Реферат: Основы естествознания

ВОПРОСЫ К экзамену

по курсу «Концепции современного естествознания»

1. Научный метод.Классификация методов научного познания.

2. Картина мирамыслителей древности.

3. Гелиоцентрическаясистема мира. Учение о множественности миров.

4. Механистическаякартина мира.

5. Электромагнитнаякартина мира. Теория относительности и квантовая механика.

6. Пространство ивремя. Принципы относительности. Необратимость времени.

7. Понятие осимметрии. Принципы симметрии.

8. Взаимодействия.Близкодействие, дальнодействие. Принципы суперпозиции, неопределенности,дополнительности.

9. Закон сохраненияи превращения энергии в макроскопических процессах.

10. Понятие обэнтропии и принципы ее возрастания.

11. Порядок и хаос.Проблема тепловой смерти вселенной.

12. Синергетика.Рождение порядка и хаоса. Синергетическое видение эволюции Вселенной.

13. Основные понятияи представления химии в системе естествознания.

14. Теориявозникновения жизни: креационизм. Спонтанное зарождение, панспермия,стационарное состояние.

15. Теориябиохимической эволюции.

16. Теория эволюцииЛамарка

17.  Теория эволюцииДарвина.

18. Факторы,подтверждающие теорию эволюции: палеонтология, сравнительная анатомия,эмбриология и др.

19. Синтетическаятеория эволюции.

20. Генетика иэволюция. Этапы развития генетики ее роль в формировании теории эволюции.

21. Единство имногообразие органического мира.

22. Жизнь какбиологических круговорот веществ, цепи питания.

23. Хромосомы и ихнаследственность. ДНК — основной материальный носитель наследственности.

24. Происхождение иэтапы эволюции человека. Человеческие расы.

25. Биоэтика иповедение человека.

26. Человек эмоциитворчество.

27. Человек, здоровьеи работоспособность.

28. Человек ибиосфера. Концепции В.И. Вернадского о биосфере и феномене человека.

29. Космические циклыи их влияние на биосферу Земли.

30. Цикличность эволюции.Человек как космическое существо.

31. ПроисхождениеВселенной: эволюция и строение галактик.

32. Строение иэволюция звезд и земли.

33. Современнаяестественнонаучная картина мира.

34. Современнаяконцепция экологии.

35. Экологическиесистемы и их структура.

36. Взаимодействиеэкосистемы и окружающей Среды.

37. Энергетическаяхарактеристика экосистемы.


Ответы

1. Научный метод — совокупностьосновных способов получения новых знаний и методов решения задач в рамках любойнауки. Метод включает в себя способы исследования феноменов, систематизацию,корректировку новых и полученных ранее знаний. Умозаключения и выводы делаютсяс помощью правил и принципов рассуждения на основе эмпирических (наблюдаемых иизмеряемых) данных об объекте[1]. Базой получения данных являются наблюдения иэксперименты. Для объяснения наблюдаемых фактов выдвигаются гипотезы и строятсятеории, на основании которых формулируются выводы и предположения. Полученныепрогнозы проверяются экспериментом или сбором новых фактов.[2]. Важной сторонойнаучного метода, его неотъемлемой частью для любой науки, является требованиеобъективности, исключающее субъективное толкование результатов. Не должныприниматься на веру какие-либо утверждения, даже если они исходят отавторитетных учёных. Для обеспечения независимой проверки проводитсядокументирование наблюдений, обеспечивается доступность для других учёных всехисходных данных, методик и результатов исследований. Это позволяет не толькополучить дополнительное подтверждение путём воспроизведения экспериментов, но икритически оценить степень адекватности (валидности) экспериментов ирезультатов по отношению к проверяемой теории. Методы научного познания принятоподразделять по степени их общности, т. е. по широте применимости в процессенаучного исследования. Всеобщих методов в истории познания известно два:диалетический и метафизический. Вторую группу методов познания составляютобщенаучные методы, которые используются в самых различных областях науки, т.е. имеют весьма широкий, междисциплинарный спектр применения. Классификацияобщенаучных методов тесно связана с понятием уровней научного познания.Различают два уровня научного познания: эмпирический и теоретический. Эмпирическийуровень научного познания характеризуется непосредственным исследованиемреально существующих, чувственно воспринимаемых объектов./ Теоретическийуровень научного познания характеризуется преобладанием рационального момента — понятий, теорий, законов и других форм и «мыслительных операций». Обратимся,прежде всего, к методам, которые находят применение на эмпирическом уровненаучного познания — к наблюдению и эксперименту. Наблюдение — этопреднамеренное и целенаправленное восприятие явлений и процессов без прямоговмешательства в их течение, подчиненное задачам научного исследования. Эксперимент,в отличие от наблюдения — это метод познания, при котором явления изучаются вконтролируемых и управляемых условиях. Анализ — процесс мысленного, а нередко иреального расчленения предмета, явления на части (признаки, свойства,отношения). А теперь обратимся к методам познания, используемым натеоретическом уровне научного познания. абстрагирование — метод, сводящийся котвлечению в процессе познания от каких- то свойств объекта с цельюуглубленного исследования одной определенной его стороны.: 1). Предметноемоделирование, при котором модель воспроизводит геометрические, физические,динамические или функциональные характеристики объекта. 2). Аналоговоемоделирование, при котором модель и оригинал описываются единым математическимсоотношением. 3). Знаковое моделирование, при котором в роли моделей выступаютсхемы, чертежи, формулы. 4). Со знаковым тесно связано мысленное моделирование,при котором модели приобретают мысленно наглядный характер. 5). Наконец, особымвидом моделирования является включение в эксперимент не самого объекта, а егомодели, в силу чего последний приобретает характер модельного эксперимента/ Вцелом же основные моменты системного подхода следующие: 1). Изучение феноменацелостности и установление состава целого, его элементов. 2). Исследованиезакономерностей соединения элементов в систему, т.е. структуры объекта, чтообразует ядро системного подхода. 3). В тесной связи с изучением структурынеобходимо изучение функций системы и ее составляющих, т.е. структурно — функциональный анализ системы. 4). Исследование генезиса системы, ее границ исвязей с другими системами. Особое место в методологии науки занимают методыпостроения и обоснования теории. В построении теории, как и идеальных объектов,важная роль принадлежит аксиоматизации — способу построения научной теории, прикотором в основу его кладутся некоторые исходные положения — аксиомы илипостулаты, из которых все остальные утверждения теории выводятся дедуктивночисто логическим путем, посредством доказательства.

2. Первые картины мира, дошедшие до насиз глубины веков, созданы в период от 600-х до 500-х гг. до н. э. Древниемыслители каждый по-своему искали единое в многообразии явлений окружающегомира. Родоначальник греческой науки Фалес, основатель философской школы вМилете, полагая началом всего воду, считал, что Вселенная в процессе зарождениявозникла из воды. Другой мыслитель древности — Анаксимандр первоначалом всегосущего считал «апейрон» — некое бесконечное и неопределенное начало. Всесостоит из алейрона и из него возникает. Части изменяются, целое же остаетсянеизменным. Апейрон все из себя производит сам. Находясь во вращательномдвижении, апейрон выделяет противоположности — влажное и сухое, холодное итеплое. Парные комбинации этих главных свойств образуют землю, воду, воздух иогонь. Земля оказывается в центре как самое тяжелое, она окружена водной,воздушной и огненной сферами.

Живое зародилось награнице моря и суши из ила под воздействием небесного огня. Анаксимен, ученик ипоследователь Анаксимандра, все формы природы сводил к воздуху. Анаксагорсчитал, что вначале мир был в состоянии хаоса, все «семена» в нем былиперемешаны (под «семенами» он понимал первичные, самые мелкие частицы), затемони разделились и из них образовались вещи. В системе мира Гераклита рольединой субстанции играет огонь, вечно движущийся, вечно развивающийся.Источником движения Гераклит считал борьбу противоположностей. Другой мыслительдревности Эмпедокл в качестве первоначала мироздания принимал четыре стихии — землю, воду, воздух и огонь, которые считал пассивными, а все процессы вмироздании объяснял борьбой двух антагонистических начал — любви (силапритяжения) и ненависти (сила отталкивания). Основатель античной атомистикиДемокрит полагал, что «начала Вселенной суть атомы и пустота». Атомы Демокритпредставлял как неделимые, плотные, непроницаемые, не содержащие в себе никакойпустоты частицы, они могут иметь самую разнообразную форму (шарообразную,угловатую, вогнутую, выпуклую и т.д.). В этом он видел объяснение разнообразияявлений и их противоположностей друг другу. Демокрит и другие греческиеатомисты считали, что движение — вечное свойство вечных атомов. Атомыбескачественны, т. е. лишены цвета, запаха, вкуса и т. д. Все эти качества возникаютв субъекте в результате взаимодействия атомов с органами чувств. В вопросе опроисхождении жизни Демокрит придерживался материалистических взглядовАнаксимандра и Эмпедокла. Живое возникло из неживого вследствие действиязаконов природы, без всякого творца. Согласно Демокриту, после образованияЗемли поверхность ее вздулась, образовав покрытые тонкой кожицей гнилостныепузыри, внутри которых были живые плоды. После того как пузыри увеличились илопнули, из плодов образовались люди и животные. Демокрит пытался объяснить,почему в его время не рождаются живые существа из пузырей Земли: Земля уже нета, и небо не то; только иногда можно заметить, как в гниющей земле зарождаютсяживые существа. Это ошибочное мнение о самозарождении червей, гусениц, насекомыхдолго бытовало в науке. Мир Аристотеля состоит из пяти стихий — земли, воды,воздуха, огня и эфира. Материя в его понимании — это то, «из чего вещьсостоит», и то, «из чего вещь возникает». Материя у Аристотеля делима добесконечности, он не признает пустоты. Все многообразие веществ на землеАристотель конструирует из таких активных качеств, как холодное и теплое, итаких пассивных, как сухое и влажное. Вселенная Аристотеля конечна, ее ничто необъемлет, вне ее находится только перводвигатель — бог. Бог Аристотелябезличный. Под его жизнью Аристотель понимает деятельность его разума, сам боги есть чистый деятельный разум. Одна из центральных проблем, которая занималаАристотеля,- проблема механического движения. Основным положением его механикиявляется утверждение: «Движущееся тело останавливается, если сила, еготолкающая, прекращает свое действие...»

3. Геоцентрическая система мира (отдр.-греч. Γῆ, Γαῖα — Земля) — представление обустройстве мироздания, согласно которому центральное положение во Вселеннойзанимает неподвижная Земля, вокруг которой вращаются Солнце, Луна, планеты извёзды. Альтернативой геоцентризму является гелиоцентрическая система мира имножество современных космологических моделей Вселенной. Древнегреческие учёныепо-разному, однако, обосновывали центральное положение и неподвижность Земли.Анаксимандр, как уже указывалось, в качестве причины указывал сферическуюсимметрию Космоса. Его не поддерживал Аристотель, выдвигая контрдовод,приписанный впоследствии Буридану: в таком случае человек, находящийся в центрекомнаты, в которой у стен находится еда, должен умереть с голоду (см. Буридановосёл).

Сам Аристотельобосновывал геоцентризм следующим образом: Земля является тяжёлым телом, аестественным местом для тяжёлых тел является центр Вселенной; как показываетопыт, все тяжёлые тела падают отвесно, а поскольку они движутся к центру мира,Земля находится в центре. Кроме того, орбитальное движение Земли (котороепредполагал пифагореец Филолай) Аристотель отвергал на том основании, что онодолжно приводить к параллактическому смещению звёзд, которое не наблюдается.Ряд авторов приводит и другие эмпирические доводы.

Плиний Старший в своейэнциклопедии «Естественная история» обосновывает центральное положение Землиравенством дня и ночи во время равноденствий и тем, что во время равноденствиявосход и заход наблюдается на одной и той же линии, а восход солнца в деньлетнего солнцестояния находится на той же линии, что и заход в день зимнегосолнцестояния. С астрономической точки зрения, все эти доводы, конечно,являются недоразумением. Немногим лучше и доводы, приводимые Клеомедом вучебнике «Лекции по астрономии», где он обосновывает центральность Земли отпротивного.

По его мнению, если быЗемля находилась к востоку от центра Вселенной, то тени на рассвете были быкороче, чем на закате, небесные тела при восходе казались бы больше, чем призаходе, а продолжительность от рассвета до полудня была бы меньше, чем отполудня до заката. Поскольку всего этого не наблюдается, Земля не может бытьсмещена к востоку от центра мира. Аналогично доказывается, что Земля не можетбыть смещена к западу. Далее, если бы Земля располагалась севернее или южнеецентра, тени на восходе Солнца простирались бы в северном или южномнаправлении, соответственно. Более того, на рассвете в дни равноденствий тенинаправлены точно в направлении захода Солнца в эти дни, а на восходе в деньлетнего солнцестояния тени указывают на точку захода Солнца в день зимнегосолнцестояния. Это также указывает на то, что Земля не смещена к северу или югуот центра.

Если бы Земля была вышецентра, то можно было бы наблюдать меньше половины небосвода, в том числе менеешести знаков зодиака; как следствие, ночь всегда была бы длиннее дня.Аналогично доказывается, что Земля не может быть расположена ниже центра мира.Таким образом, она может находиться только в центре. Примерно такие же доводы впользу центральности Земли приводит и Птолемей в Альмагесте, книга I.Разумеется, доводы Клеомеда и Птолемея доказывают только, что Вселенная гораздобольше Земли, и поэтому также являются несостоятельными. Птолемей пытаетсятакже обосновать и неподвижность Земли (Альмагест, книга I). Во-первых, если быЗемля смещалась от центра, то наблюдались бы только что описанные эффекты, араз их нет, Земля всегда находится в центре. Другим доводом являетсявертикальность траекторий падающих тел. Отсутствие осевого вращения ЗемлиПтолемей обосновывает следующим образом: если бы Земля вращалась, то «… всепредметы, не опирающиеся на Землю, должны казаться совершающими такое жедвижение в обратном направлении; ни облака, ни другие летающие или парящиеобъекты никогда не будут видимы движущимися на восток, поскольку движение Землик востоку будет всегда отбрасывать их, так что эти объекты будут казатьсядвижущимися на запад, в обратном направлении». Несостоятельность этого доводастала ясна только после открытия основ механики.

4. Механическая картина мира. В 16-17вв. вместо натурфилософской утвердилась механистическая картина мира,распространившая на все явления в мире законы механики Галилея – Ньютона,которые принимались за основу всех других законов природы. Ее основу составилиидеи, принципы, законы и теории механики, которые представляли собойсовокупность наиболее существенных знаний о физических закономерностях,наиболее полно отражали физические процессы в природе. В широком смыслемеханика изучает механическое движение материи, тел и происходящее при этомвзаимодействие между ними.

