درسنامه آموزشی زیست شناسی (1) کلاس دهم رشته تجربی

هم اکنون بعضی بوم سازگان‌های زمین درحال تخریب و نابودی‌اند. اصولاً چگونه از بوم سازگان‌ها حفاظت، وبوم سازگان‌های آسیب دیده را ترمیم و بازسازی کنیم؟
سوخت‌های فسیلی یا انرژی‌های تجدید ناپذیر، مانند نفت، گاز، بنزین و گازوئیل تمام شدنی‌اند، هوا را آلوده می‌کنند، باعث گرمایش زمین، و به علاوه، استخراج آنها باعث تخریب محیط زیست می‌شود. چگونه از کاربرد انرژی‌های فسیلی بکاهیم و درعوض، استفاده از انرژی‌های تجدید پذیر، مانند انرژی‌های آب‌های روان، باد، خورشید، زمین گرمایی و سوخت‌های زیستی را افزایش دهیم؟

تأمین غذای سالم و کافی

گفته می‌شود که هم‌‌ اکنون حدود یک میلیارد نفر در جهان از گرسنگی و سوِء تغذیه رنج می‌برند؛ به علاوه، پیش بینی شده است که رقم گرسنگان درسال ۲۰۳۰ به حدود ۸/۴ میلیارد نفر برسد. چگونه غذای سالم و کافی برای جمعیت‌های رو به افزایش انسانی فراهم کنیم؟

می‌دانیم غذای انسان به طور مستقیم یا غیرمستقیم از گیاهان به دست می‌آید؛ پس شناخت بیشتر گیاهان یکی از راه‌های تأمین غذا یبیشتر و بهتر است؛ مثلاً می‌دانیم که یکی از ویژگی‌های گیاهان خودرو این است که با محیط‌های زیست مختلف سازگارند و می‌توانند در محیط‌ها و اقلیم‌های مختلف به آسانی برویند، سریع رشد، و زادآوری کنند و در مدتی نسبتاً کوتاه به تولید کنندگی بسیار زیاد برسند و دانه و میوه تولید کنند. امروزه برای داشتن محصول بهتر می‌توان ژن‌هایی از این گیاهان استخراج، و بافنون مهندسی ژن به دِنای گیاهان زراعی منتقل کرد.

یکی دیگر از راه‌های افزایش کمّیت و کیفیت غذای انسان، شناخت روابط گیاهان زراعی و محیط زیست است. گیاهان زراعی مانند همۀ جانداران دیگر در محیطی پیچیده، شامل عوامل غیر زنده مانند دما، رطوبت، نور و عوامل زنده شامل باکتری‌ها، قارچ‌ها، حشرات و مانند آنها رشد می‌کنند و محصول می‌دهند. بنابراین، شناخت بیشتر تعامل‌های سودمند یا زیانمند بین این عوامل و گیاهان، به افزایش محصول کمک می‌کند. به علاوه، معلوم شده است که اجتماع‌های پیچیدۀ میکروبی در خاک، در تهیۀ مواد مغذی و حفاظت گیاهان در برابر آفت‌ها و بیماری‌ها، نقش‌های مهمی دارند. شناخت این اجتماع‌های میکروبی به یافتن راه‌های افزایش تولید کنندگی گیاهان کمک می‌کند. برای بهبود مقاومت گیاهان به بیماری‌های گیاهی نیز از مهندسی ژن استفاده می‌کنند.

حفاظت از بوم سازگان‌ها، ترمیم و بازسازی آنها

انسان، جزئی از شبکۀ حیات است و لذا نمی‌تواند بی نیاز و جدا از موجودات زندۀ دیگر و در تنهایی به زندگی ادامه دهد. به طور کلّی منابع و سودهایی را که هر بوم سازگان‌ در بردارد، 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.

 

دریاچۀ ارومیه چندین سال است که در خطر خشک شدن قرار گرفته است. بررسی تصاویر ماهواره‌ای نشان می‌دهد که این دریاچه تا سال ۱۳۹۴ مقدار زیادی از مساحت خود را از دست داده است. خشکسالی٬ حفر بی حساب چاه‌های کشاورزی در اطراف آن، بی توجهی به قوانین طبیعت، احداث بزرگراه روی دریاچه، استفادۀ غیرعلمی ازآب‌های رودخانه‌هایی که به این دریاچه می‌ریزند و سد سازی در مسیر این رودها، ازعوامل این خشکی هستند. زیست شناسان کشورمان با استفاده از اصول علمی بازسازی بوم سازگان‌ها، راهکارهای لازم را برای احیای آن ارائه کرده‌اند و امید دارند که درآینده از نابودی این میراث طبیعی جلوگیری کنند (شکل3).

