Практическое значение биологии в современном мире

Биология в лицее

Сайт учителей биологии МБОУ Лицей № 2 г. Воронежа, РФ

Site biology teachers lyceum № 2 Voronezh city, Russian Federation

Значение практической биологии

История становления и развития науки биологии показывает, что во все времена практическая часть знаний о живой природе, т. е. практическая биология, играла чрезвычайно важную роль в жизни людей и природы.

Уже первоначальное познание растений и животных, как показывает история материальной культуры, было связано с их использованием в быту и хозяйстве, иной деятельности человека (для питания, изготовления одежды, врачевания). Сбором пищевых растений, охотой и рыболовством люди начали заниматься еще в каменном веке.

Переход от сбора растений к примитивным формам их культивирования произошел в конце каменного века и начале эпохи бронзы. Посев хлебных злаков стал важным этапом в жизни первобытных людей. Последовавшие затем одомашнивание животных и развитие скотоводства обусловили появление плужного земледелия: для вспашки стали использовать прирученный домашний скот, а для обработки почвы применять примитивные плуги, сделанные из корней и ветвей деревьев. Человек постепенно перешел к оседлой жизни.
Первые культурные очаги человечества возникли в Передней Азии, Китае, Египте и Индии. Археологические находки свидетельствуют о наличии земледелия на этих территориях в X тысячелетии до н. э. Здесь люди сеяли пшеницу, ячмень, горох, чечевицу, разводили виноград, финиковую пальму и гранатник, маслины и мак, возделывали хлопчатник и лен. Льняные ткани Древнего Египта славились своим высоким качеством на протяжении нескольких веков.

В настоящее время источником всех необходимых для человека белков, углеводов, жиров, витаминов, энергии также являются в основном культурные растения и домашние животные. Открытие законов генетики, селекции, микробиологии, физиологии позволяло совершенствовать технологию выращивания биологической продукции, создавать более продуктивные сорта растений и породы животных. В итоге многие животные и растения, давно введенные в культуру, полностью изменили свой первоначальный облик, стали устойчивыми к заболеваниям и более продуктивными. Например, у древних сортов кукурузы в початках содержалось лишь 45—48 мелких зерен, тогда как в початке современной зубовидной кукурузы около 1000 довольно крупных зерен.

Соотношение урожайности кукурузы современных и древних сортов выражено на рисунке размерами початков.

Достижения современной биологии. Благодаря знаниям из области биогеографии и экологии человечество пополняет разнообразие культурных растений и домашних животных новыми видами с помощью интродукции, или акклиматизации. Интродукция (лат. introductio — «введение») означает преднамеренный или случайный перенос особей или видов в какую-либо страну или область с новыми и непривычными для них климатическими и другими природными условиями. Акклиматизацией называют приспособление организмов к новым условиям существования (лат. ad — «к», «для»; греч. klima — «климат»).

Например, облепиха — колючий кустарник с сочными костянковидными плодами, произрастающий по берегам рек и озер в горах Тибета, Тянь-Шаня и Алтая, — около 30 лет назад была введена в культуру. В настоящее время облепиха широко выращивается на обрабатываемых землях новых для нее регионов, и уже создано несколько ее разных сортов (в том числе — без колючек). В любительских садах облепиха выращивается даже в северных районах России, например в Ленинградской области и в Карелии. В последние 25—30 лет также активно входит в ягодное садоводство сибирский кустарник жимолость съедобная (Lonicera edulis) с ароматными кисло-сладкими сочными ягодами, богатыми витаминами. Лиана актинидия китайская (Actinidia chinensis) , называемая обычно растением киви , произрастает в диком виде в лесах Юго-Восточной Азии, но теперь выращивается на Кавказе, в Крыму, в садах Германии и других стран Европы и Америки. В Новой Зеландии существуют крупные плантации растения киви, плоды которого служат предметом экспорта во многие страны.

Среди животных в последние годы идет активное разведение на птицефермах перепела японского как яйценосной и мясной породы. В качестве декоративной комнатной птицы самцы японского перепела издавна содержались жителями Японии, Китая и Средней Азии. Однако в производственных целях — для получения яиц, а позднее и мяса — перепел стал использоваться лишь в конце ХХ в.

Биотехнология. Достижения генетической (генной) инженерии открывают широкие возможности использования живых организмов и биологических процессов в производстве биологически активных и лекарственных веществ, например таких, как инсулин, гормоны роста, интерферон и др. Такое использование организмов, особенно микроорганизмов, стало особой практической областью биологии, получившей название биотехнология .

Современная биотехнология разрабатывает методы биологической очистки сточных вод, защиты растений от вредителей и болезней, определяет способы микробиологического синтеза кормовых добавок (белков, аминокислот) и биологически активных веществ (антибиотиков, ферментов, гормональных препаратов), внедряет генную и клеточную инженерию для выращивания организмов из одной клетки с применением клеточной культуры (например, картофеля, садовой земляники, женьшеня).

Биотехнология, теоретическую основу которой составляет биология, а практическую — генная инженерия, является новым перспективным направлением в развитии материального производства, способствуя решению таких глобальных проблем, как производство пищи и лекарств, выявление новых источников энергии, сохранение окружающей среды.

