Читать онлайн «Новейшая книга фактов. Том 1. Астрономия и астрофизика. География и другие науки о Земле. Биология и медицина». Страница 53

Что изучает бионика?

Бионика изучает особенности строения и жизнедеятельности биологических организмов с целью создания новых и совершенствования существующих технических устройств и систем. Идея применения знаний о живой природе для решения инженерных задач принадлежит Леонардо да Винчи. Так, он пытался построить орнитоптер – летательный аппарат с машущими крыльями, как у птиц. Появление кибернетики, рассматривающей общие принципы управления и связи в живых организмах и машинах, стало стимулом для более широкого изучения строения и функций живых систем с целью выяснения их общности с техническими системами, а также использования полученных сведений о живых организмах для создания новых приборов, механизмов, материалов и т. п. Для решения задач бионики изучаются способы переработки информации в нервной системе, особенности строения и функционирования органов чувств, исследуются принципы навигации, ориентации и локации, используемые животными, биоэнергетические процессы с высоким коэффициентом полезного действия и т. д.

Термин «биополе» используется в парапсихологии для обозначения испускаемого каким-либо организмом излучения или сияния (ауры), невидимого в обычных условиях. К этому термину прибегают также для объяснения метода бесконтактного массажа, применяемого мануальными терапевтами. Научными методами биополе пока не обнаружено.

Анабиозом называют состояние организма, при котором жизненные процессы (обмен веществ и др.) временно прекращены или настолько замедлены, что отсутствуют все видимые проявления жизни. Анабиоз наблюдается при резком ухудшении некоторых условий существования (в том числе при низкой температуре и отсутствии влаги). При последующем наступлении благоприятных условий происходит восстановление нормального уровня жизненных процессов – оживление. Таким образом, анабиоз – это биологическое приспособление организма к неблагоприятным внешним условиям, выработанное в процессе эволюции. Такое состояние наблюдается у разных организмов, стоящих на разных ступенях развития. В состоянии анабиоза находятся вирусные частицы (вирионы) вне бактериальных, растительных или животных клеток (вироспоры), хорошо перенося при этом охлаждение, высушивание и другие неблагоприятные воздействия. Широко распространен анабиоз и среди микроорганизмов. Наиболее стойки к высушиванию, охлаждению, нагреванию спорообразующие бактерии и микроскопические грибы. Споры сибиреязвенной палочки долгие годы не теряют жизнеспособности ни в сухой почве пустынь, ни в замерзшей почве арктической тундры. У многих организмов угнетение жизнедеятельности и ее почти полная остановка вошли в нормальный цикл развития (семена, споры, цисты). Типичным примером анабиоза при высушивании служит так называемая скрытая жизнь семян многих растений, которые могут в сухом состоянии сохранять всхожесть 50 лет и долее. Анабиоз у животных открыл Антони ван Левенгук в 1701 году. Беспозвоночные (гидры, черви, усоногие раки, водные и наземные моллюски, некоторые насекомые) и позвоночные (земноводные и пресмыкающиеся), впадая в анабиоз, могут терять 1/2 и даже 3/4 заключенной в их тканях воды. С анабиозом при замерзании имеет много общего зимняя спячка млекопитающих, а с анабиозом при обезвоживании – их летняя спячка. Явлением анабиоза при высушивании и охлаждении пользуются для изготовления сухих живых вакцин, для длительного сохранения культур бактерий, вирусов и клеток опухолей, для консервирования различных тканей и органов (кровь, хрящ, кость, сосуды и др.), необходимых для пересадки. Явление анабиоза приобретает особый интерес в связи с успехами в области хирургического вмешательства на сердце, легких, мозге, что зачастую требует охлаждения организма оперируемого. Это явление связывают также с перспективами освоения космического пространства – анабиоз повышает сопротивляемость организмов воздействию факторов космического полета. Его связывают и с достижениями в искусственном осеменении сельскохозяйственных животных (использование спермы ценных производителей, сохраненной при низких температурах).

