این جاندار کرمی‌شکل زیبا، کرم نیست؛ بلکه نوزاد پروانه‌ی مونارک در حال خوردن برگ است. پروانه مونارک‌یکی از شگفت انگیزترین رفتارها را به نمایش می‌گذارد.این پروانه هر سال هزاران کیلومتر را طی سه نسل پی درپی از مکزیک تا جنوب کانادا و بالعکس می‌پیماید.
چگونه پروانه‌ی مونارک مسیر خود را پیدا میکند و راه را به اشتباه نمی‌رود؟ زیست شناسان پس از سال‌ها پژوهش، به تازگی‌این معما را حل کرده‌اند. آنان در بدن‌این پروانه، نورون‌هایی (یاخته‌های عصبی) یافته‌اند که پروانه‌ها با استفاده از آنها جایگاه خورشید در آسمان و جهت مقصد را تشخیص میدهند و به سوی آن پرواز میکنند.
زیست‌شناسان علاوه بر تلاش برای پی بردن به رازهای آفرینش، سعی میکنند از‌یافته‌های خود برای بهبود زندگی انسان نیز بهره بگیرند.
گفتار ۱: زیست‌شناسی چیست؟
چگونه میتوان گیاهان را وادار کرد که در مدتی کوتاه‌تر، مواد غذایی بهتر و بیشتری تولید کنند؟
چرا باید از تنوع زیستی محافظت کنیم؟ مثلا چرا نباید مارها، گرگ‌ها و پلنگ‌ها را بکشیم؟
چرا بعضی یاخته‌های بدن انسان سرطانی میشوند؟ چگونه می‌توان‌یاخته‌های سرطانی را در مراحل اولیه‌ی سرطانی شدن شناسایی و نابود کرد؟
چگونه میتوان سوخت‌های زیستی مانند الکل را جانشین سوخت‌های فسیلی، مانند مواد نفتی کرد؟
چگونه میتوان از بیماری‌های ارثی، پیشگیری، و یا آنها را درمان کرد؟
اینها فقط چند پرسش از میان انبوه پرسش‌هایی است که زیست شناسان تلاش میکنند تا پاسخ‌های آنها را بیابند تا علاوه بر پی بردن به رازهای آفرینش، به حل مسائل و مشکلات زندگی اجتماعی انسان امروزی نیز کمک کنند و دراین راه به موفقیت‌های بسیاری هم رسیده‌اند. زیست‌شناسی، شاخه‌ای از علوم تجربی است که به بررسی علمی‌جانداران و فرایندهای زیستی می‌پردازد.
فعالیت
یک روزنامه خبری معمولی تهیه کنید. همه عنوان‌های خبری آن را بخوانید. خبر‌های مربوط به زیست شناسی آن را انتخاب کنید (برای تعیین خبر‌های مربوط به زیست شناسی از معلم خود کمک بگیرید).
در روزنامه‌ای که انتخاب کرده‌اید چند درصد از خبر‌ها به زیست شناسی مربوط است؟ ازاین خبر‌ها چند خبر خوب و چند خبر بد هستند؟
می‌توانید به جای روزنامه از وب‌گاه‌های خبری در بازه زمانی خاصی استفاده و درصد خبر‌های زیستی آن را پیدا کنید.
محدوده علم زیست‌شناسی
مقدار قابل توجهی از غذایی که میخوریم، از گیاهان و جانوران اصلاح شده به دست می‌آید. امروزه مرغ، ماهی، گاو و گوسفند، انواع میوه‌هاوحتی گندم برنج و ذرتی که میخوریم، اصلاح شده‌اند و محصولات بهتر و بیشتر تولید میکنند. امروزه بسیاری از بیماریها مانند بیماری قند و افزایش فشار خون که حدود صد سال پیش به مرگ منجر می‌شدند، مهار شده‌اند و به علت روشهای درمانی و دارویی جدید، دیگر مرگ آور نیستند. امروزه با استفاده ازدنای افراد هویت انسان‌ها را به آسانی شناسایی میکنند. همچنین با خواندن اطلاعات مولکول‌های دنای افراد از بیماری‌های ارثی‌ای خبردار میشوند که ممکن است در آینده به سراغ انسان بیایند. دستگاه‌ها و تجهیزات پزشکی، آزمایشگاهی و… حاصل همکاری زیست شناسان و متخصصان‌یگر رشته‌های علمی و فنی هستند. علم زیست شناسی علاوه بر آنچه گفته شد، میتواند در مبارزه با آفت‌های کشاورزی، در حفظ تنوع زیستی و بهبود طبیعت و زیستگاه‌ها نیز به ما کمک کند.
ممکن است با مشاهده پیشرفت‌ها و آثار علم زیست شناسی، این تصور در ذهن ما شکل بگیرد که‌این علم به‌اندازه توانا و گسترده است که میتواند به همه پرسش‌های انسان پاسخ دهد و همه مشکلات زندگی ما را حل کند؛ در حالی که‌این طور نیست. به طور کلی علوم تجربی، محدودیت‌هایی دارند و نمی‌توانند به همه پرسش‌های ما پاسخ دهند و از حل برخی مسائل بشری ناتوانند. دانشمندان و پژوهشگران علوم تجربی فقط در جست و جوی علت‌های پدیده‌های طبیعی و قابل مشاهده‌اند. مشاهده، اساس علوم تجربی است. بنابراین، در زیست شناسی، فقط ساختارها و‌یا فرایندهایی را بررسی میکنیم که برای ما به طور مستقیم و‌یا غیر مستقیم قابل مشاهده واندازه گیری‌اند. پژوهشگران علوم تجربی نمی‌توانند درباره زشتی و زیبایی، خوبی و بدی، ارزش‌های هنری و ادبی نظر بدهند.
فعالیت
مجری یک برنامه تلویزیونی گفته است که درست نیست بگوییم «زیست شناسان ثابت کرده‌اند که شیر مایعی خوشمزه است» این گفته درست است‌یا نادرست؟
مرزهای حیات
زیست شناسی علم بررسی حیات است؛ اما حیات چیست؟ در ابتدا به نظر می‌رسد که پدیده حیات، تعریفی ساده و کوتاه داشته باشد؛ چون همه، حتی کودکان خردسال نیز، سگ، حشره‌یا گیاه را زنده و سنگ را غیر زنده می‌دانند؛ اما در واقع، تعریف حیات بسیار دشوار است و شاید حتی غیر ممکن باشدبنابراین، ناچار معمولا به جای تعریف حیات ویژگی‌های جانداران را معرفی کنیم. میتوان گفت که جانداران هفت ویژگی را با هم دارند:
نظم و ترتیب: همه جانداران، سطوحی از سازمان‌یابی دارند و منظم‌اند.