Бионика. Знание особенностей строения и жизнедеятельности организмов широко используется в бионике (греч. bion — «элемент жизни», «живущий») — создании более совершенных технических устройств, принципиально новых машин и аппаратов на основе аналогий в живой и неживой природе. Изучением принципов построения и функционирования различных биосистем или их элементов для решения задач бионики вместе с биологами занимаются физики, химики, математики, кибернетики, архитекторы и инженеры различных специальностей.

Многие животные используют эхо для ориентации в пространстве и для добычи пищи: например, дятел отыскивает внутри ствола личинок жуков-короедов, ночная сова сипуха добывает пищу в полной темноте, летучие мыши и южноамериканская птица гуахаро , вылетая ночью на охоту, по отраженной звуковой волне распознают окружающие предметы и определяют расстояние до них. Этот способ ориентации живых существ в пространстве лег в основу создания радаров, с помощью которых определяют местонахождение объекта, направление и скорость его движения. Гидродинамические особенности водных животных были использованы при проектировании кораблей: обтекаемая форма современных подводных лодок, покрытие их корпусов искусственной «дельфиньей кожей» (ломинфло). Архитекторы в своем творчестве очень часто заимствуют свойства и «устройство» живых организмов при выборе формы и расположения опорных элементов в конструируемых объектах. Так, бутон цветка послужил прототипом создания крупномасштабных строений без опорных крыш — выставочных павильонов в Челябинске, Ереване, купола цирка в Казани. Подобных примеров заимствования подсказок живой природы великое множество.

Растения и животные с давних пор используются для лечебных целей. В далекое прошлое уходят связи биологического знания с медициной. Многие врачи Древнего мира и позднего времени были одновременно и выдающимися биологами. Среди них грек Гиппократ (460—377 до н. э.), римлянин Гален Клавдий (131—201 до н.э.), араб Ибн Сина — Авиценна (980—1037), бельгиец Везалий Андреас (1514—1564), итальянец Мальпиги Марчелло (1628—1694) и др.

Взаимосвязь науки и практики. Открытия в биологии всегда служили основой для развития медицины, сельского хозяйства.

Изучение клетки помогло раскрыть причины многих заболеваний человека, животных и растений. Исследования по физиологии и микробиологии, открытия в области иммунологии позволили выявить защитные реакции организма и найти способы предупреждения инфекционных заболеваний. Работы генетиков о проявлении действия генов у человека установили причины наследственных заболеваний. В настоящее время данные цитологии, анатомии, физиологии и биохимии, общей и молекулярной генетики, экологии, микробиологии, вирусологии являются теоретическим фундаментом для диагностики, лечения и профилактики многих болезней, в том числе и некоторых наследственных недугов человека. Знание биологических закономерностей лежит в основе здоровья человека, и медицина постоянно использует его в своей практике. Биология становится реальной производительной силой и основой рациональных отношений между человеком и природой.

Знание биологии является условием существования и устойчивого развития человечества.

Источник

Практическое значение биологии. Роль бионики для человека

Биология – это наука о жизни, живой природе, одна из естественных наук, предметом которой являются живые существа и их взаимодействие с окружающей средой.

Биология изучает все аспекты жизни, в частности, структуру,

функционирование, рост, происхождение, эволюцию и распределение живых организмов на Земле. Классифицирует и описывает живые существа, происхождение их видов, взаимодействие между собой и с окружающей средой.

Значение биологии для человека огромно. Общебиологические закономерности используются при решении самых разных вопросов во многих отраслях народного хозяйства. Благодаря знанию законов наследственности и изменчивости, достигнуты большие успехи в сельском хозяйстве при создании новых высокопродуктивных пород домашних животных и сортов культурных растений. Ученые вывели сотни сортов зерновых, бобовых, масличных и других культур, отличающихся от своих предшественников более высокой продуктивностью и другими полезными качествами. На основе этих знаний проводится селекция микроорганизмов, продуцирующих антибиотики.

В наши дни значение биологии постоянно возрастает. Познание законов жизни важно для сельского хозяйства и космоса, медицины и экологии. Не случайно некоторые учёные утверждают, что XXI век – век биологии, который приведёт человечество к управлению основными законами жизни.

В дальнейшем практическое значение биологии еще больше возрастет. Это связано с быстрыми темпами роста населения планеты, а также с постоянно возрастающей численностью городского населения, непосредственно не участвующего в сельскохозяйственном производстве. В такой ситуации основой увеличения пищевых ресурсов может быть лишь интенсификация сельского хозяйства. Важную роль в этом процессе будет играть выведение новых высокопродуктивных форм микроорганизмов, растений животных, рациональное, научно обоснованное использование природных богатств.

В самых различных областях биологии все больше возрастает значение пограничных дисциплин, связывающих биологию с другими науками — физикой, химией, математикой, кибернетикой и т.д. Так возникли биофизика, биохимия, и такая продуктивная наука как бионика.