Основу механическойкартины мира составил атомизм — теория, которая весь мир, включая человека,рассматривала как совокупность огромного числа мельчайших, неделимых, абсолютнотвердых материальных частиц — атомов. Они перемещаются в пространстве и временив соответствии с законами механики, которые считались фундаментальными законамимироздания. Поэтому ключевым понятием механической картины мира было понятиедвижения, которое понималось как механическое перемещение и объяснялось наоснове трех законов Ньютона. В соответствии с механической картиной мираВселенная представляла собой хорошо отлаженный механизм, действующий по законамстрогой необходимости, в котором все предметы и явления связаны между собойжесткими причинно-следственными отношениями. В таком мире нет случайностей, ониполностью исключались. Жизнь и разум в механической картине мира не обладалиникакой качественной спецификой. Человек рассматривался как природное тело вряду других тел. По сути дела, классическое естествознание не стремилосьпостичь человека. На основе механической картины мира в XVIII — начале XIX в.были разработаны земная, небесная и молекулярная механика. Быстрыми темпами шлоразвитие техники. Это привело к абсолютизации данного представления о мире, ионо стало рассматриваться в качестве универсального. Поэтому многие ученыепытались свести все многообразие явлений природы к механической форме движенияматерии. Такая точка зрения получила название «механистический материализм»(механицизм). Однако развитие физики показало несостоятельность такойметодологии. Это стало ясно при попытках описать тепловые, электрические имагнитные явления с помощью законов механики, что оказалось невозможным(электромагнитные явления слишком отличались от механических процессов).

Развитие науки раскрылоотносительный характер механической картины мира. Несостоятельной оказалась несама механическая картина мира, а ее исходная философская идея — механицизм. Врезультате в XIX в. в физике наступил кризис, который свидетельствовал, чтофизика нуждалась в существенном изменении своих взглядов на мир. Так, в недрахмеханической стали складываться элементы новой — электромагнитной — картинымира.

5. Электромагнитная картина мира.Наибольший вклад в формирование данного представления о мире внесли работы М.Фарадея и Д. Максвелла. После создания последним на основе открытого Фарадеемявления электромагнитной индукции теории электромагнитного поля стало возможнымговорить о появлении электромагнитной картины мира. Теория электромагнитногополя Максвелла ознаменовала собой начало нового этапа в физике. В соответствиис ней мир стал представляться единой электродинамической системой, построеннойиз электрически заряженных частиц, взаимодействующих посредствомэлектромагнитного поля.

Важнейшими понятияминовой теории являются: заряд, который может быть как положительным, так иотрицательным; напряженность поля — сила, которая действовала бы на тело,несущее единичный заряд, если бы оно находилось в рассматриваемой точке. Когдаэлектрические заряды движутся друг относительно друга, появляетсядополнительная магнитная сила. Поэтому общая сила, объединяющая электрическую(покоящиеся заряды) и магнитную (движущиеся заряды) силы, называетсяэлектромагнитной. Все многообразие этих сил и зарядов описывается системойуравнений классической электродинамики.

Они известны какуравнения Максвелла. Это — закон Ш. Кулона, который полностью эквивалентензакону всемирного тяготения Ньютона; магнитные силовые линии непрерывны и неимеют ни начала, ни конца, магнитных зарядов не существует; электрическое полесоздается переменным магнитным полем; магнитное поле может создаваться какэлектрическим током, так и переменным электрическим полем. Таким образом, быливыдвинуты новые физические и философские взгляды на материю, пространство,время и силы, во многом изменявшие прежнюю механическую картину мира.

Но нельзя сказать, чтоэти изменения были кардинальны, так как они осуществились в рамках классическойнауки. Поэтому новую электромагнитную картину мира можно считать промежуточной,соединяющей в себе как новые идеи, так и старые механистические представления омире. Кардинально изменились представления о материи. Согласно электромагнитнойкартине мира материя существует в виде вещества и поля. Они строго разделены, иих превращение друг в друга невозможно.

Главным из них являетсяполе, а значит, основным свойством материи является непрерывность в противовесдискретности. Расширилось также и понятие движения. Оно стало пониматься нетолько как простое механическое перемещение, но и как распространение колебанийв поле. Соответственно, законы механики Ньютона уступили свое господствующееместо законам электродинамики Максвелла. Электромагнитная картина миратребовала нового решения проблемы физического взаимодействия. Ньютоновскийпринцип дальнодействия заменялся фарадеевским принципом близкодействия, которыйутверждал, что любые взаимодействия передаются полем от точки к точке,непрерывно и с конечной скоростью. Электромагнитная картина мира произвеланастоящий переворот в физике. Она базировалась на идеях непрерывности материи,материального электрического поля, неразрывности материи и движения, связипространства и времени как между собой, так и с движущейся материей. Новоепонимание сущности материи поставило ученых перед необходимостью пересмотра ипереоценки этих основополагающих качеств материи.

Случайность все ещепытались исключить из физической картины мира. Но в середине XIX в. впервыепоявилась фундаментальная физическая теория нового типа, которая основываласьна теории вероятности. Это была кинетическая теория газов, или статистическая механика.Случайность, вероятность наконец-то нашли свое место в физике и были отражены вформе так называемых статистических законов. Правда, пока физики не оставлялинадежды найти за вероятностными характеристиками четкие однозначные законы,подобные законам Ньютона, и считали вновь созданную теорию промежуточнымвариантом, временной мерой. Тем не менее, прогресс был налицо: вэлектромагнитную картину мира вошло понятие вероятности. Не менялось вэлектромагнитной картине мира представление о месте и роли человека воВселенной. Его появление считалось лишь капризом природы. Электромагнитнаякартина мира объяснила большой круг физических явлений, непонятных с точкизрения прежнего механического представления о мире. Однако дальнейшее ееразвитие показало, что она имеет относительный характер. Поэтому на смену ейпришла новая — квантово-полевая — картина мира, объединившая в себедискретность механической картины мира и непрерывность электромагнитной картинымира.

6. Пространство и время представляютсобой формы, выражающие определенные способы координации материальных объектови их состояний. Содержанием этих форм является движущаяся материя, материальныепроцессы, и именно особенности и характер последних должны определять ихосновные свойства. В этом отношении диалектика нацеливала науку на поискизависимости между определенными свойствами пространства и времени исопутствующими материальными процессами, которые их определяют. Кроме того,наличие у пространства и времени единого содержания — движущейся материи —указывает и на взаимосвязь между самим пространством и временем, наневозможность их существования абсолютно независимо друг от друга.

При́нципотноси́тельности — фундаментальный физический принцип, согласно которомувсе физические процессы в инерциальных системах отсчёта протекают одинаково,независимо от того, неподвижна ли система или она находится в состоянииравномерного и прямолинейного движения. Отсюда следует, что все законы природыодинаковы во всех инерциальных системах отсчёта.

Различают принципотносительности Эйнштейна (который приведён выше) и принцип относительностиГалилея, который утверждает то же самое, но не для всех законов природы, атолько для законов классической механики, подразумевая применимостьпреобразований Галилея, оставляя открытым вопрос о применимости принципаотносительности к оптике и электродинамике. В современной литературе принципотносительности в его применении к инерциальным системам отсчета (чаще всегопри отсутствии гравитации или при пренебрежении ею) обычно выступаеттерминологически как лоренц-ковариантность (или лоренц-инвариантность). Позиция сторонников фактического основания необратимостивремени достаточно полно сформулирована в /5/ следующим образом: «Из того,что законы физики не запрещают процессов, обратных данным, очевидно, логическине следует, что процессы эти фактически протекают. Последнее, видимо, зависитот определенных господствующих в мире или его части условий протеканияпроцессов… Следовательно, время (номологически обратимое) является фактическиобратимым тогда, когда существуют такие начальные или предельные условия вмире, при которых все процессы являются фактически обратимыми… Напротив,время (номологически обратимое) является фактически необратимым, когдасуществуют такие начальные или предельные условия в мире, при которых поменьшей мере некоторые процессы, то есть процессы определенного типа, являютсянеобратимыми».

Такимобразом, при этом подходе вместо требования асимметрии физических законовпоявляется требование несимметричности начальных и граничных условий. Основнаяже трудность этого подхода заключается в необходимости объяснить, почему этиусловия асимметричны для всех известных нам классов необратимых процессов.Весьма вероятно, что поиск источника несимметричности фактических условийпротекания всех классов необратимых процессов в конечном счете сведется ксуществованию некоторых несимметричных по времени физических законов, которыеобуславливают асимметрию фактических условий протекания процессов и физическоеотличие противоположных направлений времени, то есть к номологическомуобоснованию направления времени.

Любая жепопытка номологического обоснования однонаправленности времени должна в первуюочередь отталкиваться от критического анализа понятия времени в философии ифизике. В зависимости от принятой концепции, постановка вопроса о необратимостивремени должна приобретать специфические черты, отражающие специфику выбранноймодели времени. Очевидно, что возможные решения проблемы однонаправленностивремени также должны отражать специфические черты принятой концепции.

Поскольку всовременной литературе отсутствует анализ специфических черт проявленияоднонаправленности времени в различных его концепциях, попытаемсясформулировать постановку проблемы необратимости времени и возможные еерешения, возникающие в рамках субстанциальной и реляционной концепций. В рамкахреляционной концепции, утверждающей, что время – система отношений междуфизическими событиями, постановка вопроса о необратимости самого времениявляется бессмысленной. Понятие необратимости времени в этой концепциисвязывается с существованием в окружающем мире необратимых изменений.

7. Симметрия –однородность, пропорциональность, гармония, инвариантность структурыматериального объекта относительно его преобразований. Это признак полноты исовершенства. Лишившись элементов симметрии, предмет утрачивает своесовершенство и красоту. Четыре категории симметрии:

— симметрия — однородность, пропорциональность, гармония, инвариантность структурыматериального объекта относительно его преобразований;

— асимметрия – этонесимметрия, т. е. такое состояние, когда симметрия отсутствует;

— дисимметрия –внутренняя, или расстроенная, симметрия, т. е. отсутствие у объекта некоторыхэлементов симметрии;

— антисимметрия –противоположная симметрия, связанная с переменой знака фигуры. Операциисимметрии:

- отражение вплоскости симметрии;

- поворот вокругоси симметрии;

- отражение вцентре симметрии;

- перенос фигуры нарасстояние;

- винтовыеповороты. Виды симметрий. Среди разных типов симметрии различаютпространственно-временные симметрии и внутренние симметрии. Пространственно-временныесимметрии можно разделить на симметрии, связанные с непрерывными идискретными преобразованиями.

К непрерывным преобразованиям относятся:

Перенос (сдвиг) системы как целого впространстве.

Изменение начала отсчета времени(сдвиг во времени).

Поворот системы как целого впространстве. Симметрия физических законов относительно этого преобразованияозначает эквивалентность всех направлений в пространстве.

Переход к системе отсчета, движущейсяотносительно данной системы с постоянной скоростью Среди дискретныхпространственно-временных симметрий различают СРТ-симметрию и зеркальнуюсимметрию. Симметрия СРТ заключается в том, что для любого движения частицможет осуществляться в природе симметричное ему движение античастиц. Зеркальнаясимметрия осуществляется в процессах, вызываемых сильными и электромагнитнымивзаимодействиями, а также в системах, связанных с помощью этих взаимодействий (атомах,атомных ядрах, молекулах, кристаллах). Под внутренней симметриейпонимают симметрию между частицами с различными внутренними квантовыми числами.Среди внутренних симметрий можно выделить глобальные и локальные симметрии.Симметрия одномерная характерна для фигур с одним особенным направлением– бордюров, лент, стержней. Симметрия двумерная присуща фигурам с двумяособенными направлениями: сетчатым орнаментам и слоям. Симметрия вмеханике. Однородность пространства.

Пространство вблизи земной поверхностифизически неоднородно: все тела стремятся занять самые низкие положения,поближе к Земле. Столь же неоднородно пространство вблизи Солнца. Но всяСолнечная система как целое движется прямолинейно, по крайней мере, в течениемиллионов лет отклонений от прямолинейного движения не было. Пространство, вкотором она движется, свободно от тяготеющих к нему тел и здесь можно говоритьо его однородности. Из второго закона Ньютона следует прямолинейность иравномерность движения центра инерции системы тел в однородном пространстве.Никакие внутренние силы не нарушают однородности пространства по отношению ксистеме как к целому.

Изотропия пространства – еще один вид симметрии –относительно поворотов координатных систем. В физике это проявляется в том, чтовокруг любой прямой можно повернуть координатную систему на любой угол, иповернутая система будет во всех отношениях равноценна первоначальной.

Однородность времени. Пространство имеет группу симметрииотносительно произвольных переносов по трем взаимно перпендикулярнымнаправлениям. Симметрия же времени напоминает симметрию прямой относительнопереносов. Время однородно, т.е. все его моменты равноценны, по крайней мере поотношению к чисто механическим явлениям.

Симметрияв живой природе. Еслирассматривать царство живого, то любому его представителю, от простейшейводоросли до эвкалипта, от крошечного жучка до кита, от червяка до человека,можно приписать одну из групп симметрии (точечных или пространственных),выведенных для материальных фигур. Живой организм не имеет кристаллическогостроения, однако, упорядоченные структуры в ней представлены очень широко. Еслиони жидкие, то их называют жидкими кристаллами. Это и желчь, и кровь, ихрусталик глаза, и серое вещество мозга.      

8.Взаимодействие — действиевещей друг на друга, в результате которого проявляются «их» свойства- внутренние свойства системы. Дальноде́йствие (непосредственное действиетел на расстоянии) и короткоде́йствие (близкодействие) — две концепцииклассической физики, противоборствовавшие на заре её становления. Согласноконцепции дальнодействия, тела действуют друг на друга без материальныхпосредников, через пустоту, на любом расстоянии. Такое взаимодействиеосуществляется с бесконечно большой скоростью (но подчиняется определённымзаконам). Примером силы, считавшейся одним из примеров непосредственногодействия на расстоянии, можно считать силу всемирного тяготения в классическойтеории гравитации Ньютона. Согласно концепции короткодействия (близкодействия),взаимодействия передаются с помощью особых материальных посредников. Например,в случае электромагнитных взаимодействий таким посредником являетсяэлектромагнитное поле. В современной физике эти понятия иногда используются вдругом смысле, а именно, дальнодействующими полями называют гравитационное иэлектромагнитное (они подчиняются в классическом пределе закону обратныхквадратов), а короткодействующими — поля сильного и слабого взаимодействия,которые быстро спадают с расстоянием на больших масштабах, и поэтомупроявляются лишь при малых расстояниях между частицами.