Нервный импульс – это волна возбуждения, распространяющаяся по нервному волокну и проявляющаяся в электрических, ионных, механических, термических и других изменениях. Нервный импульс обеспечивает передачу информации от периферических рецепторных окончаний к нервным центрам внутри центральной нервной системы и от них к эффекторам (органам, осуществляющим ответные реакции организма на раздражители). Нервный импульс возникает по закону «всё или ничего», то есть не зависит от силы и качества раздражителя и способен скачкообразно распространяться по нервному волокну со скоростью от 0,2 до 180 метров в секунду. Длительность нервного импульса и скорость его проведения зависят от температуры, диаметра и строения нервного волокна. В естественных условиях, как в периферических отделах нервной системы, так и внутри центральных отделов, по нервным волокнам непрерывно бегут серии нервных импульсов. Частота этих ритмических разрядов зависит от силы вызвавшего их раздражителя. При умеренной двигательной активности в двигательных нервных волокнах частота разряда составляет 50—100 импульсов в секунду; в большинстве чувствительных волокон она достигает 200 импульсов в секунду. Некоторые нервные клетки (например, вставочные нейроны спинного мозга) разряжаются с частотой до 1000–1500 импульсов в секунду.

В 1900 году русский естествоиспытатель В. В. Докучаев прислал на Всемирную выставку в Париж вырезанный из ковыльной степи под Воронежем куб (1x1x1 метр) чернозема. Воронежский чернозем стал одним из главных экспонатов выставки, получил золотую медаль и был признан «царем почв». Впоследствии его определили как эталон плодородия почвы и поместили в Международную палату мер и весов в Париже, где он хранится и в настоящее время. Содержание гумуса (комплекса высокомолекулярных органических веществ, содержащего основные элементы питания растений) в этой почве достигает 14–16 процентов.

Для защиты своей природы и экосистем Республика Коста-Рика выделила под национальные парки и заповедники 21 процент своей территории (10 700 из 51 100 квадратных километров) – больше (по относительной величине), чем любая другая страна мира.

Красной книгой называют обобщающие списки редких и находящихся под угрозой исчезновения видов растений и животных. Эти списки содержат краткие документальные данные о биологии, распространении, причинах сокращения численности и исчезновения отдельных видов. Сбор информации для Красной книги начал Международный союз охраны природы и природных ресурсов (МСОП) в 1949 году, а в 1966 году вышли первые тома «Красной книги фактов» («Red Data Book»). В 1979 году в соответствующие тома Красной книги было включено: млекопитающих – 321 вид и подвид, птиц – 485, земноводных – 41, пресмыкающихся – 141, рыб – 194. В ряде стран (Австралия, США, Швеция, Германия, Япония) созданы национальные Красные книги. В СССР Красная книга учреждена в 1974 году (к 1983 году в ней было: млекопитающих – 94 вида и подвида, птиц – 80, земноводных – 9, пресмыкающихся – 37, рыб – 9, насекомых – 219, ракообразных – 2, моллюсков – 19, червей – 11). В Красную книгу внесено высших сосудистых растений – 681 вид, моховидных – 32, лишайников – 29, грибов – 20 видов. С 1983 года постановлением Совета Министров СССР «О Красной книге СССР» добывание (или сбор) любого вида животных и растений, занесенных в эту книгу, а также разорение гнезд или изъятие яиц, сбор плодов и семян можно было производить лишь в исключительных случаях и только с разрешения Госагропрома СССР. В Красную книгу России (1988, 2000) – государственный перечень редких и исчезающих видов животных и растений, находящихся под охраной по всей территории страны, – включено 440 видов цветковых растений (из которых 36 процентов на грани исчезновения), 11 – голосеменных, 10 – папоротниковых, 22 – моховидных, 29 – лишайников, 17 – грибов, а также 435 видов и подвидов животных (в том числе 74 – млекопитающих, 127 – птиц, 21 – пресмыкающихся, 8 – земноводных, 50 – рыб и круглоротых, 97 – насекомых, 15 – кольчатых червей, 3 – ракообразных, 42 – моллюсков).

По данным на 2004 год, на Земле имеется более 100 тысяч национальных парков, заповедников, заказников и других охраняемых природных территорий. Общая их площадь – 18,8 миллиона квадратных километров, то есть 12 процентов всей земной суши. Много это или мало? С одной стороны, это больше, чем суммарная площадь Канады, США и Германии. А с другой стороны, как утверждают некоторые биологи, если бы все государства мира договорились увеличить общую площадь заповедников и заказников Земли всего на 2,6 процента, удалось бы спасти две трети из 700 видов организмов, обреченных в настоящее время на вымирание.