Введение в бионику

Всем известно, что возникновение жизни и функционирование живых организмов обусловлены естественными законами. Познание этих законов позволяет не только составить точную картину мира, но и использовать их для практических целей. Живая природа с незапамятных времен служила человеку источником вдохновения в его стремлении к научному и техническому прогрессу. Начав с изучения внешней, наблюдаемой стороны творений природы, с копирования того, что было доступно непосредственно созерцанию, человек в дальнейшем стал вникать в сущность вещей и процессов окружающего мира, научился вскрывать их глубокие взаимосвязи, познавать законы природы и, опираясь на добытые знания, перешел к преобразованию познанных вещей и процессов в соответствии с запросами практики.

В науке сложилось новое направление – бионика, задачей которой является использование результатов изучения конструкций и процессов в биологических объектах для совершенствования существующих и создания новых, более совершенных приборов, устройств и машин.

Название бионики происходит от древнегреческого слова «бион» — «ячейка жизни». Изучает бионика биологические системы и процессы с целью применения полученных знаний для решения инженерных задач. Другими словами, бионика помогает человеку создавать оригинальные технические системы и технологические процессы на основе идей, найденных и заимствованных у природы.

В отличие от многих других научных дисциплин, время зарождения которых установить трудно, а порой и не возможно, датой появления на свет бионики официально принято считать 13 сентября 1960 года – день открытия в Дайтоне американского национального симпозиума на тему «Живые прототипы – ключ к новой технике».

Бионика – наука междисциплинарная. Она сформировалась на базе естественных и многочисленных инженерно-технических наук. По существу она синтезирует накопленные знания в биологии и радиотехнике, химии и кибернетике, физики и психологии, и т.д. бионика соединяет разнородные знания в соответствии с единством живой природы.

У бионики есть символ: скрещенные скальпель, паяльник и знак интеграла. Этот союз биологии, техники и математики позволяет надеяться, что наука бионика проникнет туда, куда не проникал еще никто, и увидит то, чего не видел еще никто.

Бионика как наука

Предмет бионики – изучение принципов построения и функционирования живых организмов с целью применения этих принципов в технике, для коренного усовершенствования существующих и создания принципиально новых машин, приборов, механизмов, строительных конструкций и технологических процессов.

Основной метод бионических исследований, построения бионических систем – моделирование.

В многообразной тематике ведущихся ныне бионических исследований наиболее четко вырисовались пять направлений:

— моделирование анализаторных систем

— ориентация и навигация

Расскажем о них по порядку.

Нейробионика – одно из направлений бионики, специализирующееся на исследовании способов преобразования информации в биологических системах. Широкие возможности в моделировании нервных процессов проявляются в моделировании нервных сетей, что привело к построению ряда специальных бионических устройств, позволяющих успешно решать множество задач, связанных с передачей и обработкой информации. Примером таких устройств являются перцептроны – обучающиеся самоорганизующиеся системы, выполняющие логические функции опознавания и классификации образов.

Моделирование анализаторных систем — одно из направлений бионики, специализирующееся на моделировании органов восприятия. К примеру, бионическое устройство – «визиолог», давно разработанное американскими учеными, может выполнять некоторые функции человеческого глаза: воспринимать изображение, проводить измерения и перерабатывать информацию.

Ориентация и навигация — одно из направлений бионики, специализирующееся на моделировании органов восприятия, на изучении конструктивных особенностей созданных природой слуховых анализаторов.

Уже давно была разработана электронная модель, воспроизводящая частотные характеристики человеческого уха, и тому подобные устройства.

Биомеханика — одно из направлений бионики, специализирующееся на исследовании морфологических особенностей живых организмов. Так, на основе анализа способа передвижения пингвина конструктор А.Ф. Николаев создал оригинальную снегоходную машину «Пингвин», развивающую скорость до 30 км в час. Так же бег кенгуру подсказал идею «прыгающей машины». Разработано большое число манипуляторов, в той или иной степени повторяющих элементы конструкции человеческих конечностей.

Биоэнергетика — одно из направлений бионики, специализирующееся на исследовании биоэнергетики живых организмов. В частности, большое внимание уделяется изучению и моделированию работы мышцы. Основанной на непосредственном превращении химическое энергии в механическую.

Биоархитекрура — одно из направлений бионики, специализирующееся на исследовании органических конструктивных систем. Яркий пример архитектурно-строительной бионики — полная аналогия строения стеблей злаков и современных высотных сооружений.

Бионика в настоящее время. Перспективы развития этой науки.

В последнее десятилетие бионика получила сильный импульс к новому развитию, поскольку современные технологии позволяют копировать миниатюрные природные конструкции с небывалой ранее точностью. В то же время, современная бионика во многом связана не с ажурными конструкциями прошлого, а с разработкой новых материалов, копирующих природные аналоги, робототехникой и искусственными органами.

Концепция бионики отнюдь не нова. К примеру, еще 3000 лет назад китайцы пытались перенять у насекомых способ изготовления шелка. Но в конце ХХ века бионика обрела второе дыхание, современные технологии позволяют копировать миниатюрные природные конструкции с небывалой ранее точностью. Так, несколько лет назад ученые смогли проанализировать ДНК пауков и создать искусственный аналог шелковидной паутины — кевлар. В этом обзорном материале перечислены несколько перспективных направлений современной бионики и приведены самые известные случаи заимствований у природы.