Принципсуперпозиции — один из самых общих законов во многих разделах физики. В самойпростой формулировке принцип суперпозиции гласит: результат воздействия начастицу нескольких внешних сил есть просто сумма результатов воздействия каждойиз сил. Наиболее известен принцип суперпозиции в электростатике, в которой онутверждает, что электростатический потенциал, создаваемый в данной точкесистемой зарядов, есть сумма потенциалов отдельных зарядов. Принципнеопределённости Гейзенбе́рга (или Га́йзенберга) в квантовой механике— фундаментальное неравенство (соотношение неопределённостей), устанавливающеепредел точности одновременного определения пары характеризующих квантовуюсистему физических наблюдаемых, описываемых некоммутирующими операторами(например, координаты и импульса, тока и напряжения, электрического имагнитного поля). Соотношение неопределенностей задает нижний предел дляпроизведения среднеквадратичных отклонений пары квантовых наблюдаемых.

Принципдополнительности — Согласно этому принципу, для полного описанияквантовомеханических явлений необходимо применять два взаимоисключающих(«дополнительных») набора классических понятий, совокупность которых даётисчерпывающую информацию об этих явлениях как о целостных. Например,дополнительными в квантовой механике являются пространственно-временная иэнергетически-импульсная картины.

9. Закон сохранения энергии вмакроскопических процессах. Способы передачи энергии от одногомакроскопического тела другому XIX в. ознаменовался открытием одного из самыхвеликих принципов современной науки, приведшему к объединению самых различныхявлений природы. Принцип этот гласит, что существует определенная величина,называемая энергией, которая не меняется ни при каких превращениях, происходящихв природе. Энергия — единая мера различных форм движения материи. На протяженииболее четырех десятилетий формировался этот принцип в науке. Следует отметить,что процесс установления закона сохранения и превращения энергии — этоодновременно процесс формирования таких дисциплин в физике как статистическаяфизика и термодинамика, процесс установления I и II начал термодинамики,выработка понятий энергии, тепловой (внутренней) энергии, работы, энтропии.Механическая энергия и внутренняя энергия — это только две из многих формэнергии. Все, что может быть превращено в какую-либо из этих форм, есть тожеформа энергии. Возможны два качественно различных способа передачи энергии отодного макроскопического тела к другому — в форме работы и в форме теплоты(путем теплообмена). Первый закон термодинамики устанавливает эквивалентностьэтих двух способов передачи энергии, утверждая, что изменить внутреннюю энергиютела можно любым из этих способов. Изменение энергии тела, осуществленноепервым способом, называют работой, совершаемой над этим телом. Передача энергиив форме работы производится в процессе силового взаимодействия тел и всегдасопровождается макроперемещением. Работа, совершаемая над телом, можетнепосредственно пойти на увеличение любого вида энергии. Передача энергии путемтеплообмена между телами обусловлена различием температур этих тел. Энергия,получаемая телом в форме теплоты, может непосредственно пойти только наувеличение его внутренней энергии. Невозможен вечный двигатель (перпетуум мобиле)первого рода. Это является следствием I начала термодинамики. Всеми явлениямиприроды управляет закон сохранения и превращения энергии: энергия в природе невозникает из ничего и не исчезает: количество энергии неизменно, она толькопереходит из одной формы в другую.

Историяоткрытия закона сохранения и превращения энергии привела к изучению тепловыхявлений в двух па-правлениях: термодинамическом и молекулярно-кинетическим.Сади Карно положил начало новому методу рассмотрения превращения теплоты и работыдруг в друга в макроскопических системах, в первую очередь, в тепловых машинах,и тем самым явился основателем науки, которая впоследствии была названаУильямом Томсоном термодинамикой. Термодинамическое рассмотрениеограничивается, в основном, изучением особенностей превращения тепловой формыдвижения в другие формы, не интересуясь вопросом микроскопического движениячастиц, составляющих вещество, то есть без учета молекулярного строениявещества.

10. Энтропия — мера беспорядка системы,состоящей из многих элементов. В частности, в статистической физике — меравероятности осуществления какого-либо макроскопического состояния; в теорииинформации — мера неопределённости какого-либо опыта (испытания), который можетиметь разные исходы, а значит и количество информации; в исторической науке,для экспликации феномена альтернативности истории (инвариантности ивариативности исторического процесса).

Энтропиявпервые введена Клаузиусом в термодинамике в 1865 году для определения мерынеобратимого рассеивания энергии, меры отклонения реального процесса отидеального. Определённая как сумма приведённых теплот, она является функциейсостояния и остаётся постоянной при обратимых процессах, тогда как внеобратимых — её изменение всегда положительно. Принцип возрастания энтропии Термин«необратимый» впервые появился в трудах основоположниковтермодинамики в противовес понятию «обратимый». Сначала С. Карно всвоих «Размышлениях о движущей силе огня и о машинах способных развиватьэту силу» [14], а затем Р. Клаузиус в «Динамической теориитеплоты» [15] разными путями показали, что если какая-либо тепловая машинаустроена так, что при работе ее в обратном направлении все механические итепловые эффекты превращаются в противоположные, то она производит максимальноеколичество работы. Это означало, что в обратимых процессах «затраченнаяпри этом механическая энергия может быть возвращена к первоначальномусостоянию». Так возникло и сразу приобрело характер исходного постулатапонятие обратимости. Судя по применению этого термина, классики понимали подним возможность восстановления «движущей силы тепла». В частности, В.Томсон в статье «О динамичесrой теории теплоты» [14] прямо пишнт:«Когда теплота или работа получаются с помощью необратимого процесса,происходит расточение механической энергии, и полное возвращение ее впервоначальное состояние невозможно». Поскольку же механическая энергияизмеряется величиной работы, которую может совершить тело (система),необратимость в понимании основоположников термодинамики была синонимом потериею работоспособности (как мы говорим сейчас, «диссипации» энергии).Именно поэтому Р. Клаузиус в своем знаменитом рассуждении о работе двухсопряженных тепловых машин принимает как само собой разумеющееся, чтотермический КПД — любой необратимой тепловой машины меньше, чем в обратимомцикле Карно при тех же температурах теплоисточника и теплоприемника. В такомслучае, заменяя в (1) знак равенства неравенством ( т.е. её энтропия возрастаетдаже в отсутствие теплообмена системы с окружающей средой. Так возник принципвозрастания энтропии, выражающий существо 2-го закона термодинамики иотражающий одностороннюю направленность самопроизвольных процессов в связи с ихнеобратимостью. Поскольку же необратимы (по той или иной причине) все реальныепроцессы, энтропия стала мерой «любой и всякой» необратимости, апринцип возрастания энтропии был распространен на все без исключения системы.Такая «абсолютизация» принципа возрастания энтропии выразилась ярчевсего в крылатой фразе Р. Клаузиуса: «Энергия Вселенной неизменна.Энтропия Вселенной возрастает».

11. При соприкосновении тел процесстеплопередачи происходит самопроизвольно от горячего тела к холодному до техпор, пока оба тела не будут иметь одинаковые температуры. Все наблюдали, какналитый в чашку горячий чай постепенно остывает, нагревая окружающий воздух. Ноникто не видел, чтобы теплый чай в чашке вдруг закипел за счет охлажденияокружающего его воздуха.

Процессытеплопередачи самопроизвольно осуществляют только в одном направлении, поэтомуих называют необратимыми процессами. Всегда осуществляется теплопередача теплаот горячего тела к холодному, потому что равномерное распределение быстрых имедленных молекул в двух сопрягающихся телах является более вероятным, чемтакое распределение, при котором в одном теле будут только «быстрые» молекулы,а в другом — только «медленные». Молекулы газа стремятся к наиболее вероятномусостоянию, т. е. состоянию с беспорядочным распределением молекул, при которомпримерно одинаковое число молекул движется вверх и вниз, вправо и влево, прикотором в каждом объеме находится примерно одинаковое число молекул, одинаковаядоля быстрых и медленных молекул в верхней и нижней частях какого-либо сосуда.

Любоеотклонение от такого беспорядка, хаоса, т. е. от равномерного и беспорядочногоперемешивания молекул по местам и скоростям, связано с уменьшением вероятности,или представляет собой менее вероятное событие. Напротив, явления, связанные сперемешиванием, с созданием хаоса из порядка, увеличивают вероятностьсостояния. Только при внешнем воздействии возможно рождение порядка из хаоса,при котором порядок вытесняет хаос. В качестве примеров, демонстрирующихпорядок, можно привести созданные природой минералы, построенные человекомбольшие и малые сооружения или просто радующие глаз своеобразные фигуры. Всередине 19 века активно обсуждалась проблема тепловой смерти Вселенной.Рассматриваю Вселенную как замкнутую систему и применяя к ней второе началотермодинамики, Р.Ю. Клаузиус свел его содержание к утверждению, что энтропияВселенной должна достигнуть своего максимума.

Этоозначает, что все формы движения со временем должны перейти в тепловые. Переходже теплоты от горячих тел к холодным приведет к тому, что температура всех телво Вселенной сравняется, т.е. наступит полное тепловое равновесие и всепроцессы во Вселенной прекратятся – наступит тепловая смерть Вселенной.Ошибочность вывода о тепловой смерти заключается в том, что бессмысленноприменять второе начало термодинамики к незамкнутым системам, например к такойбезгранично развивающейся системе, как Вселенная.       

12. Основное понятие синергетики —определение структуры как состояния, возникающего в результате многовариантногои неоднозначного поведения таких многоэлементных структур или многофакторныхсред, которые не деградируют к стандартному для замкнутых систем усреднениютермодинамического типа, а развиваются вследствие открытости, притока энергииизвне, нелинейности внутренних процессов, появления особых режимов собострением и наличия более одного устойчивого состояния. В означенных системахнеприменимы ни второе начало термодинамики, ни теорема Пригожина о минимумескорости производства энтропии, что может привести к образованию новых структури систем, в том числе и более сложных, чем исходные. Этот феномен трактуетсясинергетикой как всеобщий механизм повсеместно наблюдаемого в природенаправления эволюции: от элементарного и примитивного — к сложносоставному иболее совершенному. Синергетика объясняет процесс самоорганизации в сложныхсистемах следующим образом:

Системадолжна быть открытой. Закрытая система в соответствии с законами термодинамикидолжна в конечном итоге прийти к состоянию с максимальной энтропией ипрекратить любые эволюции. Открытая система должна быть достаточно далека отточки термодинамического равновесия. В точке равновесия сколь угодно сложнаясистема обладает максимальной энтропией и не способна к какой-либосамоорганизации. В положении, близком к равновесию и без достаточного притокаэнергии извне, любая система со временем ещё более приблизится к равновесию иперестанет изменять своё состояние.

Фундаментальнымпринципом самоорганизации служит возникновение нового порядка и усложнениесистем через флуктуации (случайные отклонения) состояний их элементов иподсистем. Такие флуктуации обычно подавляются во всех динамически стабильных иадаптивных системах за счёт отрицательных обратных связей, обеспечивающихсохранение структуры и близкого к равновесию состояния системы. Но в болеесложных открытых системах, благодаря притоку энергии извне и усилениюнеравновесности, отклонения со временем возрастают, накапливаются, вызываютэффект коллективного поведения элементов и подсистем и, в конце концов,приводят к «расшатыванию» прежнего порядка и через относительно кратковременноехаотическое состояние системы приводят либо к разрушению прежней структуры,либо к возникновению нового порядка. Поскольку флуктуации носят случайныйхарактер, то состояние системы после бифуркации обусловлено действием суммыслучайных факторов.

Самоорганизация,имеющая своим исходом образование через этап хаоса нового порядка или новыхструктур, может произойти лишь в системах достаточного уровня сложности,обладающих определённым количеством взаимодействующих между собой элементов,имеющих некоторые критические параметры связи и относительно высокие значениявероятностей своих флуктуаций. В противном случае эффекты от синергетическоговзаимодействия будут недостаточны для появления коллективного поведенияэлементов системы и тем самым возникновения самоорганизации. Недостаточносложные системы не способны ни к спонтанной адаптации ни, тем более, к развитиюи при получении извне чрезмерного количества энергии теряют свою структуру инеобратимо разрушаются. Этап самоорганизации наступает только в случаепреобладания положительных обратных связей, действующих в открытой системе, надотрицательными обратными связями. Функционирование динамически стабильных,неэволюционирующих, но адаптивных систем — а это и гомеостаз в живых организмахи автоматические устройства — основывается на получении обратных сигналов отрецепторов или датчиков относительно положения системы и последующейкорректировки этого положения к исходному состоянию исполнительнымимеханизмами.

Всамоорганизующейся, в эволюционирующей системе возникшие изменения неустраняются, а накапливаются и усиливаются вследствие общей положительнойреактивности системы, что может привести к возникновению нового порядка и новыхструктур, образованных из элементов прежней, разрушенной системы. Таковы, кпримеру, механизмы фазовых переходов вещества или образования новых социальныхформаций. Самоорганизация в сложных системах, переходы от одних структур кдругим, возникновение новых уровней организации материи сопровождаютсянарушением симметрии.

Приописании эволюционных процессов необходимо отказаться от симметрии времени,характерной для полностью детерминированных и обратимых процессов вклассической механике. Самоорганизация в сложных и открытых — диссипативныхсистемах, к которым относится и жизнь, и разум, приводят к необратимомуразрушению старых и к возникновению новых структур и систем, что наряду сявлением неубывания энтропии в закрытых системах обуславливает наличие «стрелывремени» в Природе.

13. Химия – очень древняя наука.Существует несколько объяснений слова «химия». Согласно одной из имеющихсятеорий, оно происходит от древнего названия Египта – Kham и, следовательно, должно означать «египетскоеискусство». Согласно другой теории, слово «химия» произошло от греческого словаcumoz (сок растения) и означает «искусствовыделения соков». Этот сок может быть расплавленным металлом, так что приподобном расширенном толковании данного термина в него приходит включать иискусство металлургии. С химией тесно связаны элементы стихий древнегреческойнатурфилософии, атомистика Левкиппа и Демокрита. Но, конечно, наибольший вкладв становление этой науки внесли египтяне. Имя первого из дошедших до насхимиков – Болос из Менда, жившего в дельте Нила на рубеже III и II вв. до н. э. К 300 г. н.э. египтянин Зосима написалэнциклопедию, которая охватывала все собранные к тому времени знания по химии.

Но химия, представленнаяв этом труде, еще не была наукой в полном смысле слова, а оставалась тесносвязанной с древнеегипетской религией и не выходила в своем развитии за пределыформирования феноменологического уровня. В химии выявлялись свойства,устанавливались закономерности между ними, сущность же явлений подменялась ихмистической интерпретацией. Химию (химиков) искореняли и преследовалидревнеримские императоры, фанатики христианства: ученые изгонялись, книги ихсжигались, сама наука запрещалась. Одни опасались, например, того, что химикизанимались получением золота; вторые преследовали ученых за тесную связь химиис древнеегипетской религией, которая, с точки зрения христианства, былаязычеством.

