, а даже громадномусуперкомпьютеру для этого требуется на порядки больше времени и, что немаловажно, энергии. Мозг кошки может распознать лицо быстрее и детальнее, чем суперкомпьютер, – это стало однойиз причин, по которой мозг пушистого хищника был выбран в качестве модели. Работа, посвященнаясозданию «разумной машины», опубликована в англоязычном журнале по нанотехнологиям NanoLetters. Автор работы Вэй Лю создал так называемый «мемристор» (от англ. memory – память) –устройство, которое заменяет в компьютере традиционный транзистор и работает как биологическиесинапсы, сохраняя данные о последних электрических сигналах, прошедших через него. Кроме того,удалось показать, что такой мемристор может соединять обычные электрические цепи иподдерживать процесс, который скорее всего является основой памяти и обучения в биологическихсистемах. «Мы создаем наш принципиально новый компьютер тем же путем, которымвоспользовалась природа для создания мозга. Основная «изюминка» работы – полное изменениепарадигмы устройства по сравнению с обычными компьютерами. Мозг кошки был выбран потому,что он проще человеческого, поэтому его моделирование является весьма реалистичной целью. Мы
  7. 7. надеемся воссоздать все способности – как широкий спектр решаемых задач, так и эффективность,высокую скорость протекания процессов», – объяснил Лю. Электронный аналог мозга кошки сможет осмысленно учиться и запоминать информацию науровне живой кошки. Например, если стоит задача найти кратчайший путь от входной двери додивана по дому, полному мебели, и компьютеру задана форма дивана, справиться с задачей можеткак кошка, так и обычный компьютер. Однако, если диван передвинуть, обычный компьютер уже несможет адаптироваться. А вот кошка легко доберется до теплой подушки и в этом случае.Суперкомпьютер на мемристорах сможет ее сопровождать. [23] 4. Нанотехнологии на службе у кошек Недавно в продаже появилась необычная спальня для кошек, главное достоинство которойзаключается в материале, изготовленном с применением современных нанотехнологий.Выполненная из экологически чистых волокон, ткань обладает способностью к самоочищению,обезвреживает вредные бактерии и поглощает неприятные запахи. [10] (Приложение 1) 5. Клонирование кошек В 2001 году были начаты работы по выведению гипоаллергенных кошек, кожа которых невыделяла бы протеин, который в большинстве случаев служит причиной аллергии. Гены,отвечающие за выработку этого белка, могут также играть какую-то роль в защите кошки отбактерий. Клетки кожи кошек, измененные таким способом, могут впоследствии использоваться длясоздания клонов. Для клонирования турецкой ангорской кошки корейские исследователииспользовали клетки кожи кошки, являвшейся «матерью» клонов. Они модифицировали их гены,чтобы сделать кошек флуоресцентными. Затем яйцеклетки имплантировались в матку кошки-донора.Ранее этот метод клонирования использовался для создания генетически идентичных копий донора.Однако появление флуоресцентных котят означает, что этим же способом можно создаватьмодифицированные копии. Ученые надеются, что исследование модифицированных котят поможетнайти методы лечения наследственных заболеваний, а также восстановить популяцию животных,которые находятся на грани исчезновения. [22], [24]. IV. Практическая часть: микроскопы, опыты и психология служат науке У людей каждый волос от корня до кончика имеет одну и ту же структуру. У кошек же шерстянойпокров состоит из нескольких типов волос и имеет сложные фолликулы. В зависимости от строения,размеров и формы волосы разделяют на две основные категории: первичные – ость, и вторичные –пух. (Приложение 12). Для сравнения мною были взяты остевые волосы трех кошек. Современный школьный цифровой микроскоп позволил получить лишь практические неотличимыеизображения волос с увеличением 100х, при большем увеличении изображения становилисьнерезкими. Поэтому дальнейшее исследование проводилось с помощьюсканирующего электронного микроскопа Quanta на кафедре нанотехнологий КурскогоГосударственного Университета под руководством научного сотрудника МеждисциплинарногоНаноцентра Никиты Александровича Емельянова. (Приложение 2)  [1], [2], [7]. 