На этой странице собран полный теоретический материал по теме «Ботаника и техника — бионика» для учащихся 6 класса. В формате подробного разбора описано, что такое бионика, какие технические решения были подсказаны растениями, как человек «подсматривает» идеи у природы и почему это важно для будущего.
Изучение этой темы помогает понять, что природа — лучший инженер, а растения — совершенные «инженерные чертежи», созданные за миллионы лет эволюции. Эти знания проверяются на ВПР по биологии в 6 классе и необходимы для всего дальнейшего изучения биологии.
Отработать теорию можно в интерактивных тренажерах в конце страницы с понятными объяснениями.
Ботаника и техника — бионика
Чем будет полезен данный раздел? Знание бионики необходимо для выполнения трёх ключевых типов заданий:
Что такое бионика
Базовый уровень.
Понимание того, что такое бионика, и умение приводить примеры.
Изобретения и прототипы
Основной уровень.
Знание примеров технических решений, подсказанных растениями.
Связь с другими науками
Повышенный уровень.
Понимание связи бионики с физикой, историей и экологией.
Что такое бионика?
Вы когда-нибудь задумывались, почему репейник так крепко цепляется за одежду? Почему стебель пшеницы не ломается от ветра? Почему листья лотоса всегда остаются чистыми?
Ответы на эти вопросы скрыты в строении растений. И люди научились «подсматривать» у природы гениальные идеи. Наука, которая изучает, как применять принципы строения и функции живой природы для создания новых технологий, называется бионикой.
Бионика (от греческого bios — жизнь) — это прикладная наука, которая применяет принципы строения и функции живой природы для создания новых технологий, приборов и конструкций.
Простыми словами: инженеры и конструкторы подсматривают гениальные идеи у растений и воплощают их в технике. Ботаника — наука о растениях — тесно связана с техникой. Многие технические решения были подсказаны именно растениями.
Это интересно!
Бионика появилась на стыке биологии и техники. Учёные-бионики изучают, как устроены живые организмы, и пытаются повторить эти «изобретения» в машинах, зданиях и приборах. Природа создавала свои «технологии» миллионы лет — и многие из них оказались эффективнее человеческих!
Примеры бионики в ботанике
1. Застёжка-липучка (велкро) и плоды репейника. Плоды репейника (лопуха) имеют мелкие крючки, которыми они прочно цепляются за шерсть животных и одежду человека. Так растение распространяет свои семена на новые территории. Швейцарский инженер Жорж де Местраль в 1941 году гулял со своей собакой и заметил, как репейник цепляется за её шерсть. Он изучил эти крючки под микроскопом и создал знаменитую липучку (велкро). Сегодня липучка используется на обуви и одежде, в космических скафандрах, в медицине и автомобилестроении.
2. Высотные здания и стебли злаков. Стебли ржи или пшеницы (соломины) очень тонкие и полые внутри, но при этом выдерживают сильные порывы ветра и вес тяжёлого колоса. Секрет в том, что полая трубка прочнее сплошного стержня при том же количестве материала. Архитекторы используют этот принцип при строительстве небоскрёбов и радиовышек. Они делают конструкции трубчатыми внутри, что обеспечивает максимальную прочность при минимальном весе материалов.
3. Лист лотоса и самоочищающиеся материалы. Листья лотоса всегда остаются идеально чистыми. Вода собирается в капли и скатывается с них, унося с собой всю грязь. Это происходит благодаря микроскопическим бугоркам и восковому налёту на листе. Учёные создали водоотталкивающие ткани, стёкла и краски, к которым не прилипает грязь и вода. Это явление называется эффектом лотоса. Применение: самоочищающиеся стёкла для зданий, водоотталкивающие ткани и покрытия, краски, которые не пачкаются.
4. Эйфелева башня и костная ткань. Внутренняя структура стеблей растений и костей живых организмов имеет ажурную сетчатую структуру. Она распределяет нагрузку так, чтобы объект не сломался. Это лёгкая и прочная конструкция. Французский инженер Гюстав Эйфель использовал сетчатый биопрототип для создания Эйфелевой башни в Париже. Башня получилась одновременно лёгкой и устойчивой к ветру.
Другие примеры бионики в ботанике
5. Семена клёна и вертолёты. Семена клёна имеют крылышки, которые позволяют им медленно вращаться и парить в воздухе, улетая далеко от материнского дерева. Принцип вращения крылатки клёна использовали при создании вертолётов. Лопасти вертолёта вращаются, создавая подъёмную силу, — так же, как крылатка клёна замедляет падение.