Начиная с последних вековI тыс. до н.э. химия бурно развиваласьв арабском мире, а в первой половине нынешнего тысячелетия она получила широкоераспространение в Западной Европе. С одной стороны, развитие химии в этотпериод шло вслед за развитием техники, однако, с одной стороны, она оставаласьтесно связанной с религиозно-философской мыслью. В тот период химиясуществовала главным образом как алхимия. В химии необходимо отметитьпрежде всего существование особого «химического взгляда» на природу, который неможет быть сведен к физическому, несмотря на все успехи физической химии внынешнем столетии.

То есть у химии давнобыли обнаружены качества некоторого особого типа. Так, согласно известномухимику А.А. Бутакову, химические реакции «нельзя объяснить только действием силэлектрического притяжения и отталкивания. Их действием объясняется лишьфизическая сторона химического процесса.

Химическая форма движенияматерии представляет собой процессы изменения частиц вещества, которые вконечном счете определяются действием периодического закона». Подобного мненияпридерживаются и многие другие ученые-химики. Известный российский физико-химикН.Н. Семенов сводил основные отличия между физическим и химическим процессом ктрем: «Истории системы, отсутствию мгновенных параметров для скоростейхимических реакций, возможности пользоваться равновесными параметрами дляфизических процессов и невозможности – для химических». Химия способствовалаинтенсивному развитию некоторых направлений человеческой деятельности.Например, хирургии химия дала три главных средства, благодаря которымсовременные операции стали безболезненными и вообще возможными: 1) введение впрактику эфирного наркоза, а затем и других наркотических веществ; 2)использование антисептических средств для предупреждения инфекции; 3) получениеновых, не имеющихся в природе аллопластических материалов-полимеров.

В последнее время химия все чащепредпринимает штурм соседних с нею уровней структурной организации природы.Например, химия все более вторгается в биологию, пытаясь объяснить основыжизни.

14. Креационизм (от англ. creation —создание) — религиозно-философская концепция, в рамках которой всё многообразиеорганического мира, человечества, планеты Земля, а также мир в целом,рассматриваются как намеренно созданные неким верховным существом илибожеством. Теория креационизма, отсылая ответ на вопрос о возникновении жизни крелигии (сотворение жизни Богом), по критерию Поппера находится вне полянаучных изысканий (так как она неопровержима: научными методами невозможнодоказать, как то, что Бог не сотворял жизни, так и то, что Бог ее сотворял).Кроме того, эта теория не дает удовлетворительного ответа на вопрос о причинахвозникновения и существования самого верховного существа, обычно простопостулируя его безначальность. Самозарождение Эта теория была распространена вДревнем Китае, Вавилоне и Древнем Египте в качестве альтернативы креационизму,с которым она сосуществовала. Аристотель (384—322 гг. до н. э.), которого частопровозглашают основателем биологии, придерживался теории спонтанного зарожденияжизни.

Согласно этой гипотезе, определенные«частицы» вещества содержат некое «активное начало», которое при подходящихусловиях может создать живой организм. Аристотель был прав, считая, что этоактивное начало содержится в оплодотворенном яйце, но ошибочно полагал, что оноприсутствует также в солнечном свете, тине и гниющем мясе. В 1688 годуитальянский биолог и врач Франческо Реди подошел к проблеме возникновения жизниболее строго и подверг сомнению теорию спонтанного зарождения. Реди установил,что маленькие белые червячки, появляющиеся на гниющем мясе, — это личинки мух.

Проведя ряд экспериментов, он получилданные, подтверждающие мысль о том, что жизнь может возникнуть только изпредшествующей жизни (концепция биогенеза). В 1860 году проблемой происхожденияжизни занялся французский химик Луи Пастер. Своими опытами он доказал, чтобактерии вездесущи и что неживые материалы легко могут быть заражены живымисуществами, если их не стерилизовать должным образом. Учёный кипятил в водеразличные среды, в которых могли бы образоваться микроорганизмы. Придополнительном кипячении микроорганизмы и их споры погибали. Пастер присоединилк S-образной трубке запаянную колбу со свободным концом.

Споры микроорганизмов оседали наизогнутой трубке и не могли проникнуть в питательную среду. Хорошопрокипяченная питательная среда оставалась стерильной, в ней не обнаруживалосьзарождения жизни, несмотря на то, что доступ воздуха был обеспечен. Врезультате ряда экспериментов Пастер доказал справедливость теории биогенеза иокончательно опроверг теорию спонтанного зарождения. Теория стационарногосостояния Согласно теории стационарного состояния, Земля никогда не возникала, асуществовала вечно; она всегда была способна поддерживать жизнь, а если иизменялась, то очень незначительно. Согласно этой версии, виды также никогда невозникали, они существовали всегда, и у каждого вида есть лишь две возможности— либо изменение численности, либо вымирание. Согласно теории Панспермии,предложенной в 1865 году немецким ученым Г. Рихтером и окончательносформулированной шведским ученым Аррениусом в 1895 году, жизнь могла бытьзанесена на Землю из космоса.

Наиболее вероятно попадание живыхорганизмов внеземного происхождения с метеоритами и космической пылью. Этопредположение основывается на данных о высокой устойчивости некоторыхорганизмов и их спор к радиации, глубокому вакууму, низким температурам идругим воздействиям. Однако до сих пор нет достоверных фактов, подтверждающихвнеземное происхождение микроорганизмов, найденных в метеоритах. Но если быдаже они попали на Землю и дали начало жизни на нашей планете, вопрос обизначальном возникновении жизни оставался бы без ответа.        

15. Среди астрономов, геологов и биологовпринято — считать, что возраст Земли составляет примерно 4,5-5 млрд. лет. Помнению многих биологов, в далеком прошлом состояние нашей планеты было малопохоже на нынешнее: по всей вероятности, температура ее поверхности была оченьвысокой (4000-8000°С), и по мере того, как Земля остывала, углерод и болеетугоплавкие металлы конденсировались и образовали земную кору; поверхностьпланеты была, вероятно, голой и неровной, так как на ней в результатевулканической активности, непрерывных подвижек коры и сжатия, вызванногоохлаждением, происходило образование складок и разрывов. Атмосфера была,по-видимому, “восстановительной”, о чем свидетельствует наличие в самых древнихгорных породах Земли металлов в восстановленной форме, таких как двухвалентноежелезо. Более молодые горные породы содержат металлы в окисленной форме,например трехвалентное железо.

Отсутствие в атмосфере кислородабыло, вероятно, необходимым условием для возникновения жизни; лабораторныеопыты показывают, что, как это ни парадоксально, органические вещества (основаживых организмов) гораздо легче создаются в восстановительной среде, чем ватмосфере,, богатой кислородом. “Часто говорят, что все необходимые длясоздания живого организма условия, которые могли когда-то существовать, имеютсяи в настоящее время. Но если (ох, какое это большое “если”) представить себе,что в каком-то небольшом теплом пруду, содержащем всевозможные аммонийные ифосфорные соли, при наличии света, тепла, электричества и т.п. образовался быхимическим путем белок, готовый претерпеть еще более сложные превращения, то внаши дни такой материал непрерывно пожирался бы или поглощался, чего не моглослучиться до того, как появились живые существа”.

Позднее возникло предположение, что впервичной атмосфере, в относительно высокой концентрации содержалась двуокисьуглерода. Предполагается, что в самих коацерватах входящие в их состав веществавступали в дальнейшие химические реакции; при этом происходило поглощениекоацерватами ионов металлов и образование ферментов. На границе междукоацерватами и внешней средой выстраивались молекулы липидов (сложныеуглеводороды), что приводило к образованию примитивной клеточной мембраны,обеспечивавшей концерватам стабильность. В результате включения в коацерватпред существующей молекулы, способной к. самовоспроизведению, и внутреннейперестройки покрытого липидной оболочкой коацервата могла возникнутьпримитивная клетка.

Увеличение размеров коацерватов и ихфрагментация, возможно, вели к образованию идентичных коацерватов, которыемогли поглощать больше компонентов среды, так что этот процесс могпродолжаться. Такая предположительная последовательность событий должна былапривести к возникновению примитивного самовоспроизводящегося гетеротрофногоорганизма, питавшегося органическими веществами первичного бульона. Самоетрудное для этой теории — объяснить появление способности живых систем ксамовоспроизведению. Гипотезы по этому вопросу пока мало убедительны.

16. Теория наследования приобретенныхпризнаков Ламарка — эволюционная теория, созданная французским биологом ЖаномБатистом Ламарком. Всех животных Ламарк распределил по шести ступеням, уровням(или, как он говорил, «градациям») по сложности их организации. Дальше всего отчеловека стоят инфузории, ближе всего к нему — млекопитающие. При этом всемуживому присуще стремление развиваться от простого к сложному, продвигаться по«ступеням» вверх. В живом мире постоянно происходит плавная эволюция. Исходя изэтого, Ламарк пришёл к выводу, что видов в природе на самом деле не существует,есть только отдельные особи. Ламарк последовательно применил в своей теориизнаменитый принцип Лейбница: «Природа не делает скачков». Отрицая существованиевидов, Ламарк ссылался на свой огромный опыт систематика: «Только тот, ктодолго и усиленно занимался определением видов и обращался к богатым коллекциям,может знать, до какой степени виды сливаются одни с другими. Я спрашиваю, какойопытный зоолог или ботаник не убеждён в основательности только что сказанногомною? Поднимитесь до рыб, рептилий, птиц, даже до млекопитающих, и вы увидитеповсюду постепенные переходы между соседними видами и даже родами.» На вопрос отом, почему человек не замечает постоянного превращения одних видов в другие,Ламарк отвечал так: «Допустим, что человеческая жизнь длится не более однойсекунды в сравнении с жизнью вселенной, в этом случае ни один человек,занявшийся созерцанием часовой стрелки, не увидит, как она выходит из своегоположения».

Даже через десяткипоколений её движение не будет заметным. Совершенствуясь, организмы вынужденыприспосабливаться к условиям внешней среды. Как это происходит согласно теорииЛамарка? Для объяснения этого учёный сформулировал несколько «законов». Преждевсего, это «закон упражнения и не упражнения органов». Наибольшую известностьиз примеров, приведённых Ламарком, приобрёл пример с жирафами. Жирафамприходится постоянно вытягивать шею, чтобы дотянуться до листьев, растущих уних над головой. Поэтому их шеи становятся длиннее, вытягиваются. Муравьеду, чтобыловить муравьёв в глубине муравейника, приходится постоянно вытягивать язык, итот становится длинным и тонким. С другой стороны, кроту под землёй глазатолько мешают, и они постепенно исчезают. Если орган часто упражняется, онразвивается. Если орган не упражняется, он постепенно отмирает. Другой «закон»Ламарка — «закон наследования приобретённых признаков». Полезные признаки,приобретённые животным, по мнению Ламарка, передаются потомству. Жирафыпередали потомкам вытянутую шею, муравьеды унаследовали длинный язык, и такдалее.

17. Весь ход развития XIX века неудержимовел к формированию нового взгляда на природу и эволюцию. Естественные науки кэтому времени накопили огромное количество фактов, которые нельзя былосовместить с метафизическими представлениями о неизменяемости природы.Следствием всего этого явилось возникновение навой теории, разработчикомкоторой стал Ч. Дарвин.

Основные принципы своегоэволюционного учения он свел к следующим положениям: 1.Каждый вид способен кнеограниченному размножению.2.Ограниченность жизненных ресурсов препятствуетреализации потенциальной возможности размножения. (Большая часть особей гибнетв борьбе за существование и не оставляет потомства). 3.Гибель или успех вборьбе за существование носят избирательный характер. Организмы одного видаотличаются друг от друга совокупностью признаков. В природе преимущественновыживают и оставляют потомство те особи, которые лучше приспособлены. Такоеизбирательное выживание и размножение наиболее приспособленных организмов Ч. Дарвинназвал естественным отбором.4.Под действием естественного отбора, происходящегов разных условиях, группы особей одного вида из поколения в поколениенакапливают различные приспособительные признаки. Они приобретают настолькосущественные отличия, что превращаются в новые виды. Крупнейшие ученые в разныхстранах способствовали распространению эволюционной теории Дарвина, защищали ееот нападок и сами вносили вклад в ее дальнейшее развитие.

Дарвинизм оказалсильнейшее влияние не только на биологию, но и на общечеловеческую культуру,способствуя развитию естественнонаучных взглядов о появлении и развитие живойприроды и самого человека. Современная генетика привела к новым представлениямоб эволюции, которые получили название синтетической теории эволюции(Неодарвинизма). Ее можно определить как теорию органической эволюции путеместественного отбора признаков, детерминированных генетически. Такой взглад, нетолько подтвердил теорию Дарвина, но и объяснил ее на качественно новом уровне.Механизм эволюции стал рассматриваться, как состоящий из двух частей: случайныемутации на генетическом уровне и наследование наиболее удачных с точки зренияприспосбления к окружающей среде мутаций, т.к. их носители выживают и оставляютпотомство.

18. 1. Палеонтология. Эта науказанимается изучением ископаемых остатков, т. е. любых сохранившихся в земнойкоре следов прежде живших организмов. Среди них — целые организмы, твердыескелетные структуры, окаменелости, отпечатки. В XIX в. эти находки былиистолкованы с точки зрения теории эволюции. Дело в том, что в самых древнихпородах встречаются следы очень немногих простых организмов. В молодых породахнаходят разнообразные организмы, имеющие более сложное строение. Кроме того,достаточно много примеров существования видов лишь на одном из этаповгеологической истории Земли, после чего они исчезают. Это понимается каквозникновение и вымирание видов с течением времени. Постепенно ученые сталинаходить следы все большего количества «недостающих звеньев» в эволюции жизни:либо в виде окаменелостей (например, археоптерикс — переходная форма междурептилией и птицей), либо в виде ныне живущих организмов, близких по строению кископаемым формам (например, латимерия, относящаяся к давно вымершим кистеперымрыбам). Конечно, ученым удалось найти далеко не все переходные формы, поэтомупалеонтологическая летопись нашей планеты не является непрерывной, и этимаргументом пользуются противники эволюционной теории.