هم‌ایستایی (هومئوستازی): محیط جانداران همواره در حال تغییراست؛ اما جاندار میتواند وضع درونی پیکر خود را در حد ثابتی نگه دارد؛ مثلا وقتی سدیم خون افزایش می‌یابد، دفع ان از طریق ادرار زیاد میشود.
رشد و نمو: جانداران رشد و نمو میکنند و اطلاعات ذخیره شده در دنای جانداران، الگوهای رشد و نمو همه جانداران را تنظیم میکند.
فرایند جذب و استفاده از انرژی: جانداران انرژی می‌گیرند؛ از آن برای انجام فعالیت‌های زیستی خود استفاده میکنند و بخشی از ان را به صورت گرما از دست میدهند. مثلا گنجشک غذا را می‌خورد و انرژی را برای گرم کردن بدن و نیز برای غذا و جست وجوی غذا استفاده کند.
پاسخ به محیط: همه‌ی جانداران به محرک‌های طبیعی پاسخ میدهند؛ مثلا ساقه‌ی گیاهان به سمت نور خم میشوند.
تولیدمثل: جانداران موجوداتی کم وبیش شبیه خود را بوجود می‌اورند.یوزپلنگ همیشه ازیوزپلنگ زاده میشود.
سازش با محیط: جانداران ویژگی‌هایی دارند که برای سازش و ماندگاری در محیط، به آنها کمک میکنند؛ مانند موهای سفید خرس قطبی
سطوح مختلف حیات‌یکی از ویژگی های جالب حیات گستره‌ی وسیع وسطوح سازمان‌یابی ان است. (شکل ۱) این گستره را نشان میدهد. در مرکز شکل نمایی کلی از زیست کره نشان داده شده است. زیست کره شامل همه ب محیط‌های زیست کره زمین ازجمله خشکی‌ها، اقیانوس‌ها ودریاچه‌هاست. گستره‌ی حیات از اتم ومولکول شروع میشود وبا زیست کره پایان می‌یابد.
یاخته واحد ساختار و عمل
یاخته مکان خاصی درسلسه مراتب سازمان‌یابی زیستی دارد. زیرا ویژگی حیاتدراین سطح پدیدار میشود.یاخته پایین ترین سطح ساختاری است که همه فعالیت‌های زیستی در آن انجام میشود. همه جانداران از‌یاخته تشکیل شده‌اند. بعضی جانداران، یک‌یاخته (جانداران تک‌یاخته‌ای) و بعضی دیگر، تعدادی‌یاخته (جانداران پر‌یاخته‌ای) دارند.یاخته در همه حانداران، واحد ساختاری و عملی حیات است. توانایی آنها در تقسیم شدن و تولید‌یاخته‌های جدید، اساس تولید مثل، رشد و نمو و ترمیم موجودات پر‌یاخته‌ای است. همه‌یاخته‌ها ویژگی مشترک دارند؛ مثلاهنهغشایی دارند که عبور مواد را بین‌یاخته و محیط اطراف تنظیم میکند. اطلاعات لازم بری زندگی‌یاخته در مولکول‌های دنا ذخیره شده است.
یگانگی و گوناگونی حیات
تنوع از ویژگی‌های حیات و‌یکی از شگفتی‌های افرینش است. به دور و بر خود توجه کنید. چند نوع گیاه مشاهده می‌کنید؟ چند نوع جانور می‌بینید؟ دنیای جانداران ذره بینی را نمی‌توانیم با چشم غیر مسلح ببینیم؛ در حالی که تنوع‌این جانداران، از جانداران دیگر بسیار بیشتر است.
زیست شناسان تا کنون میلیون‌ها گونه گیاه، جانور، جاندار تک‌یاخته‌ای و…، شناسایی و نام گذاری کرده‌اند. اما معتقدند تعداد جانداران ناشناخته بسیار بیشتر ازاین است. آنان هرسال هزاران گونه جدید کشف میکنند.
اگر حیات تا‌این‌اندازه متنوع است. پس زیست شناسان چگونه می‌توانند موارد مشترک انها را بیابند؟یکی از هدف‌های اصلی زیست شناسان، مشاهده تنوع زیستی و در پی آن،یافتن ویژگی‌های مشترک گونه‌های مختلف است؛ مثلا دنا که‌یکی از شباهت‌های جانداران مختلف را تشکیل میدهد، درهمه جانداران وجود دارد و کار‌یکسانی انجام میدهد.
فعالیت
میوه‌ای در منطقه خود انتخاب و تحقیق کنید در منطقه شما چند نوع از آن میوه وجود دارد.
تنوع نتنها بین جانداران بلکه در هر جاندار نیز وجود دارد. در مورد تنوع برگ‌های‌یک درخت تحقیق کنید.
گفتار ۲ زیست‌شناسی نوین
بیشتر بدانید
امروزه علوم جدیدی در زیست شناسی شکل گرفته است: زیست شناسی سامانه‌ها و زیست شناسی سامانه‌ای _ محاسباتی ازاین علوم‌اند. دراین علوم با استفاده از‌یافته‌های زیستی و نیز علوم محاسباتی به کشف و تحلیل پدیده‌های زیستی بیشتر در سطح مولکولی می‌پردازند. زیست شناسی سامانه‌ای محاسباتی به طور خاص میتواند برای انجام پژوهش در کشور ما مناسب باشد چون پژوهشگر برای آن به وسایل آزمایشگاهی گران قیمت نیاز ندارد. مثلا نقشه ژن‌های انسان و بسیاری دیگر از جانداران به صورت رایگان در‌اینترنت موجود است هر دانش آموز میتواند با طرح سوال سوال‌یا وارد کردن کلمات کلیدی پاسخ سوالاتی ساده و حتی پیچیده را در مورد ژن‌های انسان دریابند همچنین وبگاه نشریه معتبر نیچر (nature) هر هفته چندین مجموعه داده را رایگان در دسترس عموم قرار میدهد. دانش آموزان و دانشجویان می‌توانند‌این داده‌ها را که به سادگی و رایگان در‌اینترنت قابل دسترسی‌اند مطالعه و در صورت کشف نتایج جدید از آنها برای نوشتن مقالات علمی‌استفاده کنند.
