Сергей Титов - Естествознание. Базовый уровень. 11 класс

1. Что такое биотехнология?

2. Какие проблемы решает генная инженерия? С какими трудностями связаны исследования в этой области?

3. Объясните, почему селекция микроорганизмов приобретает в настоящее время первостепенное значение.

4. Какие организмы называют трансгенными?

5. Какие перспективы в развитии народного хозяйства открывает использование трансгенных животных?

6. В чём преимущество клонирования по сравнению с традиционными методами селекции?

1. Приведите примеры промышленного получения и использования продуктов жизнедеятельности микроорганизмов.

2. Организуйте и проведите в классе дискуссию на одну из предложенных тем: «Может ли современное человечество обойтись без биотехнологии?», «ГМО и клонирование человека: за и против».

3. Используя дополнительную литературу и ресурсы Интернета, подготовьте выставку на тему «Достижения биотехнологии: прошлое, настоящее и будущее».

С самого начала своего существования потребности человечества не ограничивались питанием и получением других продуктов животного и растительного происхождения. Одной из главных потребностей человека всегда было передвижение, причём человек хотел перемещаться на возможно большие расстояния и с возможно большей скоростью.

Рис. 216. Древние повозки

Этого требовали непрерывно происходившие войны, торговля и вообще человеческое любопытство. Для того чтобы достигнуть прогресса в этом направлении, требовалось решить две проблемы: во-первых, найти источник энергии, т. е. устройство, способное превращать потенциальную энергию в кинетическую, а во-вторых, по возможности уменьшить сопротивление среды для того, чтобы затрачивать как можно меньше этой энергии.

Решение обеих проблем началось в глубокой древности. В ходе неолитической революции человек стал использовать для получения кинетической энергии не только свои мышцы, но и мышцы верховых или вьючных животных. Вторая проблема тоже имеет долгую историю. Вначале, примерно в период той же неолитической революции, люди стали подкладывать под передвигаемые предметы деревянные катки, что позволило значительно уменьшить силу трения. Но прошло ещё около 10 тыс. лет, пока в Индии и Месопотамии не появились колёсные повозки (рис. 216). Езда на колёсах позволила передвигаться значительно быстрее, однако колёса часто застревали между камнями, углублениями в почве и корнями деревьев. Поэтому для более эффективной езды догадались прокладывать дороги. Наиболее древние из известных нам дорог относятся к IV тыс. до н. э. Покрытие их было сделано из дерева, но вскоре дороги стали мостить каменными плитами. В начале V в. до н. э. в Персидской империи была построена царская дорога длиной 2600 км. На ней были установлены дорожные столбы с указанием расстояний, станции с гостиницами, конюшнями для смены лошадей, продовольственными складами и гарнизонами. Наиболее развитая сеть дорог существовала в Римской империи, где дороги соединяли все важнейшие административные и торговые центры. Некоторыми римскими дорогами пользуются до сего времени, хотя теперь они уже покрыты асфальтом (рис. 217).

Проблема получения новых видов энергии решалась значительно медленнее. Вплоть до конца XIX в. почти единственным источником энергии для передвижения по суше являлась энергия, запасённая в мышцах человека и животных. При водных путешествиях также часто использовали мышечную энергию, приводившую в движение вёсла, а также энергию ветра (кинетическую энергию молекул воздуха). Первые паруса появились в Египте или Месопотамии около 5–6 тыс. лет назад. С их помощью можно было передвигаться против течения рек без использования вёсел, а также совершать морские путешествия.

Рис. 217. Римские дороги

Моряки тех времён достигли такого совершенства в управлении парусами, что могли заставить корабль двигаться даже против ветра. Но в безветренную погоду паруса были бесполезны, да и скорость, которую можно было развивать с их помощью, со временем показалась недостаточной.

Переворот произошёл в конце XVIII в., когда Джеймс Уатт начал производить паровые двигатели. Вначале их применяли только в промышленности для работы стационарных механизмов, но вскоре возникла идея использовать их для передвижения. Первый в истории пароход был изобретён в 1880-х гг. американцем Джоном Фитчем. Он установил на пароходе паровой двигатель, который приводил в движение вёсла, так что его пароход двигался наподобие галеры. Пароход Фитча так и не был доведён до практического использования, а создателем первого действующего парохода оказался его соотечественник Роберт Фултон (1765–1815). Поначалу работу Фултона сопровождали многочисленные неудачи и общественное недоверие, им пренебрегли Наполеон и британское правительство. В результате Фултон вернулся в Америку, и в 1807 г. построенный им пароход «Клермонт» отправился в свой первый рейс по реке Гудзон (рис. 218). На путь от Нью-Йорка до Олбани протяжённостью 150 миль против течения и при встречном ветре «Клермонт» затратил 32 часа. После введения некоторых улучшений в конструкцию парохода Фултон наладил постоянные пассажирские рейсы на этом речном маршруте.

Приблизительно в то же время возникла идея использовать паровой двигатель для передвижения по суше. Было понятно, что громоздкая машина, движущаяся с довольно большой скоростью, не сможет ехать по обычной дороге, ей необходим рельсовый путь. Такие пути к началу XIX в. уже существовали и работали на конной тяге. Дело было за изобретением паровоза. Попытки его создания неоднократно предпринимались многими инженерами, но самым удачливым оказался англичанин Георг Стефенсон(1781–1848), который в 1812–1829 гг. не только предложил несколько удачных моделей паровозов, но и убедил владельцев шахт построить первую железную дорогу, способную выдержать такой тяжёлый агрегат, как паровоз.

Рис. 218. Колёсный пароход