Тем не менее ученыенаходят убедительные объяснения этого факта. В частности, считается, что далеконе все умершие организмы оказываются в условиях, благоприятных для ихсохранения. Большая часть погибших особей съедается падальщиками, разлагается,не оставляя никаких следов, возвращается в круговорот веществ в природе.Палеонтологам удалось открыть некоторые закономерности эволюции. В частности, сростом сложности организма продолжительность существования вида сокращается, атемпы эволюции возрастают. Так, виды птиц в среднем существуют 2 млн лет,млекопитающие — 800 тыс. лет, предки человека — около 200 тыс. лет. Такжеудалось выяснить, что продолжительность жизни вида зависит от размеров егопредставителей. 2. Географическое распространение (биогеография). Все организмыприспособлены к среде своего обитания. Поэтому все виды возникли в каком-тоопределенном ареале, а оттуда они могли распространиться в области со схожимиприродными условиями.

Степень расселениязависит от того, насколько успешно могут данные организмы обосноваться в новыхместах, насколько сложны естественные преграды, стоящие на пути расселенияэтого вида (океаны, горы, пустыни). Поэтому обычно распространение видов идетлишь в том случае, если подходящие территории расположены близко друг от друга.Так, в далеком прошлом массивы суши располагались ближе друг к другу, чемсейчас, и это способствовало широкому расселению многих видов. Если же вкакой-то области нет более развитых видов, то это указывает на раннее отделениеэтой территории от места первоначального происхождения видов. Именно поэтому вАвстралии сохранилось большое число сумчатых, отсутствующих в Европе, Африке иАзии.

Данные факты не объясняютмеханизм возникновения новых видов, но указывают на то, что разные группывозникали в разное время и в разных областях, что подтверждает теорию эволюции.3. Биологическая классификация (систематика). К. Линней создал первуюклассификацию, в которую вошли выделенные им единицы-таксоны, находящиеся вотношениях иерархического соподчинения. Он выделял: вид, род, семейство, отряд,класс, тип и царство. В основу своей, классификации Линней положил структурноесходство между организмами, которое можно представить как результат ихадаптации к определенным условиям среды на протяжении некоторого периода. Такимобразом, эта классификация хорошо вписывается в эволюционную теорию,иллюстрируя процесс эволюции на Земле. 4. Селекция растений и животных. Помимоестественного отбора существует искусственный отбор, связанный сцеленаправленной деятельностью человека по сохранению нужных видов. Именно так,путем селекции, из диких предков были выведены все культурные сорта растений ипороды домашних животных. С созданием генетики стало ясно, что в ходеискусственного отбора сохраняются те гены, которые полезны для целей человека,и убираются не устраивающие его. 5. Сравнительная анатомия (морфология). Оназанимается сопоставлением групп растений и животных друг с другом. При этомвыявляются общие структурные черты, присущие им. В результате, становится ясно,что в своей основе они сходны. Таким образом, сравнительная анатомия выявляеторганы, построенные по одному плану, занимающие сходное положение иразвивающиеся из одних и тех же зачатков. Существование таких органов, как ипоявление рудиментарных органов, сохраняющихся у организмов, но не выполняющиеникакой функции, можно объяснить только теорией эволюции. 6. Сравнительнаяэмбриология. Одним из основоположников этой науки стал русский ученый К. М.Бэр, который изучал эмбриональное развитие у представителей разных групппозвоночных.

При этом он обнаружилпоразительное сходство в развитии зародышей всех групп, особенно, на раннихэтапах их развития. После этого Э. Геккель высказал мысль о том, что ранниестадии развития зародыша повторяют эволюционную историю своей группы. Онсформулировал закон рекапитуляции, по которому индивидуальное развитиеорганизма повторяет развитие всего вида. Так, зародыш позвоночных на разныхэтапах своего развития имеет признаки рыбы, амфибии, рептилии, птицы имлекопитающего. Поэтому на ранних стадиях развития зародыша бывает очень сложноопределить, к какому виду он принадлежит. Лишь на поздних этапах эмбрионприобретает сходство с взрослой формой. Закон рекапитуляции может быть объяснентолько наличием общих предков у всех живых организмов, что подтверждаетэволюционную теорию. 7. Сравнительная биохимия. С ее появлением у эволюционнойтеории появились строго научные доказательства. Именно эта наука показаланаличие одинаковых веществ у всех организмов, подтверждающее их очевидноебиохимическое родство.

Вначале было доказанородство всех белков, а позднее — нуклеиновых кислот. Иммунные реакции такжеподтверждают наличие эволюционных связей. Если белки, содержащиеся в сывороткекрови, ввести в кровь животным, у которых этих белков нет, то они действуют какантигены, побуждая организмы животных вырабатывать антитела.

19. Основные положения синтетическойтеории эволюции Синтетическая теория эволюции — современный дарвинизм —возникла в начале 40-х годов XX в. Она представляет собой учение об эволюцииорганического мира, разработанное на основе данных современной генетики,экологии и классического дарвинизма. Термин «синтетическая» идет от названиякниги известного английского эволюциониста Дж. Хаксли «Эволюция: современныйсинтез» (1942). В разработку синтетической теории эволюции внесли вклад многиеученые. Основные положения синтетической теории эволюции в общих чертах можновыразить следующим образом: Материалом для эволюции служат наследственныеизменения — мутации (как правило, генные) и их комбинации.

Основнымдвижущим фактором эволюции является естественный отбор, возникающий на основеборьбы за существование.

Наименьшейединицей эволюции является популяция.

Эволюцияносит в большинстве случаев дивергентный характер, т. е. один таксон можетстать предком нескольких дочерних таксонов.

Эволюция носит постепенныйи длительный характер. Видообразование как этап эволюционного процессапредставляет собой последовательную смену одной временной популяции чередойпоследующих временных популяций. Вид состоит из множества соподчиненных,морфологически, физиологически, экологически, биохимически и генетическиотличных, но репродуктивно не изолированных единиц — подвидов и популяций. Видсуществует как целостное и замкнутое образование. Целостность видаподдерживается миграциями особей из одной популяции в другую, при которыхнаблюдается обмен аллелями («поток генов»), Макроэволюция на более высокомуровне, чем вид (род, семейство, отряд, класс и др.), идет путем микроэволюции.Согласно синтетической теории эволюции, не существует закономерностеймакроэволюции, отличных от микроэволюции.

Иными словами, дляэволюции групп видов живых организмов характерны те же предпосылки и движущиесилы, что и для микроэволюции. Любой реальный (а не сборный) таксон имеетмонофилети-ческое происхождение. Эволюция имеет ненаправленный характер, т. е.не идет в направлении какой-либо конечной цели. Синтетическая теория эволюциивскрыла глубинные механизмы эволюционного процесса, накопила множество новыхфактов и доказательств эволюции живых организмов, объединила данные многихбиологических наук. Тем не менее синтетическая теория эволюции (илинеодарвинизм) находится в русле тех идей и направлений, которые были заложеныЧ. Дарвином       

20. Основополагающие законы Генетикибыли вскрыты чешским естествоиспытателем Генетика Менделем при скрещиванииразличных рас гороха (1865). Однако принципиальные результаты его опытов былипоняты и оценены наукой лишь в 1900, когда голл. учёный Х. де Фриз, нем. — К.Корренс и австр. — Э. Чермак вторично открыли законы наследования признаков,установленные Менделем. С этого времени началось бурное развитие Генетики,утвердившей принцип дискретности в явлениях наследования и организациигенетического материала и сосредоточившей главное внимание на изучениизакономерностей наследования потомками признаков и свойств родительских особей.

Уже в первое десятилетиеразвития Генетика на основе объединения данных гибридологический анализа ицитологии возникла цитогенетика, связавшая закономерности наследованияпризнаков с поведением хромосом в процессе мейоза и обосновавшая хромосомнуютеорию наследственности и теорию гена как материальной единицынаследственности. Хромосомная теория объяснила явления расщепления,независимого наследования признаков в потомстве и послужила основой дляпонимания многих фундаментальных биологических явлений. Под термином «ген»,введённым в 1909 датским учёным В. Иогансеном, стали понимать наследственныйзадаток признака. Решающий вклад в обоснование хромосомной теориинаследственности был внесён работами американского генетика Т. Х. Моргана(1911). Крупной вехой в развитии Генетика стало открытие мутагенного (т. е.изменяющего наследственность) действия ренгеновых лучей. Доказав резкоеувеличение изменчивости генов под влиянием внешних факторов, это открытиепородило радиационную генетику. Важное место в развитии теории гена занялиработы советских генетиков. А. С. Серебровским была поставлена проблемасложного строения гена. В дальнейшем (1929-31) им и его сотрудниками, особенноН. П. Дубининым, была экспериментально доказана делимость гена и разработанатеория его строения из субъединиц.

Уже открытие Менделемзакономерностей расщепления показало, что возникающие у организмов рецессивныемутации не исчезают, а сохраняются в популяциях в гетерозиготном состоянии. Этоустранило одно из самых серьезных возражений против дарвиновской теорииэволюции, высказанное английским инженером Ф. Дженкином, утверждавшим, чтовеличина полезного наследственного изменения, которое может возникнуть укакой-либо особи, в последующих поколениях будет уменьшаться и постепенноприближаться к нулю. Генетика обосновала положение, что генотип определяетнорму реакции организма на среду. В пределах этой нормы условия среды могутвлиять на индивидуальное развитие организмов, меняя их морфологические ифизиологические свойства, т. е. вызывая модификации.

Однако эти условия невызывают адекватных (т. е. соответствующих среде) изменений генотипа, и поэтомумодификации не наследуются, хотя сама возможность их возникновения под влияниемусловий среды определена генотипом. Именно в этом смысле Генетика отрицательнорешила вопрос о наследовании признаков, приобретенных в течение индивидуальногоразвития, что имело огромное значение как для утверждения дарвиновской теорииэволюции, так и для селекции. Исследования показали, что природные популяциинасыщены мутациями, главным образом рецессивными, сохраняющимися вгетерозиготном состоянии под покровом нормального фенотипа. В неограниченнобольших популяциях при свободном скрещивании и отсутствии «давления»отбора концентрация аллельных генов и соответствующих генотипов(АА, Aa, aa)находится в определенном равновесии, описываемом формулой английскогоматематика Генетика Харди и немецкого врача В. Вайнберга: p2AA+2pqAa+q2aa, гдекоэффициенты р и q — концентрации доминантного и рецессивного генов, выраженныев долях, т. е. р+q=1. В реальных природных популяциях концентрация мутантныхгенов зависит главным образом от «давления» отбора, определяющегосудьбу носителей мутаций в зависимости от их влияния на жизнеспособность и плодовитостьособей в конкретных условиях среды. Носители неблагоприятных мутаций удаляются,элиминируются отбором. Данные Генетика подтвердили основные идеи эволюционнойтеории Дарвина, вскрыв вместе с тем новые закономерности наследственности иизменчивости, на основе которых отбор создает бесконечно варьирующие формыживых организмов с их поразительной приспособленностью к условиям внешнейсреды.

21. Еще на заре развития человеческойкультуры людей поражала не только целесообразность строения отдельных живыхсуществ, но и тот «порядок», который существует в живой природе в целом. Уже вдревнейших индийских, египетских, китайских источниках и особенно в античнойфилософии можно найти много интересных мыслей о взаимосвязи между животными ирастениями, о единстве и целостности органического мира и его закономерномвзаимодействии с органической природой. Сходность основных биохимических ифизиологических особенностей животных, растений и микроорганизмов дополняетсяедиными чертами их строения и особенно тем, что клетка является основойструктуры всех организмов.

Органический мирпредставляет собой единое целое, но в то же время он дискретен, т. е. состоитиз отдельно существующих частей. Эти части соподчинены и образуют целостнуюсистему, каждая часть обладает самостоятельностью, т. е. в определенныхотношениях является и целым. Обладая известной автономией, части входят всостав более крупных структурных единиц, образуя разные ступени организации —от клетки до органического мира как целого. Как и всякое вещество, живая материяпостроена из молекул и атомов. Их взаимодействие, обусловливающее обмен веществили проявление жизни на молекулярном уровне, изучают биохимия и биофизика.

Следующей по величинечастью живого являются клетки, образующие ткани и органы. Отличаясь высокойстепенью интеграции частей, организмы обладают неизмеримо большей автономностьюпо отношению друг к другу, нежели составляющие их органы и части. Почти каждыйвид состоит из различающихся по строению, но в то же время кровнородственныхгрупп индивидуумов; у многих животных личинки не только отличаются по внешнемувиду, строению и физиологии, но и живут в других местах либо питаются инойпищей и имеют многие другие особенности. Также отличаются самцы и самки, а умногих видов насекомых, паразитических червей и других известны пищевые расы,живущие за счет разных кормов или по-разному размножающиеся, например, озимые ияровые расы рыб. Вид, таким образом, представляет не простое собраниеодинаковых индивидуумов, а сложную систему группировок, соподчиненных, тесносвязанных друг с другом и тем самым поддерживающих существование друг друга.Объединение разнородных индивидуумов в популяции, а различных популяций в видысоздает много преимуществ в борьбе за существование и обеспечивает болееактивные отношения вида со средой, поскольку здесь возникают более активныесложные формы групповой жизнедеятельности. Будучи единым целым, живая природане представляет собой какой-то замкнутой автономной системы.

Она находится в тесномединстве и взаимодействии с окружающей ее неживой природой. Тела животных ирастений состоят из тех же химических элементов, в них действуют те жехимические и физические законы, которые присущи неживой природе. Единство,тесная взаимосвязь организмов с окружающими абиотической и биотической средаминашли яркое выражение в трудах русского биолога К.Ф. Рулье, русского физиологаИ.М. Сеченова. Углубил эти представления о единстве организмов и среды И.В.Мичурин. «Каждый организм, каждое свойство, каждый член, все внутренние инаружные части всякого организма, — писал он, — обусловлены внешней обстановкойего существования. Если организация растения такова, какова она есть, то этопотому, что каждая ее подробность исполняет известную функцию, возможную инужную только при данных условиях»3. Разнообразные формы животных, растений имикроорганизмов отличаются друг от друга величиной, формой, строением,функциями (характером жизнедеятельности), местами обитания (географическимраспространением), органическим веществом, синтезируемым с помощью хлорофилла.Помимо растений это делают бактерии — хемосинтетики, использующие при синтезеэнергию химических превращений. За счет растений живут другие организмы.

Животные питаютсяготовыми органическими веществами и являются его потребителями (консументами).Наконец, значительная часть микроорганизмов (большая часть бактерии и низшихгрибов — актинолицетов) существует за счёт мертвого органического вещества(трупов животных и растений), разлагая его и возвращая к исходномунеорганическому состоянию. Поэтому их называют разрушителями (редуцентами)органического вещества. Другие микроорганизмы ведут паразитический образ жизни,существуя за счет живых растений и животных.