زیست شناسی امروز درچه جایگاهی قرارگرفته، توان گره گشایی آن ازمشکلات جامعه به امروز انسان درچه حد است که دورنمایانده‌ی آٌن چگونه خواهدبود؟ دراین گفتار میکوشیم به‌این پرسش‌ها پاسخ دهیم.
جزءنگری وکل نگری
تاقرن گذشته بیشتر زیست شناسان به جای‌اینکه جانداران رابه صورت کلی بررسی کنند بخش‌های مختلف بدن را جداگانه بررسی وکمتر به برهم کنش وارتباط میان اجزای بدن توجه میکردند. همچنین امروزه معلوم شدهداست که ارتباط تنگاتنگی بین جانداران وریزاندامگان (میکرو ارگانیسم‌ها) هم زیست با انها وجود دارد. انبوه‌یازیافته‌ها درباره‌ی تاثیراین اجتماعات میکروبی که میکروبیوم نامیده میشوند. برسلامت انسان وجود دارد. اگرچه زیست شناسان قدیم توانستندبا جز نگری، بسیاری از ساختارها وفرایندهای زنده رابشناسند، امانتوانسته‌اند تصویری جامع وکلی ازجانداران نشان دهند.
کل بیشتر از اجتماع اجزاست
جورچینی (پازلی) رادرنظربگیریدکه از قطعات بسیارزیادی تشکیل شده است ممکن است هریک ازقطعات ان به تنهایی بی معنی به نظر‌ایدامااگر قطعه‌های ان رایکی‌یکی درجای درست درکنارهمدیگرقراردهیم. مشاهده میکنیم که اعضای جورچین، کم کم نمایی بزرگ کلی ومعنی دارپیدا میکند وتصویری از شی اشنا به مامیدهد پیکر هریک از جانداران نیزاز اجزای بسیاری تشکیل شده است. هریک ازاین اجزا بخشی از‌یک سامانه بزرگ راتشکیل میدهد که درنمای کلی برای مامعنی پیدا میکند. بنابراین جانداران رانوعی سامانه پیچیده می‌نامند که اجرای ان باهم ارتباط‌های چندسویه دارند. پیچیدگی‌این سامانه‌هارا وقتی بیشترمشاهده میکنیم که ارتباط جاندار واجزای تشکیل دهنده‌ی بدن آن را بامحیط زیست بررسی کنیم
برهم کنش اجرادربدن جانداران به‌اندازه‌ای پیچیده است که درهرسطح جدیدی از حیات ویژگی‌های جدیدی پدیدار میشود مانند اتم‌ها ومولکول‌ها. هنگامی‌که باهم ترکیب میشوند. مثلا میدانیم که هر مولکول آب از ترکیب دواتم هیدروژن ویک اتم اکسیژن ساخته شده است.
ویژگی‌های آب، با ویژگی‌های اتم‌های تشکیل دهنده‌ی آن، بسیار متفاوت است
ویژگی‌های سامانه‌های پیچیده ومرکب رانمی‌توان فقط ازطریق مطالعه‌ی اجزای سازنده‌ی آنها توضیح داد. هر‌یاخته هم چیزی از مجموع مولکول‌های تشکیل دهنده آن است واین موضوع در سطوح بافت‌اندام دستگاه وجاندار نیز صادق است که تا سطح زیست کره ادامه دارد. اگر اجزای تشکیل دهنده‌ی‌یک گیاه را از هم جدا کنیم و در ظرفی بریزیم، آن مجموعه اجزای از هم جدا شده گیاه به شمار نمی‌رود پس ارتباط بین اجزا نیز مانند خود اجزا در تشکیل جاندار موثر و کل چیزی بیشتر از اجتماع اجزا است.
زیست شناسان امروزی به‌این نتیجه رسیده‌اند که بهتر است برای درک سامانه‌های زنده جزء نگری را کنار بگذارند و بیش تر «کل نگری» کنند تا بتوانند تا بتوانند ارتباط‌های در هم ریخته درون‌این سامانه‌ها را کشف و آنها را در تصویری بزرگ تر و کامل تر مشاهده کنند. یعنی سعی میکنند هنگام بررسی‌یک موجود زنده، به همه‌ی عوامل زنده و غیر زنده‌ای نیز توجه کنند که بر حیات آن اثر می‌گزارند.
بیشتر بدانید
زیست شناسی مصنوعی
زیست شناسی مصنوعی موضوع‌های مختلفی مانند زیست فناوری زیست شناسی مولکولی زیست شناسی سامانه‌ها مهندسی رایانه و مهندسی ژنتیک را به هم مرتبط میکند. متخصصان‌این علم می‌کوشند سامانه‌هایی طراحی و اجرا کنند که به طور طبیعی‌یافت نمی‌شوند طراحی و تولید آنزیم‌هایی با کارایی بهینه و کاربرد آنها مثلا برای تولید مواد پاک کننده‌یک نمونه از کاربرد‌های‌این رشته است رعایت اخلاق زیستی در زیست شناسی مصنوعی اهمیت فراوان دارد.
نگرش بین رشته‌ای
زیست شناسان امروزی برای کل نگری به سامانه‌های زنده، نه فقط ارتباط‌های بین سطوح مختلف سازمانی سامانه‌های زنده را بررسی میکنند، بلکه برای شناخت هر چه بیشتر آنها از اطلاعات رشته‌های دیگر علوم تجربی، علوم رایانه، فنی و ریاضی نیز کمک می‌گیرند.
مثلا، برای بررسی مجموعه ژن‌های هر گونه از جانداران، علاوه بر اطلاعات زیست شناختی از فنون و مفاهیم مهندسی، رباتیک، علوم رایانه ریاضیات، آمار، شیمی‌و بسیاری از رشته‌های دیگر هم استفاده میکنند. نگرش‌ها و روش‌ها ابزارهای زیست شناسان پس از شناخت ساختارمولکول دنا (۱۹۵۳) متحول شده است. این تحول سبب شده است که علم زیست شناسی به رشته‌ای مترقی توانا پویا و همچنین امیدبخش تبدیل شود به گونه که انتظارات جامعه زیست شناسان نسبت به دهه‌ها و سده‌ها قبلی بسیار افزایش‌یافته است.