6. Корни растений и сваи. Корни растений прочно удерживают их в почве, разветвляясь и создавая сложную сеть. При строительстве зданий на слабых грунтах используют сваи — длинные опоры, которые заглубляются в землю, как корни. Они распределяют вес здания и не дают ему просесть.
7. Восковой налёт на листьях и защитные покрытия. Восковой налёт на листьях защищает растения от потери влаги и перегрева. Учёные создали защитные покрытия для автомобилей, которые защищают кузов от влаги и грязи, по аналогии с восковым налётом на листьях.
Почему это важно для 6 класса?
На уроках биологии тема «Связь ботаники с техникой» показывает, что растения — это не просто источник кислорода и пищи. Это совершенные «инженерные чертежи», созданные природой за миллионы лет эволюции, которые люди учатся копировать для улучшения своей жизни. Изучая ботанику, вы не только узнаёте о растениях, но и учитесь мыслить творчески.
Это интересно!
Учёные-бионики утверждают, что мы используем лишь малую часть «изобретений» природы. В будущем нас ждут новые открытия: например, создание «умных» материалов, которые смогут самовосстанавливаться, как растения.
Алгоритм действий: как найти природный прототип технического изобретения
Чтобы определить, какой природный объект стал прототипом технического изобретения, нужно проанализировать его свойства.
Порядок действий:
Определите главное свойство изобретения — прочность, самоочищение, способность цепляться.
Вспомните, какое растение обладает похожим свойством — например, липкость, полая структура, водоотталкивающие свойства.
Сопоставьте строение растения и конструкцию изобретения — найдите общие принципы.
Сделайте вывод — назовите природный прототип.
Разбор заданий по теме из ВПР для 6 класса
Рассмотрите подробные решения типовых заданий по теме «Ботаника и техника — бионика».
Пример 1: Выбор верных утверждений о бионике
Задание: Выберите верные утверждения о бионике:
1) Бионика — наука, которая применяет принципы живой природы в технике.
2) Липучка была создана по образцу плодов репейника.
3) Эйфелева башня была построена по образцу стебля пшеницы.
4) Эффект лотоса используется для создания самоочищающихся материалов.
5) Бионика изучает только растения.
Подробное решение:
1) Бионика — наука, которая применяет принципы живой природы в технике — утверждение 1 верно.
2) Липучка была создана по образцу плодов репейника — утверждение 2 верно.
3) Эйфелева башня построена по образцу костной ткани, а не стебля пшеницы — утверждение 3 неверно.
4) Эффект лотоса используется для создания самоочищающихся материалов — утверждение 4 верно.
5) Бионика изучает все живые организмы, не только растения — утверждение 5 неверно.
Ответ: 1, 2, 4.
Пример 2: Соотнесение изобретения и природного прототипа
Задание: Установите соответствие между изобретением и природным «прототипом»: липучка, самоочищающиеся стёкла, Эйфелева башня, трубчатые высотные здания.
А) Лист лотоса;
Б) Плоды репейника;
В) Стебли злаков;
Г) Костная ткань.
Подробное решение:
1) Липучка — плоды репейника — Б.
2) Самоочищающиеся стёкла — лист лотоса — А.
3) Эйфелева башня — костная ткань — Г.
4) Трубчатые высотные здания — стебли злаков — В.
Ответ: Липучка — Б, Самоочищающиеся стёкла — А, Эйфелева башня — Г, Трубчатые высотные здания — В.
Пример 3: Определение природного прототипа
Задание: Какое растение подсказало идею создания вертолёта?
1) Лотос;
2) Клён;
3) Репейник;
4) Пшеница.
Подробное решение:
1) Лотос подсказал идею самоочищающихся материалов.
2) Семена клёна имеют крылышки, которые позволяют им медленно вращаться и парить в воздухе. Принцип вращения крылатки клёна использовали при создании вертолётов.
3) Репейник подсказал идею липучки.
4) Пшеница подсказала идею трубчатых высотных зданий.
Ответ: 2) Клён.
Тренажёры по теме «Ботаника и техника — бионика» для 6 класса
Ниже собраны задания по теме «Ботаника и техника — бионика» из самостоятельных работ для 6 класса, которые помогут лучше разобраться в теме. К каждому заданию вы найдете большое количество вариантов, понятное объяснение и проверку ответов.