22. Нормальное протекание жизненного процесса каждогоорганизма требует не только поступления в организм определенных веществ иэнергии, но и удаления из него продуктов обмена и рассеяния избыточной энергииво внешнюю среду. Из этого и складываются основные потребности организма,удовлетворяемые за счет других живых существ и неорганической среды. Растенияполучают основные вещества и энергию почти полностью из неорганической природы.Одновременно в жизни всех растений непосредственную и очень важную роль играютвзаимоотношения с другими видами растений и животных, так как они воздействуютна химические процессы и на физическое состояние среды. Отношения разных видовсо средой всегда специфичны, что и отличает виды друг от друга. Каждый видсвязан с определенными элементами (факторами) среды, которые могут бытьбезразличными или малозначительными для его соседей — других видов. Этаспецифичность является прямым следствием эволюции, происходящей по открытому Ч.Дарвином принципу расхождения (дивергенции) видов, каждый из которых имеет свою«экологическую нишу» в сообществе. Под экологической нишей понимают место,занимаемое данным видом в тех сообществах, куда он входит в качестве одного изчленов. Это место определяется отношением к абиотическим условиям и связямданного вида с другими видами.

Особенно важны пищевые связи.Опираясь на них, можно выделить ниши травоядных копытных (преимущественнодревоядных оленей), насекомоядных птиц, хищных птиц и т. д. В результатеобъединения отдельных видов сложной системы — биоценоза — образуется единаяструктура органического мира; она обладает высокой степенью слаженности, чем иобъясняется ее устойчивость. Но эти связи одновременно и противоречивы, чтоопределяется характером отношений каждого со средой. Односторонний характервоздействия любого вида на окружающую среду и невозможность его непрерывногосуществования без восстановления другими видами использованных ресурсовобъясняют неизбежность возникновения и развития жизни как общего и единогокруговорота веществ в биосфере.

Еще на заре жизни наметились дваосновных звена биогенного круговорота веществ — гетеротрофного и автотрофногопитания. Гетеротрофное питание означает усвоение организмами уже существующихорганических веществ, а автотрофное — их синтез из веществ неживой природы.Круговорот веществ замкнулся при появлении сапрофитов, минерализующих мертвоеорганическое вещество и возвращающих его в исходное неорганическое состояние.Основным стержнем круговорота веществ служит питание особей одних видов особямидругих и использование одними видами продуктов обмена других. Различают дваосновных типа межвидовых отношений: а) симбиоз, не обоюдное полезноесожительство, а все формы сожительства и взаимных связей или сосуществование (вшироком смысле слова), при котором виды связаны друг с другом взаимнымиприспособлениями и входят в состав одного биоценоза, часто одной цепи питания;б) антибиоз, или невозможность сожительства видов, так как существование одногоисключает или затрудняет пребывание другого. 

23. Хромосомы. ДНК защищена от внешних воздействий«упаковкой» из белков и организована в хромосомы, находящиеся в ядре клетки. Вхромосоме регулируется активность генов, их восстановление при радиационном,химическом или ином типе повреждений, а также их репликация (копирование) входе клеточных делений – митоза и мейоза (см. КЛЕТКА). Каждый вид растений и животныхимеет определенное число хромосом. У диплоидных организмов оно парное, двехромосомы каждой пары называются гомологичными. Среди них различают половые(см. ниже) и неполовые хромосомы, или аутосомы.

Человек имеет 46 хромосом: 22 парыаутосом и одну пару половых хромосом; при этом одна из хромосом каждой парыприходит от матери, а другая – от отца. Число хромосом у разных видовнеодинаково. Например, у классического генетического объекта – плодовой мушкидрозофилы – их четыре пары. У некоторых видов хромосомные наборы состоят изсотен пар хромосом; однако количество хромосом в наборе не имеет прямой связини со сложностью строения организма, ни с его эволюционным положением. Помимоядра, ДНК содержится в митохондриях, а у растений – еще и в хлоропластах.

Поэтому те гены, которые находятся вядерной ДНК, называют ядерными, а внеядерные, соответственно, митохондриальнымии хлоропластными. Внеядерные гены контролируют часть энергетической системыклеток: гены митохондрий отвечают в основном за синтез ферментов реакцийокисления, а гены хлоропластов – реакций фотосинтеза. Все остальныемногочисленные функции и признаки организма определяются генами, находящимися вхромосомах. Передача генов потомству. Виды поддерживают свое существованиесменой одних поколений другими. При этом возможны различные формы размножения:простое деление, как у одноклеточных организмов, вегетативное воспроизводство,как у многих растений, половое размножение, свойственное высшим животным ирастениям (см. РАЗМНОЖЕНИЕ). Половое размножение осуществляется с помощьюполовых клеток – гамет (сперматозоидов и яйцеклеток).

Каждая гамета несет одинарный, илигаплоидный, набор хромосом, содержащий только по одному гомологу; у человекаэто 23 хромосомы. Соответственно, каждая гамета содержит только один аллелькаждого гена. Половина гамет, производимых особью, несет один аллель, аполовина – другой. При слиянии яйцеклетки со сперматозоидом – оплодотворении, –образуется одна диплоидная клетка, называемая зиготой. Из клеток, получающихсяв результате митотических делений зиготы в процессе индивидуального развития(онтогенезе), формируется новый организм. В зависимости от того, какие аллелинесет данная особь, у нее развиваются те или иные признаки. Отметим, чторавновероятное распределение аллелей по гаметам было открыто Грегором Менделемв 1865 и известно как Первое правило Менделя. ДНК. Многоклеточные организмы,как здания, сложены из миллионов кирпичиков – клеток. Основным «строительным»материалом клетки являются белки. У каждого типа белка – своя функция: однивходят в состав клеточной оболочки, другие – создают защитный «чехол» для ДНК,третьи передают «инструкции» о том, как производить белки, четвертые регулируютработу клеток и органов, и т.д.

Каждая молекула белка представляетсобой цепочку из многих десятков, даже сотен звеньев – аминокислот; такую цепьназывают полипептидной. Сложные белки могут состоять из несколькихполипептидных цепей.       

24. В эволюции человека (Homo) различают три этапа(кроме того некоторые ученые выделяют в отдельный вид еще и вид Homo habilis –человек умелый): 1. Древнейшие люди, к которым относятся питекантроп, синантропи гейдельбергский человек (вид человек прямоходящий – Homo erectus). 2. Древниелюди – неандертальцы (первые представители вида человек разумный – Homosapiens). 3. Современные (новые) люди, включающие ископаемых кроманьонцев исовременных людей (вид человек разумный – Homo sapiens). Таким образомследующий после австралопитеков в эволюционной лестнице — уже «первый человек»,первый представитель рода Ноmo. Это человек умелый (Homo habilis). В 1960 г. английский антрополог Луис Лики нашёл в ущелье Олдовай (Танзания) рядом с останками «человекаумелого» самые древние орудия, созданные человеческими руками.

Эти орудия — всего лишь расколотаяпод определённым углом галька, слегка заострённая. Другая ветвь эволюции родаНоmо, стоящая, по оценкам биологов, выше «человека умелого», — человеквыпрямленный (Ноmo erectus). Питекантроп – «обезьяночеловек». Останки былиобнаружены сначала на о. Ява в 1891 году Е. Дюбуа, а затем в ряде других мест.Питекантропы ходили на двух ногах, объем мозга у них увеличился. Синантроп,останки которого найдены в 1927 – 1937 гг. в пещере близ Пекина, во многомсходен с питекантропом, это географический вариант человека прямоходящего.

Их часто называют обезьянолюдьми.«Человек выпрямленный» уже не бежал в панике от огня, как все остальные звери,а сам разводил его (впрочем, есть предположение, что и «человек умелый» ужеподдерживал огонь в тлеющих пнях и термитниках); не только раскалывал, но иобтёсывал камни, в качестве посуды использовал обработанные черепа антилоп.Современные люди. Возникновение людей современного физического типа произошлоотносительно недавно, около 50 тыс. лет назад. Их останки найдены в Европе,Азии, Африке и Австралии. В гроте Кроманьон (Франция) было обнаружено сразунесколько скелетов ископаемых людей современного типа, которых и назваликроманьонцами.

Они обладали всем комплексомфизических особенностей, который характеризует современного человека. Расычеловека, по-видимому, появились сравнительно недавно. Согласно одной из схем,основанной на данных молекулярной биологии, разделение на два больших расовыхствола — негроидный и европеоидно-монголоидный — произошло скорее всего около100 тысяч лет назад, а дифференциация европеоидов и монголоидов — около 45-60тысяч лет назад. Большие расы в основном формировались под влиянием природных исоциально-экономических условий в ходе внутривидовой дифференциации уже сложившегосячеловека разумного, начиная с эпохи позднего палеолита и мезолита, но главнымобразом — в неолите. Европеоидный тип установился с неолита, хотя отдельные егочерты прослеживаются в позднем или даже среднем палеолите. Фактическиотсутствуют достоверные свидетельства присутствия монголоидов в Восточной Азиив донеолитическую эпоху, хотя в Северной Азии они, возможно, существовали уже впозднем палеолите. В Америке предки индейцев не были сложившимися монголоидами.Также и Австралия заселялась еще «нейтральными» в расовом отношениинеоантропами.

Существуют две основные гипотезыпроисхождения человеческих рас — полицентризма и моноцентризма.

Согласно теории полицентризма,современные расы человека возникли в результате длительной параллельнойэволюции нескольких филетических линий на разных материках: европеоидная вЕвропе, негроидная в Африке, монголоидная в Центральной и Восточной Азии,австралоидная в Австралии. Однако если эволюция расовых комплексов и шлапараллельно на разных континентах, она не могла быть полностью независимой,поскольку древние проторасы должны были скрещиваться на границах своих ареалови обмениваться генетической информацией. В ряде областей сформировалисьпромежуточные малые расы, характеризующиеся смешением признаков разных большихрас. Так, промежуточное положение между европеоидной и монголоидной расамизанимают южносибирская и уральская малые расы, между европеоидной и негроидной— эфиопская и т. д.

С позиций моноцентризма современныечеловеческие расы сформировались относительно поздно, 25—35 тыс. лет назад, впроцессе расселения неоантропов из области их возникновения. При этом такжедопускается возможность скрещивания (хотя бы ограниченного) неоантропов вовремя их экспансии с вытесняемыми популяциями палеоантропов (как процессаинтрогрессивной межвидовой гибридизации) с проникновением аллелей последних вгенофонды популяций неоантропов. Это также могло способствовать расовойдифференциации и устойчивости некоторых фенотипических признаков (подобныхлопатообразным резцам монголоидов) в центрах расообразования. Начиная с 17 векапредложено немало различных классификаций человеческих рас. Наиболее частовыделяют три основные, или большие, расы: европеоидная (евразийская,кавказоидная), монголоидная (азиатско-американская) и экваториальная(негро-австралоидная).

25. БИОЭТИКА – областьмеждисциплинарных исследований этических, философских и антропологическихпроблем, возникающих в связи с прогрессом биомедицинской науки и внедрениемновейших технологий в практику здравоохранения.

Содержание биоэтики.Развитие биоэтики обусловлено тем, что в современном мире медицина претерпеваетпроцесс цивилизационных преобразований. Она становится качественно иной, нетолько более технологически оснащенной, но и более чувствительной к правовым иэтическим аспектам врачевания. Этические принципы для новой медицины хотя и неотменяют полностью, но радикально преобразуют основные положения «КлятвыГиппократа», которая была эталоном врачебного морального сознания на протяжениивеков. Традиционные ценности милосердия, благотворительности, ненанесения вредапациенту и другие получают в новой культурной ситуации новое значение извучание. Именно это и определяет содержание биоэтики.

К биоэтическим обычноотносят моральные и философские проблемы аборта; контрацепции и новыхрепродуктивных технологий (искусственное оплодотворение, оплодотворение «впробирке», суррогатное материнство); проведения экспериментов на человеке иживотных; получения информированного согласия и обеспечения прав пациентов (втом числе с ограниченной компетентностью – например, детей или психиатрическихбольных); выработки дефиниции (определения) смерти; самоубийства и эвтаназии(пассивной или активной, добровольной или насильственной); проблемы отношения кумирающим больным (хосписы); вакцинации и СПИДа; демографической политики ипланирования семьи; генетики (включая проблемы геномных исследований, геннойинженерии и генотерапии); трансплантологии; справедливости в здравоохранении;клонирования человека, манипуляций со стволовыми клетками и ряд других.

В основе биоэтики лежатпредставления о недостаточности одностороннего медицинского истолкованиятелесного благополучия как цели врачевания. Насущной необходимостью являетсямеждисциплинарный диалог медиков с представителями широкого круга гуманитарныхнаук и диалог с пациентами и представителями общественности. Только так можетбыть адекватно выражена и понята многоплановая природа человеческого страданияи на этом основании выработана современная регулятивная идея блага и как целиврачевания для отдельного индивида, и как цели общественного здравоохранения вцелом.

Первой исследовательскойорганизацией, начавшей систематическое междисциплинарное обсуждение моральныхпроблем современной медицины, стал созданный в 1969 врачем-психиатром ВиллардомГейлином и философом Дэниэлом Кэллахеном «Хейстингский центр» (Institue of Society, Ethics and the Life Sciences). В 1971 был создан Институт этикиКеннеди (с 1979 года – часть Джорджтаунского университета), который создалпервые образовательные курсы для врачей, философов и представителей другихспециальностей.

Сложныебиоэтические проблемы затрагивают многие стороны развития современныхсообществ. Поэтому для их решения создан особого рода социальный институтэтических комитетов, который представляет собой многоуровневую сетьобщественных, государственных и международных организаций. Этические комитетысуществуют при научно-исследовательских организациях и больницах,профессиональных объединениях (врачебных, сестринских, фармацевтических), государственныхорганах, международных организациях (ЮНЕСКО, ВОЗ, Совет Европы и др.). Систорической точки зрения биоэтика и началась как широкая общественнаядискуссия по поводу сложнейшего морального выбора на границе между жизнью исмертью в парадоксальных ситуациях, постоянно порождаемых прогрессомсовременных биомедицинских технологий.

Вбиоэтических дискуссиях границы человеческого существования постоянноподвергаются критическому пересмотру, что делает их нестабильными. Одновременновозникает набирающая силу тенденция различения «человеческого сообщества» и«морального сообщества». Многочисленные группы и движения сторонников правживотных настойчиво добиваются пересмотра «антропоцентричной» морали ипризнания в качестве основополагающей –«патоцентрической» модели (включающейвсех живых существ, способных переносить боль) или даже биоцентрической модели,объемлющей всю живую природу. Особо активно это обсуждается в связи с проектамисоздания трансгенных животных для ксенотрансплантаций (пересадки органов отживотных человеку).