امروزه فناوری‌ها و علوم نوین در پیشرفت علم زیست شناسی نقش مهمی‌دارند.
اخلاق زیستی
پیشرفت‌های سریع علم زیست شناسی به علت همکاری زیست شناسان رشته علوم تجربی متخصصان فناوری، به ویژه مهندسی ژن شناسی (ژنتیک) و دست ورزی ژن‌های جانداران فنون مورد استفاده در پزشکی باعث‌ایجاد نگرانی‌های در جامعه شده است.
محرمانه بودن اطلاعات ژنی ونیز اطلاعات پزشکی افراد فناوری‌های ژن درمانی تولید جانداران تراژن حقوق جانوران از جمله اخلاق زیستی هستند.
فناوری‌های نوین
فناوری‌های اطلاعاتی و ارتباطی امروزه بیشتر از هر زمان دیگر به جمع آوری و تحلیل داده‌ها و اطلاعات حاصل از روشهای زیست شناختی نیاز داریم چون مثلا در بخشی از پروژه‌های اخیر شناسایی مجموعه ژن‌های جانداران، چندین ترابایت داده تولید میشود که باید ذخیره تحلیل و پردازش شوند تنظیم تحلیل‌این اطلاعات انتشار آنها به صورت چاپی میسر نیست. بلکه ناگزیر باید‌این داده‌ها را به رایانه‌های پر ظرفیت و پر سرعت سپرد. دستاورد‌ها و تحولات بیست ساله‌ی اخیر فناوری اطلاعات و ارتباطات در پیشرفت زیست شناسی تاثیر‌های بسیاری داشته است. این فناوری‌ها امکان انجام محاسبات را در کوتاه ترین زمان ممکن فراهم می‌کرده‌اند (شکل ۲)
فناوری‌های مشاهده سامانه‌های زیستی زنده: تا چندی پیش برای مشاهده‌یاخته لازم بود نخست آن را بکشند وسپس رنگ آمیزی کنند تا بتوانند اجزای درون آن را ببینند در حالی که امروزه روشهای مختلف و کار آمدی برای مشاهده‌یاخته‌های زنده شناسایی وجود دارد. امروزه میتوان از اشیایی در حد چند آنگستروم تصویر برداری کرد. میتوان جایگاه‌یاخته‌ها را درون بدن شناسایی کرد. امروزه با کمک ماهواره‌ها از فاصله دور از بوم سازگان‌ها و جانداران آنها تصویربرداری میکنند.
مهندسی ژن‌شناسی (ژنتیک)
مدت‌هاست که زیست شناسان می‌توانند ژن‌های‌یک جاندار را به بدن جانداران دیگر وارد کنند به گونه‌ای که ژن‌های منتقل شده به توانند اثرهای خود را ظاهر کنند‌این روش که باعث انتقال صفات از‌یک جاندار به جاندار دیگر میشوند مهندسی ژن شناسی نام دارد. در پزشکی کشاورزی و پژوهش‌های علوم پایه از مهندسی ژن شناسی استفاده میکنند جاندارانی که ژن‌های افراد گونه‌ای دیگر را در خود دارند، جانداران تراژن نامیده میشوند. مهندسان ژن شناسی می‌توانند ژن‌های انسان را به گیاهان جانوران دیگر‌یا حتی باکتری‌ها وارد کنند.
فهرست کتاب زیست‌شناسی ۱
فصل ۱ـ دنیای زنده
گفتار ۱. زیست‌شناسی چیست؟
گفتار ۲. گستره حیات
گفتار ۳. یاختـه و بافـت در بـدن انسـان
فصل ۲ـ گوارش و جذب مواد
گفتار ۱. ساختار و عملکرد لولۀ گوارش
گفتار ۲. جذب مواد و تنظیم فعّالیت دستگاه گوارش
گفتار ۳. تنوع گوارش در جانداران
فصل ۳ـ تبادلات گازی
گفتار ۱. سازوکار دستگاه تنفس در انسان
گفتار ۲. تهویۀ ششی
گفتار ۳. تنوع تبادلات گازی
فصل ۴ـ گردش مواد در بدن
گفتار ۱. قلب
گفتار ۲. رگ‌ها
گفتار ۳. خون
گفتار ۴. تنوع گردش مواد در جانداران
فصل ۵ ـ تنظیم اسمزی و دفع مواد زائد
گفتار ۱. هم ایسـتایی وکلیه‌ها
گفتار ۲. تشـکیل ادرار و تخلیـۀ آن
گفتار ۳. تنوع دفع و تنظیم اسمزی در جانداران
فصل ۶ ـ از یاخته تا گیاه
گفتار ۱. ویژگی‌هـای یاختـۀ گیاهـی
گفتار ۲. سامانۀ بافتی
گفتار ۳. ساختار گیاهان
فصـل ۷ـ جـذب و انتقـال مـواد در گیاهـان
گفتار ۱. تغذیـۀ گیاهـی
گفتار ۲. جانداران مؤثر در تغذیۀ گیاهی
گفتار ۳. انتقـال مـواد در گیاهـان
گفتار ۳ زیست‌شناسی در خدمت انسان
هم اکنون بر بعضی بوم سازگانهای زمین در حال تخریب و نابودی‌اند. اصولا چگونه از آنها حفاظت و بوم سازگانهای آسیب دیده را ترمیم و بازسازی کنیم؟
سوخت‌های فسیلی انرژی‌های تجدید نا پذیر مانند نفت گاز بنزین و گازوئیل تمام شدنی است هوا را آلوده میکنند باعث گرمایش زمین
و به علاوه استخراج انها باعث تخریب محیط زیست میشود چگونه از کاربردهای انرژی‌های فسیلی بکاهیم و در عوض استفاده از انرژی‌های تجدید پذیر مانند انرژی‌های آبهای روان، باد، خورشید زمین گرمایی و سوخت‌های زیستی از راه افزایش دهیم؟
تامین غذای سالم و کافی
گفته میشود که هم اکنون حدود‌یک میلیارد نفر در جهان از گرسنگی و سوء تغذیه رنج می‌برند به علاوه‌ی پیش بینی شده است که رقم گرسنگان در سال ۲۰۳۰ به حدود ۴/۸ میلیارد نفر برسد چگونه غذای سالم و کافی برای جمعیت‌های رو به افزایش انسانی فراهم کنیم؟