В настоящее время ученые пытаются конструировать системы хотя бы с минимальной приспособляемостью к окружающей среде. Например, современные автомобили оборудованы многочисленными сенсорами, которые измеряют нагрузку на отдельные узлы и могут, например, автоматически изменить давление в шинах. Однако разработчики и наука только в начале этого длинного пути.

Перспективы интеллектуальных систем завораживают. Идеальная интеллектуальная система сможет самостоятельно совершенствовать собственный дизайн и менять свою форму самыми разнообразными способами, например, добавляя недостающий материал в определенные части конструкции, изменяя химический состав отдельных узлов и т.д. Но хватит ли у людей наблюдательности и ума, чтобы научиться у природы?

Современная бионика во многом связана с разработкой новых материалов, которые копируют природные. Другие разработчики концентрируются на изучении природных организмов.

Значение биологии для человека огромно. Общебиологические закономерности используются при решении самых разных вопросов во многих отраслях народного хозяйства.

Природа открывает перед инженерами и учеными бесконечные возможности по заимствованию технологий и идей. Раньше люди были не способны увидеть то, что находится у них буквально перед носом, но современные технические средства и компьютерное моделирование помогает хоть немного разобраться в том, как устроен окружающий мир, и попытаться скопировать из него некоторые детали для собственных нужд.

Бионика, в свою очередь, играет большую роль в жизни человека. Это одна из самых быстроразвивающихся наук нашего времени, мощный ускоритель научно-технической революции. Она обещает неслыханный расцвет производительных сил человечества, новый взлет науки и техники.

Источник



Практическое значение биологии в современном мире

Биология – наука о живых организмах. Неудивительно, что в начале XXI века она вышла на первые строчки среди остальных наук, ведь достижения в области медицины, селекции, генетики связаны с открытиями учёных-биологов.

Практическое значение биологии

Большинство из нас не задумывались, насколько вклад науки может повлиять на будущее. Уже сегодня учёные раскрыли геном человека, могут выводить новые сорта растений и породы животных. Идёт работа по синтезу противоопухолевых веществ. Медицина будущего полностью будет основана на биологии.

В чём заключается практическое значение общей биологии? Важно понять, каким образом функционирует любая клетка организма и какие процессы там происходят. А ещё можно узнать, как делятся клетки и что собой представляет геном человека. Развитие общей биологии может дать представление о том, как функционирует наш организм.

Практическое значение биологии в жизни огромное, ведь не раз вам, наверное, помогали знания, полученные ещё в школе, когда вы доставали аптечку или пытались вывести для себя какие-либо закономерности природы. Сейчас стоит перед миром глобальная проблема экологии. Здесь практическое значение биологии нельзя переоценить, т. к. знание особенностей развития организмов в природе может сильно помочь в сохранении окружающей среды, в том числе флоры и фауны.

практическое значение общей биологии

Селекция и генная инженерия

Проблема голода затрагивает огромное количество стран. Чтобы увеличить объёмы получаемого урожая с посевов, было необходимо провести работу по улучшению генома растений. Учёные достигли успехов в области селекции, и теперь количество продукции, получаемой с посевов, выросло в несколько раз. То же касается и выведения новых пород животных. Теперь человек может разводить животных, которые приносят больше шерсти, дают больше молока, имеют большую массу. В этом также заключается практическое значение биологии.

Генная инженерия и селекция неотделимы друг от друга. Благодаря этим двум отраслям биологии и были достигнуты подобные результаты. Выведение новые сортов, пород и штаммов напрямую связано с генетикой, т. к. в лаборатории идёт работа с геномами организмов на уровне ДНК. Гены, которые необходимы человеку, встраиваются в геномы растений, животных и бактерий. В итоге организмы получают устойчивость к какому-либо неблагоприятному фактору, повышают свой урожай и т. д.

практическое значение биологии в жизни

Молекулярная биология и медицина

На чём будет основана медицина будущего? Определение нуклеотидной последовательности генома человека уже не миф. Большое количество болезней связано с мутациями в генах. По причине каких-либо нарушений в молекуле ДНК, люди страдают аллергией или могут испытывать побочные воздействия препаратов при лечении. Всё это в недалёком будущем может быть обнаружено, если секвенировать геном каждого отдельного человека и сделать индивидуальные генетические паспорта.

Сегодня существуют целые предприятия по производству лекарств или веществ, необходимых человеку. Технология продукции основана на использовании бактерий. Каким образом это происходит?

Человек научился встраивать необходимые ему гены в генетическую информацию бактерий. Так как прокариоты делятся очень быстро, они тем самым увеличивают копии этих генов. Такие бактерии-производители используются, например, в производстве инсулина, а значит, это весьма эффективно.

практическое значение общей биологии

Эволюция

Проблема эволюции волнует человека и сегодня. Откуда мы произошли? Как на самом деле происходила эволюция организмов на Земле? Чтобы ответить на эти вопросы, необходимы новые открытия в области биологии.

Практическое значение биологии настолько велико, что уже сегодня учёные смогли прояснить некоторые детали эволюции. Однако они ещё не дали ответа на главные вопросы происхождения человека. Раскрыть все тайны эволюции – это одна из главных целей современной биологии.

