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生物与人类生活的许多方面都有着非常密切的关系。生物学作为一门基础科学,传统上一直是农学和医学的基础,涉及种植业、畜牧业、渔业、医疗、制药、卫生等等方面。随着生物学理论与方法的不断发展,它的应用领域不断扩大。现在,生物学的影响已突破上述传统的领域,而扩展到食品、化工、环境保护、能源和冶金工业等等方面。如果考虑到仿生学,它还影响到电子技术和信息技术。
人口、食物、环境、能源问题是当前举世瞩目的全球性问题。目前,世界人口每年的增长率约20%,大约每过35年,人口就会增加一倍。地球上的人口正以前所未有的速度激增着。人口问题是一个社会问题,也是一个生态学问题。人们必须对人类及环境的错综复杂的关系进行周密的定量的研究,才能对地球、对人类的命运有一个清醒的认识,从而学会自己控制自己,使人口数量维持在一个合理的数字上。在这方面生物学应该而且可能做出自己的贡献。内分泌学和生殖生物学的成就导致口服避孕药的发明,已促进了计划生育在世界范围内的推广。在人口问题中,除了数量激增以外,遗传病也严重威胁人口质量。一些资料表明,新生儿中各种遗传病患者所占的比例在 3%~10.5%之间。在中国的部分山区,智力不全者占2%~3%,个别地区达10%以上。揭示产生遗传病的原因,找到控制和征服遗传病的途径无疑是生物学又一重要任务。目前,进行家系分析以确定患者是否患有遗传病,对患者提出有益的遗传指导和劝告;通过对胎儿的脱屑细胞进行染色体分析和各种酶的生化分析,以诊断未来的婴儿是否有先天性遗传性疾病。这些方法都能避免或减少患有遗传病婴儿的出生,以减轻家庭和社会的沉重负担。将基因工程应用于遗传病的治疗称为基因治疗,在实验动物上对几种遗传病的基因治疗已取得一些进展。随着基因工程技术的发展,基因治疗将为控制和治疗人类遗传病开辟广阔的前景。
和人口问题密切相关的是食物问题。食物匮乏是发展中国家长期以来未能解决的严重问题,当前世界上有几亿人口处于营养不良状态。从目前到21世纪初,粮食生产至少每年要增长3%~8%才能使食物短缺状况有所改善。人类食物的最终来源是植物的光合作用,但在陆地上扩大农业生产的土地面积是有限的,增加食物产量的主要道路是改进植物本身。过去,在发展科学的农业和“绿色革命”方面,生物学已做出巨大的贡献。今天,人类在一定限度内定向改造植物,用基因工程、细胞工程培育优质、高产、抗旱、抗寒、抗涝、抗盐碱、抗病虫害的优良品种已经不是不切实际的遐想。近年来,植物基因工程的一些关键技术已经有所突破,得到了一些转基因植物。此外,利用富含蛋白质的藻类、细菌或真菌,进行大规模培养,并从中获得单细胞蛋白质。由于成功地利用了基因工程并取得了大规模连续发酵工程的技术经验,单细胞蛋白技术已经取得了重大突破。氨基酸是蛋白质的单体,植物蛋白往往缺少某几种人体必需的氨基酸,如果在食品中添加某种氨基酸,将会大大提高植物蛋白的生物学价值。目前,用微生物发酵、固定化细胞或固定化酶技术生产氨基酸,已经逐步形成比较完整的体系,可以预料,氨基酸生产将在营养不良问题上发挥日益重要的作用。现代生物学成就和食品工业相结合,已使食品工业成为新兴的产业而蓬勃地发展起来。