یکی از راههای بدست آوردن غذای بیشتر و بهتر شناخت بیش گیاهان است میزان غذای انسان به طور مستقیم‌یا غیرمستقیم از گیاهان بدست می‌آید پس شناخت بیشتر گیاهان‌یکی از راههای تامین غذای بیشتر و بهتر است مثلا میدانیم که‌یکی از ویژگی‌های گیاهان خودرو‌این است که با محیط‌های زیست مختلف سازگارند و می‌توانند در محیط‌ها و اقلیم‌های مختلف برویند سریع رشد و زادآوری کنند و در مدتی نسبتا کوتاه به تولید کنندگی بسیار زیاد برسند و دانه و میوه تولید کنند امروزه میتوان ژن‌های دلخواه را شناسایی و ازاین گیاهان استخراج و با فنون مهندسی ژنتیک به دنای گیاهان دلخواه را شناسایی و ازاین گیاهان استخراج و با فنون مهندسی ژن شناسی به دنای گیاهان زراعی منتقل کرد. میتوان به‌این طریق بسیاری از ساز وکار‌های مولکولی مربوط به سرعت رشد کیفیت و کمیت محصول را به شکل دلخواه تغییر داد‌یکی دیگر از راههای افزایش کمیت و کیفیت غذای انسان شناخت روابط گیاهان زراعی و محیط زیست است. گیاهان زراعی مانند همه‌ی جاندران دیگر در محیطی پیچیده شامل عوامل غیر زنده مانند دما رطوبت نور و عوامل زنده شامل ویروس‌ها، باکتری‌ها، قارچ‌ها، حشرات و مانند آنها رشد میکنند و محصول میدهند. بنابراین شناخت بیش تر تعامل‌های سودمند‌یا زیانمند بین‌این عوامل و گیاهان به افزایش محصول کمک میکنند به علاوه معلوم شده است که اجتماع‌های پیچیده‌ی میکروبی در خاک در تهیه مواد مغذی و حفاظت گیاهان در برابر آفت‌ها و بیماریها نقش‌های مهمی‌دارند شناخت‌این اجتماع‌های میکروبی به‌یافتن راههای افزایش تولید کنندکان میکروبی کمک میکند. برای بهبود مقاومت گیاهان به بیماری‌های گیاهی ویروسی، باکتریایی و قارچی و نیز برای رویا رویی با حشرات آفت نیز از مهندسی ژن شناسی استفاده میشود.
حفاظت از بوم‌سازگان‌ها، ترمیم و بازسازی آنها
انسان جزئی از شبکه حیات است و لذا نمیتواند بی نیاز و جدا از موجودات زنده دیگر ودرتنهایی به زندگی ادامه دهد. به طور کلی منابع و سود‌هایی را که مجموع موجودات زنده هر بوک سازگان در بر دارند خدمات بوم سازگان می‌نامند. میزان خدمات هر بوم سازگان به میزان تولید کنندگان آن بستگی دارد. پایدار کردن بوم سازگان‌ها به طوری که حتی در صورت تغییر اقلیم، تغییر چندانی در مقدار تولید کنندگی آنها روی ندهد، موجب ارتقای کیفیت زندگی انسان میشود.
دریاچه ارومیه چندین سال است که د خطر خشک شدن قرار گرفته است. بررسی تصاویر ماهواره‌ای نشان میدهد که‌این دریاچه تا سال ۱۳۹۴ حدود۸۸٪ مساحت خود را از دست داده است. خشکسالی، حفر بی حساب چاه‌های کشاورزی در اطراف آن، بی توجهی به قوانین طبیعت، احداث بزرگراه بر روی‌این دریاچه، استفاده غیر علمی‌از آبهای رودخانه‌های که به‌این دریاچه می‌ریزند و سد سازی در مسیر‌این رودخانه‌ها، از عوامل‌این خشکی‌اند. زیست شناسان کشورمان با استفاده از اصول علمی‌بازسازی بوم سازگان‌ها، راهکارهای لازم را برای احیای آن ارائه کرده‌اند وامیددارند که در آینده از نابودی میراث طبیعی جلوگیری کنند (شکل۳)
جنگل زدایی: یعنی قطع درختان برای استفاده از چوب‌یا زمین جنگل، مسئله محیط زیستی امروز جهان است. پژوهش‌ها نشان داده‌اند که در سال‌های اخیر، مساحت بسیار گسترده‌ای از جنگل‌های‌ایران و جهان تخریب، وبی درخت شده‌اند. جنگل زدایی پیامد بسیار بدی برای سیاره زمین دارد. تغییر آب وهوا، کاهش تنوع زیستی، و فرسایش خاک از آن جمله‌اند. مثلا‌یکی از علت‌های وقوع سیل را در سال‌های اخیر، جنگل زدایی می‌دانند.
تامین انرژی‌های تجدیدپذیر
نیاز مردم جهان به انرژی در حال افزایش است. انتظار می‌رود‌این نیاز تا سال ۲۰۳۰ حدود۶۰٪ افزایش‌یابد. بیش از سه چهارم نیاز‌های انرژیایی کنونی از منابع فسیلی، مانند نفت، گاز و بنزین تامین میشود؛ اما میدانیم که سوخت‌های فسیلی موجب کربن دی اکسید جو، آلودگی هوا و در نهایت باعث گرمایش زمین میشوند. از سویی دیگر، کحیط زیست از استخراج سوخت‌های فسیلی و نیزاز آلودگی‌های سوخت آنها آسیب می‌بیند. بدین لحاظ، انسان باید در پی منابع پایدار، مؤثر تر و پاک تر انرژی برای کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی باشد. زیست شناسان می‌توانند به بهبود و افزایش تولید سوخت‌های زیستی کمک کند.
انسان‌های اولیه با سوزاندن چوب و برگ درختان، انرژی به دست می‌اوردند؛ اما زیست شناسان امروزی کاربردهای مؤثر تری برای چوب و برگ گیاهان سراغ دارند. میدانیم که گیاهان سرشار از سلولزند. زیست شناسان می‌کوشند سلولز را به سوخت‌های دیگر تبدیل کنند. آنان‌این کار را به چند روش انجام میدهند. انتخاب مصنوعی گیاهانی که مقدار بیشتری سلولز تولید میکنند.