Источник

Значение практической биологии

Вся история становления и развития науки биологии показывает, что во все времена практическая (прикладная) часть знаний о живой природе, то есть «практическая биология», играла важную роль в жизни людей и природы. Особенно большое значение биология имеет для сельского, лесного, промыслового хозяйства и медицины.

Уже первоначальное познание растений и животных, как показывает история материальной культуры, было связано с непременным использованием их в быту и хозяйстве человека (для питания, изготовления одежды, врачевания). Сбором пищевых растений, охотой и примитивным рыболовством люди начали заниматься еще в каменном веке.

Переход от сбора растений к примитивным формам их культивирования произошел в обществе людей несколько позже — в конце каменного века в начале эпохи бронзы. Первоначальное культивирование растений, в частности посев хлебных злаков, стало важным этапом в жизни первобытных людей. Последовавшее затем одомашнивание животных и развитие скотоводства обусловили появление плужного земледелия: для вспашки стали использовать прирученный домашний скот, а для обработки почвы -применять примитивные плуги, сделанные из корней и ветвей деревьев. Земледелие и скотоводство способствовали переходу человека к оседлой жизни.

Первые культурные очаги человечества возникли в Передней Азии, Китае, Египте и Индии благодаря примитивному земледелию и скотоводству. Археологические находки в Палестине и Египте свидетельствуют о наличии земледелия на этих территориях в 10-м тысячелетии до н. э. Здесь люди сеяли пшеницу, ячмень, горох, чечевицу, разводили виноград, финиковую пальму и гранатник, маслины и мак, возделывали хлопчатник и лен. Льняные ткани древнего Египта славились своим высоким качеством на протяжении нескольких веков.

Примеры прикладной биологии

Известно, что и в настоящее время все необходимые человеку для питания белки, углеводы, жиры, витамины, а также энергию он получает, главным образом, из культурных растений и от домашних животных. Знание биологических законов генетики и селекции, микробиологии, физиологии позволяло совершенствовать технологию выращивания биологической продукции, создавать более продуктивные сорта растений и породы животных. В итоге многие животные и растения, давно введенные в культуру, полностью изменили свой первоначальный облик, стали высокоустойчивыми к различным заболеваниям и более продуктивными. Например, у кукурузы древних сортов в початках содержалось лишь 45-48 мелких зерен, тогда как в початке современной зубовидной кукурузы содержится около 1000 довольно крупных, плотно расположенных зерен (рис. 5).
Рис. 5. Размер и форма початка кукурузы современного сорта в сравнении с початками кукурузы древних сортов, которую возделывали ацтеки в Центральной Америке

Интродукция

Благодаря знаниям из области биогеографии и экологии человечество пополняет разнообразие культурных растений и домашних животных новыми видами с помощью интродукции или акклиматизации. Интродукция (от лат. introductio — «введение») — это внедрение отдельных видов растений и животных в новые климатические или биогеоценотические условия. Акклиматизация (от лат. ab — «к», «при» и греч. klima — «климат») означает преднамеренный или случайный перенос особей и видов в какую-либо страну или область с новыми для них, непривычными природными условиями или на территорию, где они ранее обитали, но по каким-то обстоятельствам исчезли, и их приспособление к новой среде обитания. Последнее явление обычно называют реакклиматизацией. Человек часто специально внедряет некоторые виды из дикой природы в культуру. Так произошли культурные растения и домашние животные. Интродукция продолжается и в настоящее время.
Рис. 6. Облепиха

Например, облепиха (Hippiphae) — колючий кустарник с сочными костянковидными плодами, произрастающий по берегам рек и озер в горах Тибета, Тянь-Шаня и Алтая, — около 30 лет назад была введена в культуру (рис. 6). В настоящее время облепиха выращивается на обрабатываемых землях новых для нее регионов, поскольку является ценным лекарственным растением. В любительских садах облепиху высаживают даже в северных районах России, например в Ленинградской области и Карелии. При этом уже созданы ее разные сорта, в том числе и облепиха без колючек.

В последние 25-30 лет активно входит в ягодное садоводство сибирский кустарник жимолость съедобная (Lonicera edulis) с ароматными кисло-сладкими, сочными ягодами, богатыми витаминами. Селекционеры вывели ее многочисленные сорта, различающиеся по вкусу ягод, их форме, по срокам созревания плодов и форме куста. Не так давно в культуру вошло лиановидное растение актинидия китайская (Actinidia chinensis), называемое обычно киви, в диком виде произрастающее в лесах Юго-Восточной Азии. Теперь оно выращивается на Кавказе, в Крыму, в садах Германии и других стран Европы и Америки. В Новой Зеландии существуют крупные плантации киви, плоды которой служат предметом экспорта во многие страны, в том числе и в нашу.
Среди животных в 80-е годы XX века на птицефермах началось активное разведение перепела японского как яйценосной и мясной породы. В качестве декоративной комнатной птицы самцы японского перепела издавна разводились жителями Японии, Китая и Средней Азии. Однако в производственных целях — для получения яиц, а позднее и мяса — перепел стал использоваться лишь с конца XX века.

Биотехнология и генетическая инженерия

В последние годы развитие генетической (генной) инженерии обеспечивает широкие возможности использования живых организмов в производстве необходимых лекарственных средств, например таких, как инсулин, гормон роста, интерферон и пр. Промышленное использование организмов, особенно микроорганизмов, стало особой практической областью биологии, получившей название биотехнология.