20世纪生态学关于人与自然关系的研究,唤醒人类重视赖以生存的生态环境。工业废水、废气和固体废物的大量排放,农用杀虫剂、除莠剂的广泛使用,使大面积的土地和水域受到污染,威胁着人类生产和生活。这就要求人们更深入地研究生物圈中物质和能的循环的生态学规律,并在人类的经济生活以及其他社会生活中,正确的运用这些规律,使生物能够更好地为人类服务。现代生物学证明,微生物所具有的生物催化活性是极为广泛的,利用富集培养法几乎可以找到降解任何一种含毒有机化合物的微生物,利用基因工程等技术还可以不断提高它们的降解作用。因此,有降解作用的微生物及其酶制剂就成为消除污染的有力手段。利用微生物防治害虫,以部分代替严重污染的有机杀虫剂也是大有前途的。在农业中尽快使用生物防治、生物固氮等新技术,改变农业过分依赖石油化工的局面,这是关系到恢复自然生态平衡的大事,也是农业发展的大势所趋。大量消耗资源的传统农业必将向以生物科学和技术为基础的生态农业转变
全世界的化工能源(石油、煤等)贮备总是有限的,总有一天会枯竭。因此,自然界中可再生的生物资源(生物量) 又重新被人所重视。自然界中的生物量大多是纤维素、半纤维素、木质素。将化学的、物理的和生物学的方法结合起来加工,就可以把纤维素转化为酒精,用作能源。有人估计,到20世纪末全世界的汽车约有35%将使用生物量(酒精)。沼气是利用生物量开发能源的另一产品。中国和印度利用农村废料进行厌氧发酵产生沼气已作出显著成绩。世界上已经出现了利用固相化细胞技术的工业化沼气厌氧反应器。一些单细胞藻类中含有与原油结构类似的油类,而且可高达总重的70%,这是另一个引人注目的可再生的生物能源。太阳能是人类可以利用的最强大的能源,而生物的光合作用则是将太阳能固定下来的最主要的途径,可以预测,利用生物学的理论和方法解决能源问题是大有希望的。
此外,对人口、食物、环境、能源等问题进行综合研究,开创各种综合解决这些问题的方法的农业生态工程的兴起,最终将发展新的、大规模的近代化农业。
上面的叙述,仅就人口、食物、环境、能源问题和生物学的关系而言,也还是很不充分的。但由此可以看到,生物学的发展和人类的未来息息相关。
1、鸭为什么不孵蛋?
野鸭会孵蛋,而家鸭不会孵蛋。原来,野生的鸟类(除了杜鹃等少数以外)生了蛋,都得自己孵化,不这样,它就不能繁衍后代,在自然选择中会被淘汰。而家鸭不会孵蛋,是人工饲养的结果。因为,人们养鸭子,目的是吃蛋和吃肉,鸭子要多产蛋,就得缩短它的孵蛋期。人们不断选择产蛋多的野鸭,只让它产蛋,而不让它孵蛋,这样一代代加以培育,经过变异和遗传,最后形成了家鸭不会孵蛋的习性。
2、公鸡为什么能及时报晓?
科学家经过长期观察和研究,证明生物体内有一座奇妙的“生物钟”,指挥着生物的行为。生物的节律周期是这种生物在长期历史发展过程中,在大自然的光照、气温、湿度、气压、潮汐等各种因素不断影响下,生理上不断调节,逐渐形成了生物的昼夜和季节性的节律。鸡的“生物钟”藏在哪里呢?最近,日本科学家对鸡进行研究和试验,第一次发现和证实了:鸡的“生物钟”长在鸡的松果体细胞里。松果体在大脑和小脑之间,是一个松果形状的小内分泌器官。一到黑夜,它就分泌出一种叫黑色紧张素的激素,来抑制鸡的活动。如果给鸡埋上装有黑色紧张素的胶囊,鸡就入睡了。
3、蚊子在黑暗中是怎样找到人的呢?
蚊子找人的奥秘是很复杂的。科学家发现蚊子的起飞和停落,同空气中的二氧化碳浓度有关系。人和动物呼吸的时候,要呼出二氧化碳。这种气体可以刺激蚊脑中的“飞动命令中枢”。二氧化碳浓度增大了,蚊子飞动的次数也增加,可能是这个“命令中枢”指挥着蚊子沿着二氧化碳气味的散发方向来找到人或者动物的。
4、蚊子爱叮哪些人呢?