مهندسی کردن ژن‌های‌این گیاهان برای رشد بیشتر با انرژی، آب و کود کمتر و فراهم کردن آنزیم‌های مهندسی شده برای تجزیه بهترسلولز از ان جمله‌اند
میتوان از ضایعات چوب، تفاله‌های محصولات کشاورزی مانند نیشکر، غلات، همچنین روغن‌های گیاهی وسبزیجات، سوخت زیستی، مانندگازوئیل زیستی و الکل تولید کرد هم اکنون در برخی کشور‌ها برای به حرکت در اوردنخودروها از الکل استفاده میکنند که منشاء زیستی دارند.
سلامت و درمان بیماریها
حتما مشاهده کرده‌اید که برخی داروها دربرخی افراد، به آسانی درمان میکنند؛ در حالی که همان داروها در بعضی دیگر از انسان‌ها نه تنها بر همان بیماری مؤثر نیستند، بلکهاثرهای جانبی خطرناک هم بر جای می‌گذارند.
به تارگی، روشی برای تشخیص و درمان بیماری‌های در حال گسترش است که پزشکی شخصی نام دارد. پزشکان در پزشکی شخصی برای تشخیص و درمان بیماریها به جای مشاهده حال بیمار، با بررسی اطلاعاتی که روی ژن‌های هر فرد وجود دارد، روشهای درمانی و دارویی خاص هر فرد را طراحی میکنند و به علاوه، از بیماری‌های ارثی او اگاه میشوند، بیماریهایی را که قرار است در آینده به آن مبتلا شود، پیش بینی میکنند و با اقدامات لازم، اثر آن را کاهش میدهند.
فعالیت
از پیشرفت‌های پزشکی‌یک ساله اخیر که با کار روی ژن‌ها صورت گرفته است. گزارشی کوتاه تهیه و در کلاس ارایۀ کنید.
سوالات تشریحی فصل همراه پاسخ
۱- یاخته‌های عصبی در پروانه‌های مونازک چگونه به مسیریابی انها کمک میکند؟
پروانه‌ها بااستفاده از‌یاخته‌های عصبی جایگاه خورشید در اسمان وجهت مقصد را تشخیص میدهند و به سوی آن پرواز میکنند.
۲- زیست شناسی چیست؟
شاخه‌ای از علوم تجربی است که به برسی علمی‌جانداران وفرایندهای زیستی می‌پردازد.
۳- در زیست شناسی چه فرایندهایی قابل بررسی هستند؟
فرایندهایی که به طور مستقیم‌یا غیر مستقیم قابل مشاهده واندازه گیری‌اند.
۴- ایا علم زیست شناسی میتواند به همه‌ی پرسش‌های انسان پاسخ دهد؟
خیر. علوم تجربی فقط در جستجوی علت‌های پدیدهای طبیعی وقابل مشاهده‌اند واین علم نمیتواند به تمام پرسش‌های انسان پاسخ دهد.
۵- هم‌ایستایی یا (هموستازی) را تعریف کنید. با ذکر مثال
جاندار میتواند وضع درونی پیکر خود را در حد ثابتی نگه دارد یا به گونه‌ای دیگر حفظ شکل پایدار بدن نیز می‌گویند. مثال: وقتی سدیم خون افزایش یابد دفع آن از طریق ادرار زیاد میشود.
۶- دو ویژگی یاخته را بنویسید؟
۱- همه غشایی دارند که عبور مواد را بین‌یاخته ومحیط اطراف تنظیم میکند ۲- اطلاعات لازم برای زندگی‌یاخته در مولکول‌های دنا سلول ذخیره شده است.
۷- هفت ویژگی که درهمه‌ی جانداران وجود دارد را بنویسید؟
۱- نظم و ترتیب ۲- رشد و نمو ۳- تولیدمثل ۴- سازش با محیط ۵- هم‌ایستایی ۶- فرایند جذب و استفاده از انرژی ۷- پاسخ به محیط.
۸- برای ساخته شدن‌اندام‌ها چه مسیری طی شده است؟
اتم – مولکول – اندامک‌ها – یاخته – بافت – اندام.
۹- یاخته را تعریف کنید؟
یاخته کوچکترین واحدی است که همه ویژگی‌های حیات را دارد.یاخته پایین ترین سطح ساختاری است که همه‌ی فعالیت‌های زیستی در آن انجام میشود.
۱۰- زیست کره شامل چیست؟
زیست کره شامل همه جانداران همه زیستگاه‌ها و همه‌ی زیست بوم‌های زمین است.
۱۱- مهندسی ژن شناسی چیست؟
مدت‌هاست که زیست شناسان می‌توانند ژن‌های یک جاندار را به بدن جانداران دیگر وارد کنند به گونه‌ای که ژن‌های منتقل شده بتوانند اثرهای خود را ظاهر کنند به‌این روش که باعث انتقال صفت یا صفاتی از‌یک جاندار به جانداران دیگر میشود مهندسی ژن شناسی می‌گویند.
۱۲- هدف زیست شناسان از مشاهده تنوع زیستی چیست؟
مشاهده‌ی تنوع زیستی ودر پی آن‌یافتن ویژگی‌های مشترک گونه‌های مختلف است.
۱۳- در پیشرفت سریع علم زیست شناسی متخصصان کدام رشته نقش مهمی داشتند؟
مهندسی ژن شناسی (ژنتیک)
۱۴چگونه میتوان سازوکارهای مولکولی زراعی را به شکل دلخواه تغییر داد؟
امروزه میتوان ژن‌های دلخواه راشناسایی و از این گیاهان استخراج. وبافنون مهندسی ژن شناسی به دنا (DNA)ی گیاهان زراعی منتقل کرد.
۱۵- در گذشته برای مشاهده یاخته چگونه عمل می‌شد؟
تا چندی پبش برای مشاهده‌یاخته لازم بود نخست آن را بکشند و سپس رنگ آمیزی کنند تابتوانند اجزای درون آن را به بینند.
۱۶- موضوع‌های اخلاق زیستی کدام‌اند؟
۱- تولید جاندارن تراژن ۲- حقوق جانوران ۳- محرمانه بودن اطلاعات ژنی (ژنتیک) ونیز اطلاعات پزشکی افراد ۴- فناوری‌های ژن درمانی
۱۷- زیست شناسان با چه روش‌هایی می‌توانند سلولز را به سوخت‌های دیگر تبدیل کنند؟
۱- انتخاب مصنوعی گیاهان که مقدار بیشتری سلولز تولید میکنند ۲- مهندسی کردن ژن‌های گیاهان برای رشد بیشتر با انرژی-آب وکود کم تر ۳- فراهم کردن آنزیم‌های مهندسی شده برای تجربه بهتر سلولز.