جنگل زدایی، یعنی قطع درختان جنگل‌ها برای استفاده از چوب یا زمین جنگل، مسئلۀ محیط زیستی امروز جهان است. پژوهش‌ها نشان داده‌اند که در سال‌های اخیر، مساحت بسیار  گسترده‌ای از جنگل‌های ایران و جهان تخریب و بی‌درخت شده‌اند. جنگل زدایی پیامدهای بسیار بدی برای سیارۀ زمین دارد. تغییرآب و هوا، کاهش تنوع زیستی و فرسایش خاک از آن جمله‌اند؛ مثلاً یکی ازعلت‌های وقوع سیل را در سال‌های اخیر، جنگل زدایی می‌دانند (شکل۴).

تأمین انرژی‌های تجدید پذیر

نیاز مردم جهان به انرژی در حال افزایش است. انتظار می‌رود این نیاز تا سال ۲۰۳۰ حدود ۶۰ درصد افزایش یابد. بیش از سه چهارم نیاز کنونی جهان به انرژی از منابع فسیلی، مانند نفت، گاز و بنزین تأمین می‌شود؛ اما می‌دانیم که سوخت‌های فسیلی موجب افزایش کربن دی اکسید جو، آلودگی هوا و در نهایت باعث گرمایش زمین می‌شوند. ازسوی دیگر استخراج سوخت‌های فسیلی نیز محیط زیست را آلوده می‌کند. بدین لحاظ، انسان باید در پی منابع پایدار، مؤثر‌تر و پاک‌تر انرژی برای کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی باشد. زیست شناسان می‌توانند به بهبود و افزایش تولید سوخت‌های زیستی مانند گازوئیل زیستی که از دانه‌های روغنی به دست می‌آید، کمک کنند (شکل 5).

شکل 5- فرایند چرخه‌ای تولید گازوئیل زیستی از دانه‌های روغنی، مانند آفتاب گردان، زیتون یا سویا را به علت چرخه‌ای بودن این فرایند، تجدید پذیر می‌دانند. گازوئیل زیستی مواد سرطان زا ندارد و باعث باران اسیدی نمی‌شود.

انسان‌های اولیه با سوزاندن چوب و برگ درختان، انرژی به دست می‌آوردند؛ اما زیست شناسان امروزی کاربردهای مؤثرتری برای چوب، برگ و ضایعات گیاهی سراغ دارند. می‌دانیم که گیاهان سرشار از سلول زند. زیست شناسان می‌کوشند سلولز را به سوخت‌های زیستی تبدیل کنند. آنان این کار را به چند روش انجام می‌دهند: انتخاب مصنوعی گیاهانی که مقدار بیشتری سلولز، تولید می‌کنند، مهندسی کردن ژن‌های این گیاهان برای رشد بیشتر با انرژی، آب و کود کمتر و فراهم کردن آنزیم‌های مهندسی شده برای تجزیۀ بهتر سلولز. هم اکنون در برخی کشورها برای به حرکت درآوردن خودروها از سوخت‌های زیستی استفاده می‌کنند.

سلامت و درمان بیماری‌ها

حتماً مشاهده کرده‌اید که برخی داروها، برخی بیماری‌ها را در بعضی افراد به آسانی درمان می‌کنند؛ درحالی که همان دارو در بعضی دیگر از انسان‌ها نه تنها مؤثر نیست، بلکه اثرهای جانبی خطرناک دارد.

به تازگی، روشی برای تشخیص و درمان بیماری‌ها در حال گسترش است که پزشکی شخصی نام دارد. پزشکان در پزشکی شخصی برای تشخیص و درمان بیماری‌ها به جای مشاهدۀ حال بیمار، با بررسی اطلاعاتی که روی ژن‌های هر فرد وجود دارد، روش‌های درمانی و دارویی خاصِّ هر فرد را طراحی می‌کنند و به علاوه، ازبیماری‌های ارثی او آگاه می‌شوند، بیماری‌هایی را که قرار است درآینده به آن مبتلا شود، پیش بینی می‌کنند و با اقدامات لازم، اثر آن را کاهش می‌دهند.