Биотехнология, теоретическую основу которой составляет биология, а практическую — генетическая инженерия, является новым и важным направлением в развитии материального производства. Она оказывает влияние на решение глобальных проблем, таких, как производство пищи и лекарств, выявление новых источников энергии, сохранение окружающей среды.

Современная биотехнология характеризуется многообразием направлений практического применения. В народном хозяйстве широко используются методы биологической очистки сточных вод, биологической защиты растений от вредителей и болезней, микробиологического синтеза кормовых добавок (белков, аминокислот) и биологически активных веществ (антибиотиков, ферментов, гормональных препаратов), генетической (использование рекомбинантной ДНК для получения человеческого инсулина — хумулина) и клеточной (выращивание из одной клетки новых форм растений, обладающих полезными признаками и устойчивых к неблагоприятным условиям внешней среды и болезням, например картофеля, садовой земляники, женьшеня и др.) инженерии.

Бионика (от греч. bion — «элемент жизни», «живущий») — это новое направление, основанное на использовании знаний из области биологии в технике для решения инженерных задач и создания более совершенных технических устройств, принципиально новых машин и аппаратов. Бионика занимается изучением аналогий в живой и неживой природе, то есть принципов построения и функционирования различных биосистем или их элементов для последующего применения полученных знаний в народном хозяйстве и коренного усовершенствования технических конструкций. В решении задач бионики вместе с биологами принимают участие физики, химики, математики, кибернетики, архитекторы и инженеры различных специальностей.

Многие животные используют эхо для ориентации в пространстве и для добычи пищи. Например, дятел отыскивает внутри ствола личинки жуков-короедов, ночная сова сипуха добывает пищу в полной темноте, летучие мыши и южноамериканская птица гуахаро, живущие в пещерах, во время ночной охоты издают щелчки и по отраженной звуковой волне определяют окружающие предметы и расстояние до них. Этот способ ориентации живых организмов в пространстве лег в основу создания радаров, с помощью которых определяют местонахождение объекта, направление и скорость его движения.

Дырчатые конструкции известковых скелетов глубоководных морских кишечнополостных животных послужили идеей для создания Эйфелевой башни. Подобных примеров заимствования секретов у природы великое множество (рис. 7).
Рис. 7. Дырчатые конструкции в живой природе и в технике

Изучение гидродинамических особенностей водных животных было использовано при проектировании кораблей: обтекаемая форма современных подводных лодок, покрытие их корпусов искусственной «дельфиньей кожей» (ломинфло). Архитекторы в своем творчестве очень часто используют полезные приспособления живых организмов при проектировании формы и расположения опорных элементов в конструируемых объектах. Так, бутон цветка послужил прототипом крупномасштабных строений без опорных крыш — некоторых выставочных павильонов (в Челябинске, Ереване), купола цирка в Казани.

Роль практической биологии в научных обобщениях

Знание свойств некоторых растений и животных с давних пор использовалось в лечебных целях. В далекое прошлое уходят связи биологического знания с медициной. Многие врачи прошлого были одновременно и выдающимися биологами. Среди них — Гиппократ (460-377 до н. э.), Клавдий Гален (129-201), Авиценна (980-1037), Андреас Везалий (1514-1564) и др.

Даже первоначальные сведения о строении человеческого организма служили хорошей основой для развития практической медицины, а накопленные фактические материалы о многообразии растений, животных, бактерий и грибов помогли сформулировать ряд важнейших теоретических положений: о свойствах живых организмов, системе органического мира, его эволюции, структурных уровнях сложных биосистем, закономерностях наследования и пр.

Все эти обобщения в виде идей, теорий, выявленных закономерностей, в свою очередь, обогащали практическую часть биологии. Например, появление клеточной теории помогло раскрыть причины многих патологических процессов. Исследования и открытия в области физиологии, микробиологии, иммунологии позволили выявить защитные реакции организма и найти способы предупреждения инфекционных заболеваний. Работы генетиков, посвященные проявлению действия генов у человека, выявили причины наследственных заболеваний. В настоящее время данные цитологии, анатомии, физиологии и биохимии, общей и молекулярной генетики, экологии, микробиологии, вирусологии служат теоретическим фундаментом для диагностики, лечения и профилактики многих болезней, в том числе и некоторых наследственных недугов человека.

Знание биологических закономерностей лежит в основе сохранения и поддержания здоровья человека, и медицина постоянно использует его в своей практике. Материалы, накопленные наукой о клетке и внутриклеточных процессах, произвели многочисленные обновления в практической медицине. Теперь многие заболевания вылечиваются лекарственными средствами, действующими на организм больного на внутриклеточном, клеточном и тканевом уровнях.

Развитие биологических знаний, произошедшее в XX веке, их возросшая практическая роль в жизни общества свидетельствуют, что биология становится реальной производительной силой и основой рациональных отношений между человеком и природой. Знания биологии являются условием существования и устойчивого развития человечества и всей природы в целом.