26.Эмоции – особыйкласс субъективных психологических состояний, отражающих в форменепосредственных переживаний приятного процесс и результаты практическойдеятельности, направленной на удовлетворение его актуальных потребностей. Посколькувсе то, что делает человек, в конечном счете, служит цели удовлетворения егоразнообразных потребностей, постольку любые проявления активности человекасопровождаются эмоциональными переживаниями.

Эмоции,утверждал Ч. Дарвин, возникли в процессе эволюции как средство, при помощикоторого живые существа устанавливают значимость тех или иных условий дляудовлетворения актуальных для них потребностей. Самая старая по происхождению,простейшая и наиболее распространенная среди живых существ форма эмоциональныхпереживаний — это удовольствие, получаемое от удовлетворения органическихпотребностей, и неудовольствие, связанное с невозможностью это сделать приобострении соответствующей потребности.

Отесной связи, которая существует между эмоциями и деятельности организма,говорит тот факт, что всякое эмоциональное состояние обычно сопровождаетсямногими физиологическими изменениями организма. Чувства – высший продукткультурно-эмоционального развития человека. Они связаны с определенными,входящими в сферу культуры предметами, видами деятельности и людьми,окружающими человека. Предметом чувственного отношения человека могут статьисторические и социальные события, многое другое.

Вотличие от эмоций, которые обычно возникают в ответ на воздействие отдельныхсвойств окружающей среды, чувства соотносятся с восприятием и оценкой сложныхпредметов, событий, людей, ситуаций. Они достаточно развиты лишь у человека: уживотных их нет. Чувства выполняют в жизни и деятельности человека, в егообщении с окружающими людьми мотивирующую роль. В отношении окружающего егомира человек стремится действовать так, чтобы подкрепить и усилить своиположительные чувства.

Онивсегда связаны с работой сознания, могут произвольно регулироваться. Проявлениесильного и устойчивого положительного чувства к чему-либо или кому-либоназывается страстью. Устойчивые чувства умеренной или слабой силы, действующиев течение длительного времени, именуются настроениями. Творчество как процесссоздания чего-то нового, часто предполагает, что человек может испытыватьнедостаточность информации, знаний, умений для достижения цели и решения тойили иной проблемы, именно поэтому ему необходимо сделать рывок в неизведанное,создать новые знания, умения, новые объекты и произведения. Эмоции, вдохновение,воображение помогают сделать этот «рывок в творчество».

Огромнуюроль эмоций в творческом процессе признавал и В.И. Вернадский; он писал:«Говорят: одним разумом можно все постигнуть. Не верьте!… Одна нить – разум,другая – чувство, и всегда они соприкасаются в творчестве». Научное итехническое творчество проявляется в поиске и нахождении принципиально новогорешения научной или технической проблемы, причем структура мыслительногопроцесса решения проблемы сложна, но неизменно успеху, «озарению», нахождениюнового решения способствует эмоциональная увлеченность проблемой, вера в успех,эмоциональная положительная стимуляция. Творческое мышление имеет своиотличительные черты: оно пластично, то есть творческие люди предлагаютмножество решений в тех случаях, когда обычный человек может найти лишь одноили два; оно подвижно, то есть для творческого мышления не составляет трудаперейти от одного аспекта проблемы к другому, не ограничиваясьодной-единственной точкой зрения; оно оригинально, оно порождает неожиданные,небанальные, непривычные решения.

27. Говоря о работоспособности,выделяют общую (потенциальную, максимально возможную работоспособность примобилизации всех резервов организма) и фактическую работоспособность, уровенькоторой всегда ниже. Фактическая работоспособность зависит от текущего уровняздоровья, самочувствия человека, а также от типологических свойств нервнойсистемы, индивидуальных особенностей функционирования психических процессов(памяти, мышления, внимания, восприятия), от оценки человеком значимости ицелесообразности мобилизации определенных ресурсов организма для выполненияопределенной деятельности на заданном уровне надежности и в течение заданноговремени при условии нормального восстановления расходуемых ресурсов организма.В процессе выполнения работы человек проходит через различные фазыработоспособности. Фаза оптимальной работоспособности (или фаза компенсации)характеризуется оптимальным, экономным режимом работы организма и хорошими,стабильными результатами работы, максимальной производительностью иэффективностью труда. Затем, во время фазы неустойчивости компенсации (илисубкомпенсации), происходит своеобразная перестройка организма: необходимыйуровень работы поддерживается за счет ослабления менее важных функций.

Перед окончанием работы,при наличии достаточно сильного мотива к деятельности, может наблюдаться такжефаза «конечного порыва. При выходе за пределы фактической работоспособности, вовремя работы в сложных и экстремальных условиях, после фазы неустойчивойкомпенсации наступает фаза декомпенсации, сопровождаемая прогрессирующимснижением производительности труда, появлением ошибок, выраженнымивегетативными нарушениями – учащением дыхания, пульса, нарушением точностикоординации. В течение недели отмечаются те же три этапа. В понедельник человекпроходит стадию срабатывания, во вторник, среду и четверг имеет устойчивуюработоспособность, а в пятницу и субботу у него развивается утомление. Сезонныеколебания работоспособности заметили давно.

В переходное время года,особенно весной, у многих людей появляются вялость, утомляемость, снижаетсяинтерес к работе. Это состояние называют весенним утомлением. Упомянем и омодной теории определения трех биоритмов – физического, эмоционального иинтеллектуального – со дня рождения. Такие циклы действительно существуют,причем они имеют связь с показателями обмена веществ. Но их труднопрогнозировать с момента рождения из-за многочисленных привходящих факторов,вызывающих физические, эмоциональные, психические стрессы.

А как влияет наработоспособность возраст? Установлено, что в 18–29 лет у человека наблюдаетсясамая высокая интенсивность интеллектуальных и логических процессов. К 30 годамона снижается на 4%, к 40 – на 13, к 50 – на 20, а в возрасте 60 лет – на 25%. Поданным ученых Киевского института геронтологии, физическая работоспособностьмаксимальна в возрасте от 20 до 30 лет, к 50–60 годам она снижается на 30%, а вследующие 10 лет составляет лишь около 60% юношеской. Длительное время ученыесчитали утомление отрицательным явлением. Уже в наши дни академик АНУкраины Г.В. Фолъборт провел убедительные исследования, показавшие,что утомление является естественным побудителем процессов восстановленияработоспособности.

28. В процессе создания концепциибиосферы В.И. Вернадский приходит к выводу огромного мировоззренческогозначения, по существу, определяющему стратегию будущего развитияестествознания. Он говорит о том, что в современное научное мировоззрениедолжно войти представление о геохимических функциях живого вещества ичеловечества как основных геологических сил, определяющих как самосуществование биосферы, так и формы и вектор ее развития. Концепция биосферыстала точкой отсчета нового этапа развития общего естествознания. Современноеобщее естествознание — это биосферное естествознание, в основе которого лежитпредставление о биосферных, то есть геохимических функциях живого вещества ичеловечества.

Без этого представления внастоящее время невозможен «гармоничный ход научного и философского мышления».Вот главный урок Вернадского нашему поколению. Следовательно, феномен земнойжизни (а нам известна, к сожалению, только она) представляет собой проявлениеобщей космологической эволюции, а земные биологи заняты лишь отдельной темой вмногообразии, по выражению К. Сагана, «музыки жизни». Условия же появленияжизни на Земле определили ее развитие в качество целого, т. е. в виде биосферы,единого монолита живого вещества, организованность которого определяетсяпреобладанием космической энергии и связанными с этим космопланетарными биогеохимическимифункциями. Это значит, что эволюция биосферы зависит от совокупности чистоземных и космических явлений. При рассмотрении проблемы человека существеннымявляется то, что под влиянием человеческой мысли и человеческого труда биосферапереходит в новое состояние — ноосферу.

В этом плане необходимоучитывать положение В.И. Вернадского о встроенности человека, егосоциально-исторического бытия в космопланетарную организованность жизни вцелом. Именно в этом проявляется уникальность феномена человека: единствофункционирования в его жизнедеятельности законов природы и общества. По В.И.Вернадскому, вещество биосферы разнородно по своему физико-химическому составу,а именно: живое вещество как совокупность живых организмов; биогенное вещество —непрерывный биогенный поток атомов из живого вещества в косвенное веществобиосферы и обратно; косное вещество (атмосфера, газы, горные породы и пр.);биокосное вещество, например, почвы, илы, поверхностные воды, сама биосфера, т.е. сложные закономерные косно-живые структуры; радиоактивное вещество;рассеянные атомы; вещество космического происхождения. Биосфера — не простоодна из существующих оболочек Земли, подобно литосфере, гидросфере илиатмосфере. В.И. Вернадский предельно лаконично указывает на основное отличие —это организованная оболочка.

И чтобы понять сутьбиосферы, нужно понять, как и кем она организована, в чем состоиторганизованность биосферы. Быть живым — значит быть организованным, отмечалВ.И. Вернадский, и в этом состоит суть понятия биосферы как организованнойоболочки Земли. На протяжении миллиарда лет существования биосферыорганизованность создается и сохраняется деятельностью живого вещества —совокупности всех живых организмов.

Форма же деятельностиживого, его биогеохимическая работа в биосфере (новое понятие, введенное В.И.Вернадским) заключается в осуществлении необратимых и незамкнутых круговоротоввещества и потоков энергии между основными структурными компонентами биосфернойцелостности: горными породами, природными водами, газами, почвами,растительностью, животными, микроорганизмами. Этот непрекращающийся процесскруговоротного движения составляет один из краеугольных камней учения обиосфере и носит название биогеохимической цикличности. Биогенез В.И. Вернадский,вслед за древними авторами, считал величайшей тайной природы, ее загадкой и вто же время основным свойством живого. («Живое из живого» Вернадский называл«принципом Реди». Имя итальянского ученого XVII века Франческо Реди принадлежит к числу постоянновстречающихся в биолого-географических трудах Вернадского). К представлениям обабиогенезе (археогенезе) и гетерогенезе Вернадский относился определенноотрицательно, справедливо подчеркивая, что накопившийся в естествознанииогромный фактический материал с несомненностью доказывает происхождениях всехсовременных живых организмов путем биогенеза.

31.ПроисхождениеВселенной — любое описание или объяснение начальных процессов возникновениясуществующей Вселенной, включая образование астрономических объектов(космогонию), возникновение жизни, планеты Земля и человечества. Существуетмножество точек зрения на вопрос происхождения Вселенной, начиная с научнойтеории, множества отдельных гипотез, и заканчивая философскими размышлениями,религиозными убеждениями, и элементами фольклора. Все концепции возникновенияВселенной условно можно разделить на две:

Концепциивозникновения Вселенной без участия осознающего фактора(Творца, «Вселенскогоразума» и т. д.), то есть с соблюдением принципа заурядности. Такие концепции восновном, научные — не признающие одухотворённость творения и понятие Творца,или, иными словами, «осознающего создателя», и опирающиеся на научные факты;Концепции сотворения мира — в основном, религиозные — признающие Творца вкачестве первопричины. Это выражается прежде всего в достаточно серьезныхпротиворечиях в терминологии и языковых оппозициях таких как: сотворение —возникновение, творец — природа и т. д. Во всем остальном многие видымировоззрения зачастую пересекаются и дублируют друг друга. Момент во времени,когда появился мир (Вселенная, звёзды, планеты и т. п.). Существует нескольконаучных и религиозных систем датировок.

Согласнобиблейским источникам, период времени от сотворения мира Богом до РождестваХристова насчитывал от 3483 до 6984 лет.

Теория Большого взрыва,широко распространённая в современной физике, оценивает появление Вселеннойоколо 13 млрд лет назад. Самая ранняя известная эпоха — это планковское время(10−43 секунд после Большого взрыва). В индуизме время жизни мирозданиядо возврата в «непроявленное» состояние равно 100 годам Брахмы. Каждый годБрахмы состоит из 360 суток; сутки состоят из равных дня и ночи; день длитсяодну калпу, которой соответствует 4,32 млрд человеческих лет. Итого, времяжизни мироздания — около 311 трлн лет. Считается, что нынешний Брахма находитсяна 51 году, что соответствует около 155 трлн лет. По современнымпредставлениям, наблюдаемая нами сейчас Вселенная возникла 13,7 ± 0,13 млрд летназад[2] из некоторого начального сингулярного состояния с гигантскимитемпературой и плотностью и с тех пор непрерывно расширяется и охлаждается. Впоследнее время ученым удалось определить, что скорость расширения Вселенной,начиная с определённого момента в прошлом, постоянно увеличивается, что уточняетнекоторые концепции теории Большого взрыва. Современная стандартная модельразвития Вселенной в физической космологии (Лямбда-CDM модель) учитывает этимодификации.

Но сейчас нельзя точносказать как Вселенная возникла. Для всех этих гипотез существенны:представление о нашей Вселенной, как о вложенном пространстве, открытойсистеме; понимание, что с момента зарождения наша Вселенная наследует некоторыефундаментальные свойства источника творения, например, значительноеколичественное преобладание вещества над антивеществом; временной фактор(материя Сверхвселенной поступает в наше пространство или формирует его втечение конечного интервала времени с переменной интенсивностью). Сотворениемира — группа научно-философских теорий, наряду с научными теориями,предпринимающих попытку объяснить и описать возникновение Вселенной. Главныйотличием от научных теорий является вера в одухотворенность творения ипризнание существования Творца, породившего Мир.

32. Звезда – раскаленный газовый шар, аосновным свойством газа является стремление расшириться и занять любойпредоставленный ему объем. Это стремление вызвано давлением газа и определяетсяего температурой и плотностью. В каждой точке внутри звезды действует силадавления газа, которая старается расширить звезду. Но в каждой же точке ейпротиводействует другая сила – сила тяжести вышележащих слоев, пытающаяся сжатьзвезду. Однако ни расширения, ни сжатия не происходит, звезда устойчива. Этоозначает, что обе силы уравновешивают друг друга. А так как с глубиной весвышележащих слоев увеличивается, то давление, а следовательно, и температуравозрастают к центру звезды. везда излучает энергию, вырабатываемую в ее недрах.

Температура в звездераспределена так, что в любом слое в каждый момент времени энергия, получаемаяот нижележащего слоя, равняется энергии, отдаваемой слою вышележащему. Сколькоэнергии образуется в центре звезды, столько же должно излучаться ееповерхностью, иначе равновесие нарушится. Таким образом, к давлению газадобавляется еще и давление излучения. учи, испускаемые звездой, получают своюэнергию в недрах, где располагается ее источник, и продвигаются через всю толщузвезды наружу, оказывая давление на внешние слои. емпература внутри звезды темниже, чем больше концентрация частиц в газе, т. е. чем меньше его средняямолекулярная масса.