1. Знакомьтесь: герои проекта «Кошки в наномире» Первая представительница - моя домашняя ангорская кошка Сахарок. Ей 8 лет, она немногопугливая, но очень ласковая и приветливая со своими, хорошо общается с детьми. Втораяпредставительница - полудомашняя кошка Алиса, порода британская длинношёрстная. Ей 2 года,она живет в деревне у бабушки, в голубятне и на даче, гуляет на улице. Третий представитель - котпо имени Мистер Кэт, живущий на улице возле моего дома. Он живет здесь столько, сколько я себяпомню от рождения, то есть не менее 10 лет. Его порода одна из самых распространённых в России –европейская короткошёрстная. (Приложения 3, 4, 5). 2. Исследование структуры шерсти кошек при помощи электронного микроскопа
  8. 8. Волосы трех кошек были исследованы методом сканирующей электронной микроскопии.(Приложение 7, 8, 9). Полученные данные занесены в таблицу: Толщина Длина Имя Место Порода, Загряз- Электро- волоса, чешуйки, кошки жизни окрас ненность проводность мкм мкм хорошая по ангорская Сахарок дом 10 10 большая всей длине белая волоса дом британская Алиса дача длинношёрстная 42 3 средняя плохая улица черная европейский хорошая на Мистер улица короткошёрстный 59 6 низкая некоторых Кэт полосатый участках 3. Анализ результатов, полученных при помощи электронного микроскопа Сравнивая результаты таблицы, видим, что волосы сильно отличаются по толщине. Так, у ангоркиСахарок волосы очень тонкие, их толщина порядка 10 микрометров, у британки Алисы 42микрометра, а у кота Мистер Кэт 59. Загрязненность волос тоже разная, и хотя количественныхпоказателей здесь не приводится, но разница хорошо заметна на фотографии. Казалось бы, кошка с тонкими волосами плохо питается, поэтому у нее слабые волосы. Но этодомашняя кошка и питается она, наоборот, хорошо. Значит, дело не только в питании. Возможно,различие в толщине волос вызвано особенностями породы и условиями проживания: шерстьстановится толще, если окружающая среда холоднее – Мистеру Кэт зимой приходится выживать наморозе, а Сахарок не покидает теплую квартиру. Чтобы объяснить этот результат точнее, сноваобратимся к теории. Отличия в толщине волос согласуются с особенностями породы. Ведь в Турции уже в XIII векеразводили кошек (а также кроликов и коз) с длинной шелковистой белой шерстью. Ангорская кошка- национальная гордость Турции, завозились в Россию, как и в другие страны Европы, в качествеподарков. Однако после русско-турецких войн, то есть около 200 лет назад, в Россию в виде трофеевпопало довольно большое их количество. Причем жили эти кошки сначала в домах знати,купечества, а позже и других сословий. Прекрасные мышеловы, истинно домашние кошки, нестремившиеся к привольной жизни улицы, всегда имеющие прекрасную шелковистую шерсть иухоженный вид практически без усилий со стороны хозяев, они пришлись по сердцу русскомучеловеку и своим темпераментом, и грацией, и преданностью. В течение почти двух столетий вРоссии велась интуитивная селекция, которой, кстати, помог все тот же белый окрас. Наши русскиеангоры в целом имеют более длинную шерсть и немного больше подшерстка, чем турецкие. Эторезультат адаптации — привыкания кошек к более суровому климату в течение длительноговремени. Как следствие, у них нередки пышные воротники и штанишки, что очень украшает породу. Ангорская кошка, как порода, известна очень давно, причем именно в белом варианте. Существуетлегенда, что эти кошки жили во дворцах персидских шахов и, как ни странно, служили салфеткамидля вытирания рук после трапезы, так как сухая длинная шерсть легко снимает жир и грязь. Этокажется вполне правдоподобным, если учесть уникальную текстуру ангорской шерсти:шелковистую, тонкую, нежную и почти без подшерстка, что позволяет кошке оставаться чистой,просто вылизывая свою шубку. [13], [15]. Любопытным является факт, что у человека светлые волосы в 3 раза тоньше, чем рыжие, а черныезанимают промежуточное значение. Это согласуется с цветом шерсти наших кошек: тонкие волосы убелой ангорки, толстые у рыжеватого Мистера Кэт и средней толщины у черной Алисы.