۱۸- زیست شناسی جزنگری وکل نگری را مقایسه کنید؟
زیست شناسی جزنگر به چگونگی کارکرد تک تک اعضا توجه میشود ولی در زیست شناسی کل نگر به کارکرد تمام اعضا در کنار یگدیگر برای تحقق هدف خاصی توجه میشود.
۱۹- جانداران تراژن را تعریف کنید؟
جاندارانی که ژن‌های افراد گونه‌ی دیگر را در خود دارند جانداران تراژن نامیده میشوند.
۲۰- میکروبیوم چسیت؟
انبوهی از یافته‌ها درباره‌ی تاثیراین اجتماعات میکروبی میکروبیوم نامیده میشود.
۲۱- معایب و مزیت جزنگری چیست؟
مزایا: توانستند بسیاری از ساختارها و فرایندهای زنده را بشناسند. معایب: نتوانستد تصویری جامع وکلی ازجانداران را نشان دهند.
۲۲- یکی از ویژگی‌های گیاهان خودرو را بنویسید؟
با محیط‌های زیست مختلف سازگارند و می‌توانند در محیط‌ها و اقلیم‌های مختلف به آسانی برویند سریع رشدوزادآوری کنند و در مدتی نسبتا کوتاه به تولید کنندگی بسیار زیاد برسند و دانه و میوه تولید کنند.
۲۳- چند مورد ازراهای افزایش کمیت وکیفیت غذای انسان را نام به برید؟
شناخت روابط بین گیاهان زراعی ومحیط زیست ۲- شناخت بیشترگیاهان ۳- شناخت اجتماعات میکروبی
۲۴- خدمات بوم سازگان چیست؟
به طور کلی منابع وسود‌هایی را که مجموع موجودات زنده‌ی هر بوم سازگان در بر دارند خدمات بوم سازگان می‌گویند.
۲۵- میزان خدمات بوم سازگان به چه چیزی بستگی دارد؟
به میزان تولیدکنندگان آن بستگی دارد.
۲۶- عوامل خشکی دریاچه ارومیه را بنویسید؟
خشکسالی – حفر بی حساب چاه‌های کشاورزی در اطراف آن – بی توجهی به قوانین طبیعت – استفاده غیرعلمی از آبهای رودخانه‌هایی که به این دریاچه می‌رزند و سدسازی در مسیر این رودها.
۲۷- جنگل زدایی را تعریف کنید؟
قطع درختان جنگل‌ها برای استفاده از چوب یا زمین جنگل.
۲۸- پیامدهای جنگل زدایی را بنویسید؟
تغییر آب و هوا – کاهش تنوع زیستی و فرسایش خاک.
۲۹- پیامدهای مصرف سوخت‌های فسیلی را بنویسید؟
۱- موجب افزایش کربن دی اکسید جو – آلودگی هوا – باعث گرمایش زمین میشود.
۳۰- فرایند چرخه‌ای تولید گازوییل زیستی شامل چه مراحلی است؟
۱- فتوسنتز ۲- استخراج
۳- تصفیه ۴- واکنش شیمیایی
۳۱- ویژگی گازوییل زیستی را بنویسید؟
تجدید پذیر است – باران اسیدی تولید نمی‌کند – مواد سرطان زا ندارند.
۳۲- گازوییل زیستی را میتوان از چه دانه‌هایی تولید کرد؟
آفتاب گردان – زیتون – سویا.
۳۳گازوییل زیستی را میتوان از چه موادی تولید کرد؟
ضایعات چوب- تفاله‌های محصولات کشاورزی مانند: نیشکر – غلات – همچنین روغن‌های گیاهان وسبزیجات – سوخت زیستی مانند: گازوییل زیستی و الکل.
۳۴- پزشکان در پزشکی برای تشخیص ودرمان بیماریها چگونه عمل میکنند؟
پزشکان در پزشکی شخصی برای تشخیص ودرمان بیماریها به جای مشاهده‌ی حال بیمار با برسی اطلاعاتی که روی ژن‌های هر فرد وجود دارد روشهای در مانی و دارویی خاص هرفرد را طراحی میکنند وبه علاوه از بیماری‌های ارثی او آگاه میشود.
۳۵- ……………. درهمه جانداران واحد ساختاری وعملی حیات است.
یاخته
۳۶- اجزای عملکردی‌یاخته ……………. هستند.
اندامک‌ها
۳۷- الکل برخلاف نفت‌یک سوخت ……………. است.
زیستی
۳۸– ……………. اساس علوم تجربی است.
مشاهده
۳۹- اطلاعات ذخیره شده در ………………. الگوهای رشدونمو همه‌ی جانداران را تنظیم میکند.
دنا جانداران
۴۰- هرمولکول اب از ترکیب ………………. و……………………. ساخته شده است.
دواتم هیدروژن – یک اتم اکسیژن
۴۱- ……………… از ویژگی‌های حیات و‌یکی از شگفتی‌های آفرینش است.
تنوع
۴۲ –مجموع جانداران‌یک گونه که در‌یک جا زندگی میکنند ……………. را به وجود می‌آورند.
جمعیت
۴۳- در هر بوم سازگان جمعیت‌های گوناگون باهم در تعامل‌اند ……………. را به وجود می‌آورند.
یک اجتماع
۴۴- گسترده‌ی حیات از ………………. شروع میشود ……………………. پایان می‌یابد.
اتم و مولکول- و با زیست کره
۴۵- جانداران را نوعی ……………… می‌دانند که اجزای آنها باهم در ارتباط‌های چند سویه دارند.
سامانه‌ی پیچیده
۴۶- یکی از علت‌های وقوع سیل را در سال‌های اخیر ……………. است.
جنگل زدایی
۴۷- انرژی تجدیدپذیر مثل
آبهای روان، باد، خورشید، زمین گرمایی وسوخت‌های فسیلی.
۱- جاهای خالی را تکمیل کنید.