Человечество уже вошло в XXI век. В нем биология будет развиваться особенно активно в направлении расширения прикладных разработок, внедрения фундаментальных достижений биологической науки в практику с целью обеспечения устойчивого развития природы и общества, осуществления мероприятий по предотвращению природных катаклизмов и сохранению здоровья человека.

Источник

Практическое значение биологии в жизни человека, в медицине, в пищевой промышленности

Биология – это наука о жизни, об организмах, существующих на Земле. Название свое она получила от греческих слов, которые известны всем: «биос» – жизнь; «логос» – наука. Объекты изучения биологии встречаются повсеместно: в городах, степях, лесах, горах, болотах и даже засушливых пустынях. Бесчисленное количество растений существует не только на суше, но и в океанах, морях, озерах, реках и прудах. Своя флора и фауна есть даже в Арктике и Антарктиде.

роль биологии в современном обществе

Роль биологии в жизни человека

Всем известно, что растения не только насыщают воздух бесценным кислородом, необходимым для дыхания всего живого на планете, но и забирают из атмосферы углекислый газ. Не переоценить значение биологии в пищевой промышленности, ведь всем, что мы имеем, обязаны природе. Из одной только пшеницы изготавливают хлеб, различные кондитерские сладости, макароны и крупы. Кроме того, человек использует любые части растений. Например, у бобовых съедобными являются семена. Садовые деревья и кустарники, а также многие овощные культуры приносят вкусные плоды. Морковь, репу, редис и свеклу сеют из-за кореньев. Из листьев капусты, салата, шпината, щавеля и петрушки готовят разнообразные блюда. А цветущие растения на клумбах, в саду и оранжереях разводят из эстетических соображений.

Что изучает биология?

Сегодня это целая система наук, которая включает общие законы существования живой природы, ее форм и развития. В зависимости от объекта изучения биологии (животные, растения, вирусы и др.), она имеет подразделы:

  • зоология;
  • ботаника;
  • анатомия;
  • вирусология.

Эти науки также подразделяются. Например, к ботанике относится:

  • микология (изучает грибы);
  • альгология (исследует водоросли);
  • бриология (занимается изучением мхов) и т. д.

К зоологии относятся:

  • протозоология (наука о простейших);
  • гельминтология (изучает паразитических червей);
  • арахнология (занимается паукообразными);
  • энтомология (исследует насекомых) и т. д.

значение биологии как науки

Применение в медицине

Практическое значение биологии огромно. О лечении травами известно с глубокой древности, однако фитотерапия обрела равноправие среди других методов лишь в прошлом столетии. После клинических испытаний лекарственные средства, полученные из растительного сырья, вошли в фармацию. Сейчас сфера применения лекарственных растений в официальной и народной медицине достаточно велика.

Быстрый прогресс науки успешно используют в лечебной практике. Именно открытия в этой сфере определяют значение биологии в медицине и характеризуют сегодняшний уровень ее развития. Например, изучение генетики привело к использованию способов ранней диагностики, лечения, а также профилактики заболеваний человека, передающихся по наследству. Прогресс генной инженерии предусматривает огромные перспективы для создания биоактивных компонентов в медицинских препаратах.

Практическое применение биологии зачастую переворачивает представление о терапии множества заболеваний. Так, благодаря развитию генетики был создан ген инсулина и внедрен в геном кишечной палочки. Этот штамм имеет свойство синтезировать гормон, который используется для лечения больных сахарным диабетом. Таким же методом сегодня производят соматотропин (гормон, отвечающий за рост) и многие другие вещества, вырабатываемые организмом человека: интерферон, иммуногенные лекарства.

основные направления современной биологии

Значение для сельского хозяйства

Законы природы применяются при решении множества вопросов в различных отраслях мировой экономики, поэтому роль биологии в современном обществе – одна из главных. Возрастающие темпы численности населения планеты, снижение площадей, занятых аграрными культурами, ведут к масштабному кризису в будущем — проблеме питания. Потребуется ускоренное производство продуктов.

значение биологии в пищевой промышленности

Система живой природы

Биология – наука, которая исследует и анализирует свойства живых систем. Тем не менее определить, что конкретно входит в эту сферу, непросто. Для этого ученые выявили несколько признаков, по которым организм можно считать живым. Основными из этих свойств являются обмен веществ или метаболизм, способность к самовоспроизведению и саморегуляции. С помощью науки человек познает окружающий его живой мир. Но, кроме изучающей функции, есть у биологии и практическое значение. Соблюдение ее законов помогает понять то, что живая природа – это система, в которой все взаимосвязано, и нужно сохранять баланс разнообразных видов существ. Если потерять лишь один вид из нее, вред будет причинен всем остальным звеньям. Эти познания – весомые аргументы для убеждения человечества в надобности и важности сбережения экологического баланса.

объект изучения биологии

Человек как биологический вид

Еще один подраздел – это сфера исследования организма высших существ. Биология в жизни человека служит базисом для развития медицины, предоставляя возможность определить свойства и устройство организма. Нам как представителям определенного биологического вида необходимо знать элементарные особенности своего тела, чтобы успешно существовать в современном мире и делать верный выбор. Эта информация поможет разобраться в том, как следует устроить свое питание, распределить правильно физическую и умственную нагрузки, как сберечь собственное здоровье. Рациональное использование резервов человеческого организма способно существенно повысить его работоспособность.