Средняя молекулярнаямасса газа, состоящего из атомов водорода, равна 1, а из атомов гелия – 4,натрия – 23, железа – 56.Чем больше водорода и гелия по сравнению с болеетяжелыми элементами, тем ниже температура в центре звезды. Чисто водородноеСолнце, например, имело бы температуру в центре 10 млн. градусов, гелиевое – 26млн. градусов, а состоящее целиком из более тяжелых элементов – 40 млн.градусов.После длительных поисков было установлено, что звезды большую частьсвоей жизни светят за счет совершающихся в них преобразований четырех ядерводорода (протонов) в одно ядро гелия.

Астрономы не в состояниипроследить жизнь одной звезды от начала и до конца.

Жизненный путь звездыдовольно сложен. В течение своей истории она разогревается до очень высокихтемператур и остывает до такой степени, что в ее атмосфере начинаютобразовываться пылинки. Картина ее эволюции усложняется вращением, иногда оченьбыстрым, на пределе устойчивости (при быстром вращении центробежные силыстремятся разорвать звезду). Некоторые звезды обладают скоростью вращения наповерхности 500-600 км/с. Для Солнца эта величина составляет около 2 км/с. Посовременным представлениям, жизненный путь одиночной звезды определяется ееначальной массой и химическим составом. Теория звездной эволюции утверждает,что в телах массой меньше чем семь-восемь сотых долей массы Солнцадолговременные термоядерные реакции идти не могут.

33. Научная картина мира. Понятие«научная картина мира» активно используется в естествознании и философии сконца 20 века. Специальный анализ его содержания стал проводиться более илименее систематически с 60-х годов 20 века, но до сих пор понимание его недостигнуто. Вероятно, это связано с размытостью, неопределенностью самогопонятия, занимающего промежуточное положение между философским иестественнонаучным уровнями обобщения. Результаты познания окружающего мираотражаются и закрепляются в сознании человека в виде знаний, умений, навыков,типов поведения и общения.

Совокупность результатовпознавательной деятельности человека образует определенную модель, или картинумира. В истории человечества было создано и существовало большое количестворазнообразных картин мира, каждая из которых отличалась своим видением мира испецифическим его объяснением. Однако самое широкое и полное представление омире дает научная картина мира, которая включает в себя важнейшие достижениянауки. Она представляет собой целостную систему представлений об общихсвойствах, сферах, уровнях и закономерностях реальной действительности. Этоособая форма систематизации знаний, качественное обобщение и мировоззренческийсинтез различных научных теорий. Научная картина мира существует как сложнаяструктура, включающая в себя в качестве составных частей общенаучную картинумира и картины мира отдельных наук (физическая, биологическая, геологическая ит. п.).

Последние в свою очередьвключают в себя соответствующие многочисленные концепции — определенные способыпонимания и трактовки каких-либо предметов, явлений и процессов объективногомира, существующие в каждой науке. В мировоззренческом и методологическомотношении научные картины мира выполняют функции связующего звена междуфилософией и отдельными науками, специальными научными теориями. Научная картинамира включает в себя важнейшие достижения науки, создающие определенноепонимание мира и места человека в нем. В нее не входят более частные сведения освойствах различных природных систем, о деталях самого познавательногопроцесса.

При этом научная картинамира не является совокупностью общих знаний, она представляет целостную системупредставлений об общих свойствах, сферах, уровнях и закономерностях природы.Научная картина мира в отличие от строгих теорий обладает необходимойнаглядностью, характеризуется наличием абстрактно-теоретических знаний иобразов, создаваемых с помощью моделей. Таким образом, научная картина мира –это особая форма систематизации знаний, преимущественно качественное обобщениеи мировоззренческо-методологический синтез различных научных теорий.

Основой современнойнаучной картины мира являются фундаментальные знания, полученные, прежде всего,в области физики Понятие научной картины мира является одним изосновополагающих в естествознании. На протяжении своей истории оно прошлонесколько этапов развития и формирования научных картин мира по мередоминирования какой-либо отдельной науки или отрасли наук, опирающейся на новуютеоретическую, методологическую и другие системы взглядов, принятых в качествеоснования решения научных задач. Подобная система научных взглядов и установок,разделяемая преобладающим большинством ученых, называется научной парадигмой.

Научная картина мираформируется на основе достижений естественных, общественных и гуманитарныхнаук. Но фундаментом этой картины, бесспорно, является естествознание. Значениеестествознания для формирования научной картины мира настолько велико, чтонередко научную картину миру сводят к естественнонаучной картине мира,содержание которой составляют картины мира отдельных естественных наук.

Естественнонаучнаякартина мира представляет собой систематизированное и достоверное знание оприроде, исторически сформировавшееся в ходе развития естествознания. В этукартину мира входят знания, полученные из всех естественных наук, их фундаментальныхидей и теорий. В то же время история науки свидетельствует, что большую частьсодержания естествознания составляют преимущественно физические знания.

34. За один календарный год в мире приперепашке полей, строительных и других работах перемещается более 4000 куб. кмпочвы и грунта, извлекается из недр земли 120 млрд. тонн руд, горючихископаемых, строительных материалов, выплавляется 800 млн. тонн различныхметаллов. В то же время в конечном продукте содержится не более 5 — 7% отколичества сырья, запущенного в производство, а 93 — 95% идет в отходы,загрязняя атмосферу и природные водоемы. Общая площадь разрушенных идеградированных почв за всю историю человечества составляет примерно 20 млн.кв. км, что больше совокупной площади, используемой сегодня в мире всельскохозяйственных целях.

Отсутствие элементарныхпредставлений о допустимых нагрузках на природные системы породило парниковыйэффект. Кроме того, человечество столкнется еще с одной угрозой своемусуществованию. Это нарастающая интенсивность мутагенеза и рост генетическойнеполноценности человечества. Показатели этих процессов опасно возрастают.Какое-то количество неполноценных детей всегда присутствует среди новорожденных- это цена генетического разнообразия.

Сегодня каждый 500-й или700-й ребенок в силу естественных мутаций и структуры генофонда рождается сзаметными отклонениями от нормы. К числу подобных явлений относится загрязнениемирового океана, которое происходит сегодня в огромных масштабах. В реки,озера, моря и океаны планеты ежегодно сбрасывается до 7000 млрд. куб. метровнеочищенных сточных вод, которые содержат около 300 млн. тонн железа; 6,5 тоннфосфора; 2,3 млн. тонн свинца; 7000 тонн ртути и множество других токсичныхвеществ.

Закономерно, что этоприводит к сокращению океанской биоты, а, следовательно, и к сокращению пищевыхресурсов человека.Не менее грозным предупреждением становится сокращениеплощадей тропических лесов, которые наряду с северной тайгой являются легкимипланеты — они вырабатывают основную массу кислорода, необходимого для жизниживотного мира.

Глобальные измененияклимата происходят не только из-за парникового эффекта и вырубки лесов, нотакже и из-за уменьшения поверхности озонового слоя, что пропорциональноувеличивает интенсивность ультрафиолетового излучения, достигающего поверхностиЗемли.

Все эти факторы носятприродный характер, но вызваны человеческой активностью. Ощутимыми они станутчерез два-три поколения, то есть к середине следующего столетия. Но есть двафактора, отрицательный эффект которых может проявиться уже в ближайшем будущем- в начале XXI века.Первый — это знаменитаяпроблема Мальтуса — несоответствие растущих потребностей все увеличивающегосячеловечества и уменьшающегося запаса ресурсов оскудевающей планеты. ЕслиМальтуса беспокоило только несоответствие роста населения росту производствапищи, то теперь ситуация стала значительно сложнее. К этой проблеме,обозначенной Мальтусом, добавляется много новых.

Происходит стремительноеопустошение запасов углеродного топлива. Как кошмар, перед человечествомвырисовывается перспектива неминуемого исчерпания запасов угля, нефти, газа. Ивсе это — на фоне демографического взрыва, принявшего угрожающий характер.

Вторая проблема, не менеегрозная, чем проблема Мальтуса, почти не обсуждается даже специалистами. Этопроблема потери возможной устойчивости (стабильности) биосферы как целостнойсистемы, частью которой является человечество. Результатом потери стабильностинынешнего квазиравновесного состояния будет переход биосферы (как и всякойнелинейной системы) в новое и неведомое нам состояние квазиравновесия, вкотором человеку просто может не оказаться места. Биосфера, каксаморегулирующаяся система, до поры до времени могла компенсироватьизменяющиеся внешние нагрузки. На протяжении миллиардов лет удерживалисьпараметры биосферы в том узком интервале их значений, в котором только и могвозникнуть наш биологический вид. И это регулирование обеспечивалось несмотряна то, что за время существования планеты биосфера Земли неоднократно подвергаласьдополнительным внешним нагрузкам — колебания солнечной активности, падениеметеоритов, интенсивный вулканизм и т.д.

35. Экология рассматривает взаимодействиеживых организмов и неживой природы. Это взаимодействие, во-первых, происходит врамках определенной системы (экологической системы, экосистемы) и, во-вторых,оно не хаотично, а определенным образом организовано, подчинено законам.

Экосистемой называютсовокупность продуцентов, консументов и детритофагов, взаимодействующих друг сдругом и с окружающей их средой посредством обмена веществом, энергией иинформацией таким образом, что эта единая система сохраняет устойчивость втечение продолжительного времени.Таким образом, для естественной экосистемыхарактерны три признака: экосистема обязательно представляет собой совокупностьживых и неживых компонентов; в рамках экосистемы осуществляется полный цикл,начиная с создания органического вещества и заканчивая его разложением нанеорганические составляющие; экосистема сохраняет устойчивость в течениенекоторого времени, что обеспечивается определенной структурой биотических иабиотических компонентов.

Примерами природныхэкосистем являются озеро, лес, пустыня, тундра, суша, океан, биосфера. Каквидно из примеров, более простые экосистемы входят в более сложноорганизованные. При этом реализуется иерархия организации систем, в данномслучае экологических.

Таким образом, устройствоприроды следует рассматривать как системное целое, состоящее из вложенных однав другую экосистем, высшей из которых является уникальная глобальная экосистема- биосфера. В ее рамках происходит обмен энергией и веществом между всемиживыми и неживыми составляющими в масштабах планеты.

Грозящая всемучеловечеству катастрофа состоит в том, что нарушен один из признаков, которымдолжна обладать экосистема: биосфера как экосистема деятельностью человекавыведена из состояния устойчивости. В силу своих масштабов и многообразиявзаимосвязей она не должна от этого погибнуть, она перейдет в новое устойчивоесостояние, изменив при этом свою структуру, прежде всего неживую, а вслед заней неизбежно и живую. Человек как биологический вид меньше других имеет шансприспособиться к новым быстро изменяющимся внешним условиям и скорее всегоисчезнет первым. Поучительным и наглядным тому примером является историяострова Пасхи.

На одном из полинезийскихостровов, носящем название острова Пасхи, в результате сложных миграционныхпроцессов в VII веке возникла замкнутая изолированная от всего мирацивилизация. В благоприятном субтропическом климате она за сотни летсуществования достигла известных высот развития, создав само-бытную культуру иписьменность, до наших дней не поддающуюся расшифровке. А в XVII веке она безостатка погибла, уничтожив вначале растительный и животный мир острова, а затемпогубив себя в прогрессирующей дикости и каннибализме. У последних островитянне осталось уже воли и материала, чтобы построить спасительные «ноевыковчеги» — лодки или плоты.

В память о себеисчезнувшее сообщество оставило полупустынный остров с гигантскими каменнымифигурами — свидетелями былого могущества.

Итак, экосистема являетсяважнейшей структурной единицей устройства окружающего мира. Как видно из рис. 1(см. приложение), основу экосистем составляют живое вещество, характеризующеесябиотической структурой, и среда обитания, обусловленная совокупностьюэкологических факторов. Рассмотрим их более подробно.

37. Поток вещества — перемещениепоследнего в форме химических элементов и их соединений от продуцентов кредуцентам (через консументы или без них).Поток энергии — переход энергии ввиде химических связей органических соединений (пищи) по цепям питания отодного трофического уровня к другому (более высокому). Следует указать, что вотличие от веществ, которые постоянно циркулируют по разным блокам экосистемы ивсегда могут вновь входить в круговорот, поступившая энергия может бытьиспользована только один раз. Как универсальное явление природы, одностороннийприток энергии обусловлен действием законов термодинамики.

Согласно первому из них:энергия может переходить из одной формы (энергия света) в другую (потенциальнуюэнергию пищи), но она никогда не создается вновь и не исчезает бесследно.Второй же закон термодинамики утверждает, что не может быть ни одного процесса,связанного с превращением энергии, без потери некоторой ее части, По этойпричине не может быть превращений, например, пищи в вещество, из которогосостоит тело организма, идущих со 100% эффективностью. Таким образом,функционирование всех экосистем определяется постоянным притоком энергии,которая необходима всем организмам для поддержания их существования исамовоспроизведения. В соперничестве с другими экосистемами выживает(сохраняется) та из них, которая наилучшим образом способствует поступлениюэнергии и использует максимальное ее количество наиболее эффективным способом.Наилучшими шансами на самосохранение обладает система, в наибольшей степениспособствующая поступлению, выработке и эффективному использованию энергии иинформации.

Цепи питания,начинающиеся с фотосинтезирующих организмов, называют цепями выедания (илипастбищными), а цепи, которые начинаются с отмерших остатков растений, трупов иэкскрементов животных — детритными цепями. Место каждого звена в цепи питанияназывают трофическим уровнем, он характеризуется различной интенсивностьюпротекания потока веществ и энергии. Первый трофический уровень — это всегдапродуценты; растительноядные консументы относятся ко второму трофическомууровню; плотоядные, живущие за счет растительноядных форм — к третьему;потребляющие других плотоядных — соответственно к четвертому и т.д.

Поэтому различаютконсументов первого, второго, третьего и четвертого порядков, занимающих разныеуровни в цепях питания. Очевидно, что основную роль при этом играет пищеваяспециализация консументов. Виды с широким спектром питания могут включаться вцепи питания на разных трофических уровнях. В рацион, например, человека входиткак растительная пища, так и мясо травоядных и плотоядных животных. Поэтому онвыступает в разных пищевых цепях в качестве консумента первого, второго илитретьего порядков. Так как при передаче энергии с одного уровня на другойпроисходит ее потеря, цепь питания не может быть длинной. Обычно она состоит из4-6 звеньев. Таким образом, можно сделать вывод о том, что пищевая цепь — основной канал переноса энергии в экосистемах. Благодаря сложности трофическихсвязей выпадение какого-то одного вида нередко почти не сказывается наэкосистеме.

еще рефераты
Еще работы по биологии