Био́ника (от греч. biōn — элемент жизни, буквально — живущий) — прикладная наука о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структур живой природы, т. е. формы живого в природе и их промышленные аналоги.
Различают:
биологическую бионику, изучающую процессы, происходящие в биологических системах;
теоретическую бионику, которая строит математические модели этих процессов;
техническую бионику, применяющую модели теоретической бионики для решения инженерных задач.
Бионика тесно связана с биологией, физикой, химией, кибернетикой и инженерными науками: электроникой, навигацией, связью, морским делом и другими.
Идея применения знаний о живой природе для решения инженерных задач принадлежит Леонардо да Винчи, который пытался построить летательный аппарат с машущими крыльями, как у птиц: орнитоптер.
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.
В 1960 в Дайтоне (США) состоялся первый симпозиум по бионике, который официально закрепил рождение новой науки.
Основные направления работ по бионике охватывают следующие проблемы:
изучение нервной системы человека и животных и моделирование нервных клеток (нейронов) и нейронных сетей для дальнейшего совершенствования вычислительной техники и разработки новых элементов и устройств автоматики и телемеханики (нейробионика) ;
исследование органов чувств и других воспринимающих систем живых организмов с целью разработки новых датчиков и систем обнаружения;
изучение принципов ориентации, локации и навигации у различных животных для использования этих принципов в технике;
исследование морфологических, физиологических, биохимических особенностей живых организмов для выдвижения новых технических и научных идей.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ
Создание модели в бионике - это половина дела. Для решения конкретной практической задачи необходима не только проверка наличия интересующих практику свойств модели, но и разработка методов расчёта заранее заданных технических характеристик устройства, разработка методов синтеза, обеспечивающих достижения требуемых в задаче показателей.
И поэтому многие бионические модели, до того как получают техническое воплощение, начинают свою жизнь на компьютере. Строится математическое описание модели. По ней составляется компьютерная программа - бионическая модель. На такой компьютерной модели можно за короткое время обработать различные параметры и устранить конструктивные недостатки.
Именно так, на основе программного моделирования, как правило, проводят анализ динамики функционирования модели; что же касается специального технического построения модели, то такие работы являются, несомненно, важными, но их целевая нагрузка другая. Главное в них - изыскание лучшей основы, на которой эффективнее и точнее всего можно воссоздать необходимые свойства модели. Накопленный в бионике практический опыт моделирования чрезвычайно сложных систем имеет общенаучное значение. Огромное число её эвристических методов, совершенно необходимых в работах такого рода, уже сейчас получило широкое распространение для решения важных задач экспериментальной и технической физики, экономических задач, задач конструирования многоступенчатых разветвлённых систем связи и т. п.
Объяснение:
Мы провели исследования по определению условий, необходимых для проращивания, роста и развития растений на примере фасоли. В ходе наших наблюдений мы выяснили, что для прорастания семян необходимы: влага, воздух и тепло. Продолжая наблюдения, мы установили, что для роста и развития семян необходимы: свет, влага, тепло и воздух.
Для того,чтобы убедиться в том, что однодольные и двудольные растения имеют разные требования к условиям развития, мы наблюдали за проращиванием, ростом и развитием злаков, как представителей однодольных. Получив результаты, мы сравнили их с результатами, полученными при наблюдении за развитием фасоли, как представителя двудольных растений. Мы выяснили, что злаки более требовательны к температуре, свету, но меньше нуждаются в увлажнении.
Объяснение:
Мы выбрали злаки, так как они являются однодольными, их зародыш содержат одну семядолю. Фасоль – двудольное растение. Ее зародыш содержат две семядоли.
Для прорастания семян фасоли требуется 100% воды от их массы, а для прорастания семян злаковых – 30-40% от их массы.
Требования различных растений к температуре, необходимой для прорастания семян, также неодинаковы. Семена злаков обычно нуждаются для прорастания в более высокой температуре, чем семена фасоли.
Не менее требовательны семена и к достаточному количеству воздуха. Глубоко заделанные семена из-за его недостатка не прорастают.
При прорастании семян, прежде всего, появляется корешок. Он быстро проникает в почву и начинает извлекать из нее воду и питательные вещества. В первый период роста и развития растения из семени усиленно развивается корневая система, а затем начинается и быстрый рост надземной его части (рис.1 и рис.2).
Рис.1 Развитие злаков
Фасоль - теплолюбивое растение. Семена начинают прорастать при 10-12 °С, всходы не выдерживают продолжительного понижения температуры и погибают при -1 °С. Лучшая температура для роста и развития фасоли - 20-25 °С, но плоды успешно образуются и при 15 °С. Требовательна фасоль и к свету, особенно в молодом возрасте. Хорошо растет, развивается и дает высокого качества плоды при достаточном увлажнении.
Рис.2 Развитие фасоли
Для того чтобы убедиться в том, что для роста и развития фасоли и злаков требуются разные условия, мы посадили проросшие семена злаков в 3 горшочка и поместили их в такие же условия, как и семена фасоли. Наблюдая за их ростом и развитием 2 недели, мы сделали вывод, что им требуется гораздо меньше влаги, так как злаки – засухоустойчивые растения. При уменьшении полива растения продолжали хорошо развиваться. Злаки, которые мы поместили в темное место, были желтее, чем фасоль. Это говорит о том, что злаки требуют больше света. По сравнению с фасолью, помещенной в холодное место, злаки в таких же условиях развивались хуже. Значит, им требуется больше тепла.
Сравнив развитие двудольных и однодольных растений, мы пришли к выводу о том, что они имеют разные требования к условиям. Однако, условия для развития двудольных и однодольных растений остаются одинаковые. Все они нуждаются в: воздухе, тепле, свете и влаге.