  9. 9. Любопытно также, что прочность тонких волос выше, чем толстых, так как они имеют болееплотную внутреннюю структуру и более плотную так называемую "кожу" волоса, напоминающуюкожу змеи с мелкими чешуйками, или черепицу на крыше. Теперь проанализируем подробнее чешуйки волос. По химическому составу волос представляетсобой сложное соединение, одной из основных частей которого является кератин. Когда волосыздоровы и получают правильный уход, чешуйки сомкнуты плотно, стержень волоса представляетсобой ровную гладкую поверхность, и шерсть блестит. Если же волосы повреждены - чешуйкизагибаются, и от этого волос выглядит тусклым. Например, если волосы попадают в средуповышенной влажности, то чешуйки раскрываются, расстояние между ними увеличивается, этоприводит к проникновению внутрь волоса вредных веществ, в результате волос теряет прочность.[14], [16], [17]. (Приложение 10, 11) У всех трех исследуемых кошек, как видно на фотографиях, чешуйки прилегают плотно. Норасстояния между соседними чешуйками, то есть их длина, сильно отличаются: меньше всего длинау кошки Алисы – всего 3 мкм, вдвое больше у Мистера Кэт – 6 мкм, и 10 мкм у Сахарка.Предположу, что это связано с условиями питания животного: чем лучше кошка питается, тембыстрее растет ее шерсть, и тем больший размер имеют вновь появляющиеся чешуйки. Такжепредположу, что скорость роста может быть связана с толщиной волос: если волос тонкий, то вдлину он растет быстро, а если волос толстый, то в длину растет медленнее, объем же выросших заданное время волос примерно одинаковый. (Приложение 13). Что же касается климатических условий, то Алиса из всех кошек больше подвержена резкой сменетемпературного режима и влажности, возможно, это служит неблагоприятным фактором для роставолос. Сахарок же содержится в наилучших условиях: температура окружающей среды постоянная,влажность невысокая, возможно, поэтому длина чешуек ее шерсти наибольшая. Также у неенаблюдается самый красивый геометрический узор чешуек: у них ровные края и они образуютровные слои. Об электропроводности волоса можно судить по тому, насколько светлым или темным выглядитучасток волоса под микроскопом. На первом образце, у кошки Сахарок, светлые участки говорят отом, что волос недостаточно сильно отражает пучок электронов, то есть хорошо проводит ток. [2] Труднее всего оказалось объяснить загрязненность волос. Если Сахарок содержится в наилучшихусловиях, то почему волосы ее шерсти на снимках самые грязные? Ведь в жизни она имеет чистобелую шерсть и выглядит прекрасно и ухоженно. Было настолько очевидно, что грязнее всехокажутся волосы уличного кота, что возникла гипотеза о том, что Мистер Кэт электризуется ипритягивает грязь, получая соль на свою шерсть потому, что в зимний период коммунальные службыпосыпают дороги солью. [2] Анализируя результаты, приходим к выводу о необходимости проведения опытов для проверкигипотез. 4. Физические опыты для иллюстрации и проверки гипотез а) Изучение электропроводности талого снега Выявленные факты. Зимой для борьбы с гололедом в нашем городе используется пескосолянаясмесь. По данным курчатовского Муниципального казенного предприятия «Благоустройство»,  зимой2012-2013 года на12 км магистральных дорог и 50 км внутриквартальных дорог израсходовано 3000кубометров пескосоляной смеси. Около подъездов эту смесь приобретает и посыпает управляющаякомпания, на территории школы – дворник. [6] Несколько раз я наблюдала, как дворник возле моегодома и возле школы посыпает дорожки солью из ведра. Цель опыта: проверить наличие соли в образцах талого снега. Гипотеза: снег, лежащий на наших дорогах, может служить причиной хорошейэлектропроводности шерсти животных.