Основные направления современной биологии

Знание законов существования живых организмов помогает человечеству вывести новые виды, более приспособленные для выращивания в неприродной среде. Значение биологии как науки неоспоримо. Благодаря использованию ее законов, существенно возросли урожаи культур и производство мяса, что так необходимо в период истощения природных запасов. Перед человечеством постоянно стоит множество существенных вопросов: «как преодолеть неизлечимые заболевания», «как не допустить голода», «как продлить жизнь», «как научится дышать без кислорода». Ответы может подсказать только сама природа, если постоянно исследовать животных и растительный мир. В середине ХХ века появился отдельный раздел биологии – генетика. Это наука об информации, хранящейся на хромосоме, как фильм на CD-носителе. Она объясняет, от чего зависит длительность жизни, какие заболевания есть у конкретного индивидуума, как, изменяя генную последовательность, можно умножить некоторые положительные свойства и нейтрализовать негативные (например, модификация сои увеличивает урожайность и уменьшает срок созревания).

Биоэнергетика

Еще одна разновидность биологии, которая изучает вопросы потребления и производства энергии живыми организмами. Зеленые растения питаются углекислым газом и выделяют, кроме бесценного кислорода, определенную часть энергии, поглощая солнечный свет. Эти факторы процесса производства кислорода растениями были взяты в основу производства солнечных батарей.

Природа – лучший изобретатель

Даже такие обычные и простые разделы биологии, как ботаника и зоология, принесли в свое время немалую пользу для будущего:

  • слежение за летучими мышами способствовало открытию эхолокации (перемещение по отраженным от предметов звукам);
  • изучение поведения собак позволило узнать об условные рефлексах, которые, кстати, также присутствуют и у человека.

Переоценить значение биологии в медицине невозможно. Например, пытаясь спасти человечество от ветряной оспы, ученым пришлось внимательно следить за течением заболевания, определять, есть ли выжившие после нее, какие изменения произошли в организмах переболевших пациентов. Так были разработаны первые вакцины – профилактическое внедрение в организм ослабленных бактерий оспы для создания стойкого иммунитета. Современные биологи всего мира ломают голову, как бороться с онкологией, СПИДом и другими смертельными на сегодняшний день заболеваниями. Но для науки это лишь вопрос времени.

значение биологии в медицине

Прогресс не стоит на месте

Современное возросшее значение биологии как науки применяется в нескольких течениях. На сегодняшний день усовершенствованы технологии определения структуры биополимеров. Обнаружен способ считывания и анализа генетической информации, в том числе определения нуклеотидных последовательностей ДНК. Следуя этому, человечество стоит на пути практически полного раскодирования генетической информации, которая содержится в его хромосомах. Это является одним из основных достижений биологии.

Так открываются возможности для изобретения новых технологий лечения и профилактики разных недугов. Кроме того, сегодня роль биологии в современном обществе заключается в целенаправленном создании химических веществ с предварительно запрограммированными свойствами, что позволит выявлять и изготовлять новые и эффективные виды медикаментов.

К нынешним достижениям биологии и медицины принадлежит также создание искусственных органов. Сегодня ученые-медики заняты производством и применением синтетических мышц, презентуют искусственно выращенные ткани печени и клапаны сердца.

Биогаз

Биология в жизни человека способна решать и энергетические задачи. Одним из самых прогрессивных способов добычи энергии из растений считается выработка метана. Он образуется из биомассы при отсутствии контакта с воздухом. Многие фермерские хозяйства используют отходы растительного и животного мира для выработки метана на специальных биогазовых установках. С их помощь можно отапливать приусадебные строения. Работа таких агрегатов оставляет чистой окружающую среду, а их использование требует минимальных расходов.

практическое значение биологии

Лечебная сила природы

Человек и природа едины. Могучие дубы, белые березы, гигантские сосны и ели, девственные заросли боярышника, малины, кизила, бузины черной и красной, облепихи и акации, лещины и шиповника – все эти лесные породы деревьев и лечебные ягоды широко используются в народной и традиционной медицине. Фитонциды дикого лука, чеснока, черемухи, ореха, эвкалипта, эфирные масла кедра, сосны, ели насыщают лесной воздух неповторимым лечебным ароматом. Фитотерапия помогает выздороветь больным сердечно-сосудистыми заболеваниями, нервно-психическими расстройствами, болезнями опорно-двигательного аппарата, мочеполовой, дыхательной, секреторно-гормональной систем.

Природные средства лечения заболеваний позволяют совмещать активную профилактику с терапией определенной болезни. Эти лекарства человек получает в первую очередь из растений. Их целебная сила передается больному, помогая преодолеть болезнь. Человек должен быть благодарен природе за бесценные дары, которые она щедро рассыпала повсюду.

биология в жизни человека

С каждым днем практическое значение биологии в жизнедеятельности человека возрастает. Современная наука использует целый арсенал лекарственных растений, способных оказывать терапевтическое действие и предупреждать многие болезни человека. Дальнейшее развитие современного мира реально только в единстве с природой, с активным использованием биотехнологий. Для достижения поставленных целей не обойтись без глубочайших познаний закономерностей естественного мира.

Источник

Adblock
detector