通常,蚊子爱叮穿黑衣服的人,爱叮平时出汗多、又不爱洗澡的人,爱叮皮肤娇嫩的儿童等等。这是怎么回事呢?原来,蚊子头部长有一对复眼,它可以识别物体的轮廓,还可以区别不同的颜色和光线的强弱。蚊子大多喜欢弱光,黑暗或者强光它都讨厌。你穿上白衣服的时候,反射的光比较强,对蚊子就有驱赶作用。相反,你穿了黑色衣服以后,光线比较暗,很适合蚊子的视觉习惯,被蚊子叮咬的机会就多啦。
蚊子头部和腿上长有触角和刚毛,这些都起着传感器的作用,也是蚊子察觉周围世界的器官。它们对温度、温度、气流、汗液等都很敏感,能接收外界的许多信息。平时出汗多、又不爱洗澡的人,皮肤上粘有一种酸性的氨基酚和盐类,蚊子凭着这种气味“导航”飞去叮人。儿童的皮肤很娇嫩,新陈代谢活泼,皮肤上的毛孔挥发汗液快,也容易被蚊子察觉到。当你走动或摇扇乘凉的时候,所产生的气流对蚊子的传感器是一种威胁,它不敢飞近身旁。如果你静坐或睡觉的时候,蚊子很少感受到这种威胁,知道外界没有干扰,就飞落到你的身上,来个突然袭击。
一定要记住会叮人的全是雌蚊。雄蚊的口器已经退化,下颚短小细弱,不会叮人,它们靠吸取花蜜和植物汁液为生。
5、你讨厌苍蝇,一看到苍蝇,就会拿起书本或者报纸去拍打,刚拍下去,苍蝇就飞快地逃跑啦!它随即在另一个地方停下来“示威”。你再次去拍打,仍旧打不到它。用苍蝇网拍拍打,十有八九就能把苍蝇打死。这是什么道理呢?
原来,有些昆虫的“皮肤”,上面长有很多细毛,叫做感觉毛。在它们停留的瞬间,这些感觉毛既能“品尝”脚下佳肴的滋味,又能对周围环境的温度、湿度和气流作出及时的反应。苍蝇也是在这种感觉毛的帮助下,察觉周围的动静,大显飞翔逃跑本领的。你用书本和报纸去拍打,会产生一种突如其来的气流,苍蝇身上的感觉毛能灵敏地察觉到,很快地溜跑了。可是,你用网眼蝇拍去拍打就不同了,气流通过小网眼向上跑,使蝇拍下面的气流压力不会突然增大,这就减小了气流对感觉毛的震动。这样,苍蝇来不及逃遁,就被打死了。
6、蟑螂几乎是全人类的公敌,那么怎样对付蟑螂呢?
利用蟑螂爱吃香甜食物的习性,用一只小口径长颈玻璃瓶,瓶内放些香甜食物,瓶口涂上芝麻油,蟑螂进入瓶内,因为瓶壁很滑,爬出来就困难了。利用蟑螂爱钻缝隙的习性,用一个纸盒,盖上开有一些缝隙,盒内涂上粘胶,撒些新鲜面包屑,让蟑螂钻进去偷吃而被粘住。利用蟑螂喜欢在硬物上刮去背部污垢的习性,在房间角落撒些硬而带锐棱的硅藻土,蟑螂到那里去擦刮身体的时候,表面的那层蜡油会擦掉过多,结果,蟑螂体内的水分大量散失,脱水而死。还可以用干扰蟑螂对外界震动感受的方法去扑灭它,比如一见到蟑螂,立即用嘴发出“嘘”的声音,然后迅速去拍打,就比较容易把它打死。也可用化学药物对付蟑螂。在蟑螂栖息和活动的场所,喷洒千分之五的敌敌畏,或万分之三的溴氰菊酯、硼酸粉等,或者放几片蟑螂片,就能杀死蟑螂。有种叫“灭蟑灵”的拟除虫菊脂杀虫剂,曾经在海运局的货轮、油轮和长江客轮的厨房内试用,六十立方米的舱内喷药液三百毫升,蟑螂立即兴奋骚动,爬出倒毙。有些昏而不死的,在一天后死了,个别顽强的也活不过五天。
额其实 生活中很多 细心观察 应该有所体会
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