  10. 10. Подготовка опыта. Я набрала в чистые пол-литровые сосуды снег в трех точках: возле школьногозабора, где никто не ходит, в сугробе возле входа в младший корпус школы и возле главного входа вшколу. По внешнему виду снег сильно отличался: чисто белый в первомсосуде, серый во втором и грязно-серый в третьем. (Приложение 6) Проведение опыта. С помощью конструктора «Юный физик. 120занимательных опытов в домашней лаборатории» собрала электрическуюцепь по схеме: источник электропитания (батарейку) соединила проводом слампой, лампу с цинковым электродом, погруженным в кювету, медный электрод с источником.Если коснуться электродами друг друга в воздухе – лампочка вспыхивает. Если отодвинуть их,лампа гаснет, так как воздух между электродами не проводит ток. [5] Тающим снегом из первого сосуда заполнила кювету и погрузила в нее с одной стороны медный, сдругой стороны цинковый электрод. С водой, полученной из первого образца снега, лампа не горит -это говорит о том, что данная вода не проводит ток, и, значит, не содержит соль. Если междуэлектродами вода из второго образца, взятого у входа в младший корпус, лампа тоже не горит,значит, в этом снеге примеси соли тоже не обнаружены. В третьем образце, взятом у главного входав школу, лампа слабо светилась, а при уменьшении расстояния между электродами светилась ярко.Значит, вода является проводником, и соль в этом образце содержится. Во время опыта с этимобразцом было слышно шипение, заметны пузырьки на цинковом электроде, снег приобрел возлецинкового электрода грязно-серый цвет, что говорит о реакции окисления. (Приложение 14) Продолжение опыта. Эту же воду я налила в черные блюдечки от школьных лабораторных весови оставила на три дня. Когда вся вода из блюдечек испарилась, я увидела чистое дно в первомобразце, крупинки песка во втором, большое количество песка и белый осадок соли в третьем.(Приложение 15) Вывод из опыта. Как показали проведенные эксперименты, электропроводность талого снегаразная, и   соль действительно содержится на наших улицах. Это согласуется с наблюдениями иподтверждениями коммунальных служб. Шерсть уличного кота местами имеет хорошуюэлектропроводность, значит, гипотеза о том, что снег, лежащий на наших дорогах, может служитьпричиной хорошей электропроводности шерсти животных, подтвердилась. Хотя, местамиэлектропроводность плохая, видимо, он аккуратно ходит по снегу, стараясь не попадать в сугробы ссолью. Предположение, касающееся экологии среды. Соль будет отрицательно влиять на экологию висследуемом районе. От этой соли задерживается набухание семян и рост растений, снижаетсяурожай трав на газонах. При этом может произойти гибель растений, ухудшается среда обитаниялюдей и животных в городе. При условии быстрого таяния снега на газонах, эта соль не задержатся впочве, а попадет в грунтовые воды и в конечном итоге попадет в ручьи и реку Сейм, загрязняя средуобитания организмов в водных объектах. Желательно ограничить применение соли на дорогах. б) Электризация волос Выявленные факты. По результатам наблюдения на электронном микроскопе, сильнее всегозагрязнены волосы домашней кошки, никогда не покидающей квартиру. Теоретические данные. Шерсть кошки имеет свойство наэлектризовываться от трения, поэтомупри чистке щёткой и расчёсывании слегка увлажняют шерсть или щётку. Накопление статическогоэлектричества может происходить постоянно при нахождении кошки в сухой атмосфере. [4] Условия, предшествующие эксперименту. Именно в тот день, перед тем, как взять образцышерсти на исследование, я вымыла свою кошку Сахарок шампунем и высушила феном. После этогомы принялись играть - бегать и кувыркаться. В ходе игры Сахарок много раз лежала на ковре,переворачивалась на спинку, на бок и на живот. Гипотеза: чистая сухая шерсть замечательно электризуется, что послужило притяжению к волосамСахарка большого количества мелких ворсинок и пылинок, находящихся на ковре.