الف) زیست بوم از چند بوم سازگان تشکیل میشود
ب) گستره حیات ازاتم و ملکول شروع میشود و با زیست کره پایان می‌یابد
ج) هر‌یاخته از ملکول‌هایی تشکیل شده که با هم در تعامل‌اند به گونه‌ای که مجموعه‌این تعامل‌ها را حیات می‌گویند
۲- هر مورد را تعریف کنید.
یاخته: کوچک ترین واحدی است که همه‌ی ویژگی‌های حیات را دارد.
زیست کره: همه‌ی زیست گاه‌ها و همه‌ی زیست بوم‌های زمین است.
هم‌ایستایی: ثابت نگه داشتن وضع درونی پیکر جاندار با وجودی که محیط جاندار تغییر میکند.
۳- علت سفیدی موی خرس قطبی چیست؟ سازش و ماندگار محیط
۴- اطلاعات لازم برای زندگی‌یاخته در چه ملکول‌هایی ذخیره شده است؟ دنا (DNA)
۵- کدام حشره هر سال هزاران کیلومتر را از مکزیک تا جنوب کانادا طی میکند؟ پروانه مونارک
۶- چگونه پروانه منارک مسیر خود را پیدا میکند؟ به دلیل وجود‌یاخته‌های عصبی (نورون‌ها) در بدن آنها
۷- امروزه با استفاده از چه ملکولی‌هایی هویت انسان‌ها را شناسایی میکنند؟ با استفاده از ملکول دنا (DNA)
۸- پژوهش گران علوم تجربی درباره‌ی چه پدیده‌هایی نمی‌توانند نظر بدهند؟ پژوهشگران علوم تجربی نمی‌توانند درباره‌ی زشتی و زیبایی، خوبی و بدی، ارزش‌های هنری و ادبی نظر بدهند.
۹- پایین ترین سطح ساختاری که همه‌ی فعالیت‌های زیستی در آن انجام میشوند کدام است؟ یاخته
۱۰- سطح قبل و بعد از زیست بوم چیست؟
قبل: بوم سازگان
بعد: زیست کره
۱۱- کدام‌اندامک‌های‌یاخته جایگاه DNA هستند؟ هسته میتوکندری (راکیزه)
۱۲- در زیست شناسی چه فرایندهایی را بررسی میکنیم؟ فرایندهایی که برای ما به طور مستقیم‌یا غیر مستقیم قابل مشاهده واندازه گیری هستند.
۱۳- نگرش‌ها روش‌ها و ابزارهای زیست شناسان پس از شناخت ساختار کدام ملکول متحول شد؟ DNA سال ۱۹۵۳
۱۴- هریک از موارد زیر را تعریف کنید؟
الف) جانداران تراژن: جانداران که ژن‌های افراد گونه‌ای دیگر را در خود دارند.
ب) جنگل زدایی: قطع درختان جنگل‌ها برای استفاده از چوب و زمین جنگل
ج) خدمات بوم سازگان: منابع و سود‌هایی را که مجموع موجودات زنده‌ی هر بوم سازگان در بر دارند.
۱۵- میزان خدمات هر بوم سازگان به چه عاملی بستگی دارد؟ به میزان تولید کننده گان آن
۱۶، یکی از علت‌های وقوع سیل در سال‌های اخیر چیست؟ جنگل زدایی
۱۷- مثال‌هایی از انرژی‌های تجدید پذیر را بنویسید؟ انرژی‌های آبهای روان – باد – خورشید – انرژی زمین گرمایی و سوخت‌های زیستی (الکل گازوئیل زیستی)
۱۸- پزشکان در پزشکی شخصی برای تشخیص و درمان بیماریها چگونه عمل میکنند؟ به جای مشاهده‌ی حال بیمار با بررسی اطلاعاتی که روی ژن‌های هر فرد وجود دارد روشهای درمانی و دارویی خاص هر فرد را طراحی میکنند.
۱۹- در مورد گازوئیل زیستی به سوالات زیر پاسخ دهید؟
الف) از چه گیاهانی استخراج میشود: دانه‌های روغنی مانند آفتاب گردان و زیتون
ب) چرا این سوخت را تجدید پذیر می‌دانند: به علت چرخه‌ای بودن این فرایند.
ج) مزیت‌این سوخت نسبت به گازوئیل فسیلی چیست: مواد سرطان زا ندارد و باعث باران اسیدی نمی‌شود
۲۰- ویژگی‌های گیاهان خود رو چیست؟
با محیط‌های زیست مختلف سازگارند. سریع رشد و زاد آوری میکنند و در مدت نسبتاً کوتاه به تولید کنندگی بسیار زیاد می‌رسند و دانه و میوه تولید میکنند.
فهرست کتاب زیست‌شناسی ۱
فصل ۱ـ دنیای زنده
گفتار ۱. زیست‌شناسی چیست؟
گفتار ۲. گستره حیات
گفتار ۳. یاختـه و بافـت در بـدن انسـان
فصل ۲ـ گوارش و جذب مواد
گفتار ۱. ساختار و عملکرد لولۀ گوارش
گفتار ۲. جذب مواد و تنظیم فعّالیت دستگاه گوارش
گفتار ۳. تنوع گوارش در جانداران
فصل ۳ـ تبادلات گازی
گفتار ۱. سازوکار دستگاه تنفس در انسان
گفتار ۲. تهویۀ ششی
گفتار ۳. تنوع تبادلات گازی
فصل ۴ـ گردش مواد در بدن
گفتار ۱. قلب
گفتار ۲. رگ‌ها
گفتار ۳. خون
گفتار ۴. تنوع گردش مواد در جانداران
فصل ۵ ـ تنظیم اسمزی و دفع مواد زائد
گفتار ۱. هم ایسـتایی وکلیه‌ها
گفتار ۲. تشـکیل ادرار و تخلیـۀ آن
گفتار ۳. تنوع دفع و تنظیم اسمزی در جانداران
فصل ۶ ـ از یاخته تا گیاه
گفتار ۱. ویژگی‌هـای یاختـۀ گیاهـی
گفتار ۲. سامانۀ بافتی
گفتار ۳. ساختار گیاهان
فصـل ۷ـ جـذب و انتقـال مـواد در گیاهـان
گفتار ۱. تغذیـۀ گیاهـی
گفتار ۲. جانداران مؤثر در تغذیۀ گیاهی
گفتار ۳. انتقـال مـواد در گیاهـان
