Автор: Романенко Е.В.Статей: 2БиомеханикаБИОМЕХАНИКААвторы: Е.В. РоманенкоБИОМЕХАНИКА (от био... и механика), раздел биологии (физиологии, биофизики), изучающий механич. свойства органов, тканей и целого организма, а также происходящие в них механич. процессы. Б. характеризуется применением осн. принципов механики ко всем живым организмам. Начало исследованиям по Б. было положено Леонардо да Винчи, изучавшим движения с позиций анатомии и механики. В кон. 17 в. значит. влияние на развитие Б. оказал Дж. Борелли, который рассматривал организм как машину и дал механич. анализ движений отд. звеньев тела человека и животных при ходьбе, беге, плавании. Работы по Б. сначала носили прикладной характер и были направлены на рационализацию рабочего места, рабочей позы, формы инструмента, приёмов работы. В России развитие Б. связано с исследованиями П.Ф. Лесгафта, И.М. Сеченова, Н.А. Бернштейна и др. У одноклеточных организмов к механич. явлениям относятся прежде всего перераспределение цитоплазмы и органелл внутри клетки, деление клеток, перемещение их в пространстве с помощью ресничек и жгутиков. У растений исследуются механизмы роста, устойчивости к внешним воздействиям, перенос веществ в стеблях, листьях и корнях, реакция цветков на положение Солнца на небосклоне или насекомоядных растений на появление насекомых, односторонние воздействия разл. факторов среды (свет, земное притяжение, химич. вещества и др.), вызывающие направленные ростовые движения (изгибы) органов растений - тропизмы, настии, нутации и т. д. Но наиболее часто термин «Б.» применяют при анализе движений животных и человека. Лучше всего изучена Б. птиц и млекопитающих. С помощью разл. методов (гл. обр. оптических, в т. ч. ускоренная киносъёмка, циклография) определяют пространственные перемещения тела, отд. его частей относительно друг друга, рассчитывают линейные и угловые скорости и ускорения, действующие силы и т. д. Б. движений основывается на данных анатомии и теоретич. механики, исследует структуру органов движения. Предметом изучения Б. дыхательного аппарата является его эластичное и неэластичное сопротивление, динамика дыхательных движений и т. д. Б. кровообращения изучает упругие свойства сосудов и сердца, гидравлич. сопротивление сосудов току крови, распространение колебаний по стенке сосудов, движение крови, работу сердца и т. д.; Б. опорно- двигательного аппарата - свойства мышц, прочность костей, суставов, связок и др. Данные Б. позволяют оценить экономичность движения, степень использования внешних и мышечных сил, судить о механизмах координации и регуляции движений. Изучение отд. положений тела (стояние, сидение и др.) важно для определения значения статич. моментов, положения центра тяжести тела по отношению к опоре, степени его устойчивости в определённом положении. Работы в области Б. представляют существенный интерес для разных областей знания: физиологии труда и спорта, военной и клинич. медицины, в т. ч. неврологии, ортопедии, травматологии, протезирования. Данные Б. используются при создании автоматов-манипуляторов и роботов, применяемых в разл. областях техники. Исследования Б. дыхания и кровообращения легли в основу создания аппарата «сердце - лёгкие». Литература Лит.: Моделирование в биологии. М., 1963; Глазер Р. Очерк основ биомеханики. М., 1988; Образцов И. Ф., Ханин М.А. Оптимальные биомеханические системы. М., 1989; Полевой В.В. Способы движения растений // Соросовский образовательный журнал. 1998. № 1; Романенко Е.В. Гидродинамика рыб и дельфинов. М., 2001. БионикаБИОНИКААвторы: Е.В. РоманенкоБИОНИКА [от био... и (меха)ника], науч. направление, предметом изучения которого являются особенности строения и функционирования организмов с целью создания новых приборов, механизмов, систем и совершенствования существующих. Б. тесно связана с биологией, физикой, химией, кибернетикой и инженерными науками. Идея применения знаний о природе для решения инженерных задач принадлежит Леонардо да Винчи, который ещё в 15 в. пытался построить летательный аппарат с машущими крыльями (как у птиц). Б. сформировалась в сер. 20 в. Первоначально на неё возлагались большие надежды, но уже к концу века стало ясно, что успехи оказались скромнее, чем ожидалось. В то же время в арсенале Б. есть разработки исключит. значения. Напр., изучение механизмов функционирования и моделирование нервной системы позволили создать т. н. перцептроны, нейроускорители, нейровычислители, нейропроцессоры, нейрочипы и т. д., использование которых существенно увеличило производительность компьютеров, сделало возможным создание систем распознавания образов (напр., распознавание текста «чёрного ящика» самолётов по звукам) и биотехнич. систем, в создании которых участвуют как живые организмы, так и технич. устройства. Исходя из особенностей строения фасеточных глаз насекомых создан т. н. небесный компас - прибор для определения положения Солнца по поляризов. свету неба (в пасмурную погоду); вибрационный гироскоп моделирует принцип работы жужжалец двукрылых насекомых и т. д. Б. нашла своё отражение в архитектуре. Создаются проекты высотных и сверхвысотных зданий с использованием заимствованных у природы упругогибких, вертикально развивающихся конструктивных форм (стебли растений, стволы деревьев), обладающих надёжностью и способностью оптимально преодолевать динамич. нагрузки (Останкинская телебашня в Москве, гибкая конструкция одного из япон. небоскрёбов). Распространённые в природе, работающие только на растяжение вантовые несущие конструкции - такие, как паутины, склеренхимные и колленхимные нити в стеблях и листьях растений, - послужили образцами для создания в США моста длиной 137 м через ущелье в Калифорнии. Литература Лит.: Бионика. Биологические аспекты. К., 1978; Архитектурная бионика. М., 1990; Нейрокомпьютеры - архитектура и реализация. М., 2000. |
 |