  11. 11. Цель: продемонстрировать способность чистых сухих волос хорошо электризоваться. Проведение опыта. Чтобы не подвергать кошку стрессу с купанием и сушкой, я проводила этотопыт со своими волосами. На чистые высушенные феном волосы одела шерстяную шапку, провеланесколько раз по голове и сняла. В результате волосы хорошо наэлектризовались и притягивалимелкие кусочки бумаги. Тот же опыт через два дня выглядел не столь эффектно. (Приложение 16) Вывод из опыта. Продемонстрирована способность чистых сухих волос хорошо электризоваться,подтверждена гипотеза о загрязненности волос домашней кошки. в) Флуоресценция Флуоресценция – это физический процесс нетеплового свечения, разновидность люминесценции.Обычно флуоресценция возбуждается электронами (люминесцентные лампы, экраны электронно-лучевых трубок телевизоров и компьютеров) либо ультрафиолетом, например в детекторахподлинности денежных знаков. Красивое природное явление — полярное сияние — тоже являетсяпримером флуоресценции. [3] Одним из примеров флуоресценции являются также симпатическиечернила – это чернила, записи которыми становятся видимыми только при определенных условиях(нагрев, освещение, химический проявитель и т.д). Обычно первый слой – важная записьневидимыми чернилами, второй слой – ничего не значащая запись видимыми чернилами. Например,«Ручка-шпион» заправлена чернилами, невидимыми при обычном свете. Такие чернила чернилапроявляются только при освещении ультрафиолетом. Для проявления можно использоватьультрафиолетовый фонарик. [11] Цель: продемонстрировать способность вещества флуоресцировать при воздействииультрафиолетового излучения. Проведение опыта. Возьмем лист бумаги. Напишем на нем невидимыми чернилами «ручки-шпиона» текст. При обычном освещении он остается невидимым. При освещении ультрафиолетовымфонариком на конце ручки текст легко читается. (Приложение 17) Вывод из опыта. Продемонстрирована способность вещества флуоресцировать при воздействииультрафиолетового излучения. 5. Тест на определение интеллекта кошек В литературе я нашла тест на определение интеллекта кошек. [18]   Моя кошка Алиса набрала 133балла. Следовательно, она талантлива и очень умна. С ней, действительно, было лучше всегоработать, она такая живая и резвая, и за молоко всё, что хочешь, сделает. V. Заключение. Вывод. В ходе данного исследования были изучены теоретические данные о происхождении и породахкошек; выяснено, что влияет на здоровье кошек и как оценивают уровень их интеллекта; проведеноисследование шерсти кошек при помощи цифрового и электронного микроскопов; с помощьюфизических опытов проверены гипотезы и проиллюстрированы научные факты. Подтвержденагипотеза, что развитие нанотехнологий продвинулось далеко вперед, и даже кошки не остались встороне от этой темы. Мы можем сделать жизнь кошек более комфортной, а кошки могут помочьчеловеку в изучении отдельных важных областей науки. Вывод. На основании результатов данного исследования доказана польза кошек в эпохунанотехнологий и показаны возможности нанотехнологий для улучшения жизни кошек. VI. Источники информации1. Лекция «Метод проектов» заведующего кафедрой нанотехнологий КГУ профессора Яковлева О.В.2. Лекции научного сотрудника Междисциплинарного Наноцентра КГУ Емельянова Н.А.
  12. 12. 3. Генденштейн Л.Э., «Физика.11 класс», Москва, Мнемозина, 2010,«Кванты света – фотоны», с. 132.4. Генденштейн Л.Э., задачник «Физика. 8 класс», параграф 13 «Домашние экспериментальныезадания» по теме «Электризация», Москва, Мнемозина, 2009, стр. 63-65.5. Конструктор «Юный физик. 120 занимательных опытов в домашней лаборатории», О.А.Поваляев,Я.В.Надольская, «Когда вода становится проводником», «Ювента», Москва, 2011, стр.52.6. Официальный сайт МО «Город Курчатов» http://www.kurchatov.info/7. Журнал «Популярная механика» 4/2009,  Электронный микроскоп  http://elementy.ru/lib/4308168. Журнал «Национальная безопасность», статья «Авангардная разведка»http://www.psj.ru/saver_national/detail.php?ID=68449. Википедия. Кошки. http://ru.wikipedia.org/wiki/%CA%EE%F8%EA%E010. Нанотехнологии на службе у кошек http://www.zoopicture.ru/nanotexnologii-na-sluzhbe-u-koshek/11. Группа «Чудеса науки» «В контакте», «Видео по физике» http://vk.com/chudesa_nayku_atom12. Зооклуб. Кошки. http://zoo-eco.zooclub.ru/13. Порода турецкая ангора http://candycat.ru/porodyi-koshek/angorskaya-koshka-turetskaya-angora.html14. Котодом. Строение шерсти кошек http://www.kotodom.ru/strhair.html    15. Кошачья шерсть http://kotopes.ru/article/25416. Структура шерсти http://cats-exotic.ru/articles-about-cats/general-cats/210-coat-and-color-cat.html17. Фотографии волос под электронным микроскопом http://naturalnigerian.com/2012/08/hair-a-microscopic-view/18. Интеллект кошек http://sovetvsem.web-box.ru/bratja-nashi-menshie/intellekt-koshek19. Светящаяся кошка и лекарство от СПИДАhttp://planeta.moy.su/blog/svetjashhajasja_zelenaja_koshka_i_lekarstvo_ot_spida/2011-09-10-634420. Зеленый свет в ночи http://feanoturi.dreamwidth.org/751799.html21. Американцы вывели светящегося кота http://www.mobus.com/razvlechenija/142089.html22. Клонирование кошек http://koshsps.ru/klongm.php23. Популярные нанотехнологии. Компьютер с мозгом кошки http://popnano.ru/news/show/286124. Сайт о нанотехнологиях в России. Клонирование кошек http://www.nanonewsnet.ru/news/2011/v-shotlandii-kloniruyut-dikikh-koshek
  13. 13. VII. Приложения1. Чудо-спальня для кошек на основе 2. Работа с электронным микроскопом в нанотехнологий: Наноцентре КГУ: 3. Домашняя кошка 4. Полудомашняя кошка Алиса, ангорской породы Сахарок: британская длинношерстная:              5. Уличный кот Мистер Кэт, порода 6. Подготовка опыта по европейская короткошерстная: электропроводности талого снега:    
  14. 14. 7. Волос домашней ангорской кошки Сахарок под электронным микроскопом:8. Волос полудомашней длинношерстной кошки Алисы под электронным микроскопом: 9. Волос уличного кота Мистер Кэт под электронным микроскопом: 10. Структура здоровых волос: 11. Структура поврежденных волос:
  15. 15. 12. Строение волоса шерсти кошек: 13. Чешуйки на тонком и толстом волосе:           14. Проведение опыта по теплопроводности талого снега 15. Продолжение опыта по электропроводности талого снега: 16. Опыт по электризации волос: 17. Опыты по флуоресценции:

×