Шпаргалка по Естествознанию

Рефераты по биологии » Шпаргалка по Естествознанию

1 Естествознание. Определение и содержание понятия. Задачи естествознания

Слово «естествознание» (естество -

природа) означает знание о природе,

или природоведение. В настоящее

время имеются два определения

естествознания. Естествознание-

наука о природе, как о единой

целостности. Естествознание-

совокупность наук о природе,

взятое как единое целое. Первое

определение говорит об одной единой

науке о природе, подчеркивая

единство природы, ее

нерасчлененность. Второе говорит о

естествознании как о совокупности,

т.е. множестве наук, изучающих

природу, хотя в нем и содержится

фраза, что это множество следует

рассматривать как единое целое. К

естественным наукам относят физику,

химию, биологию, космологию,

астрономию, географию, геологию и

частично психологию Целью

естествознания, в конечном счете,

является попытка решения так

называемых «мировых загадок».

Задачей естествознания является

познание объективных законов

природы и содействие их

практическому использованию в

интересах человека.

Естественнонаучное знание создается

в результате обобщения наблюдений,

получаемых и накапливаемых в

процессе практической деятельности

людей, и само является

теоретической основой их

деятельности.


29.Четыре фундаментальных типа взаимодействия.

1.Сильное взаимодействие обеспечивает связь нуклонов в ядре. Константа взаимодействия равна приблизительно 10, радиус действия порядка 10"1*, время протекания т «10"13. Частицы переносчики - л-мезоны. 2 Электрона гнитное взаимодействие: константа порядка 10"г, радиус взаимодействия не ограничен, время заимодействия т я, Ю'хс. Оно реализуется между всеми заряженнымичастицами. Частица - переносчик -фотон. З.Слабое взаимодействие связано со
всеми видами р-распада, многие распады элементарных частиц и взаимодействие нейтрино с веществом. Константа взаимодействия порядка 10"", т « 10"10с . Это взаимодействие, как и сильное, является короткодействующим: радиус
взаимодействия г * 10""м. (Частица -
переносчик - векторный бозон).
«Гравитационное взаимодействие

является универсальным, однако в
микромире учитывается, так как его
константа равна 10~и, т.е. из всех
взаимодействий является самым слабым и
проявляется только при наличии
достаточно больших масс. Его радиус
действия не ограничен, время также не
ограничено. Обменный характер
гравитационного взаимодействия до сих
пор остается под вопросом, так как
гипотетическая фундаментальная частица
гравитон пока не обнаружена.


2. Редукционизм и холизм.

Редукционизм (лат. гейисйо

уменьшение) определяется как

господство аналитического подхода,

направляющего мышление на поиск

простейших, далее неразложимых

элементов. Редукционизм в науке -

это стремление описать более

сложные явления языком науки,

описывающей менее сложные явления

или класс явлений (например,

сведение биологии к механике и т.п.).

Разновидностью редукционизма

является физикализм - попытка

объяснения всего многообразия мира

на языке физики. Однако здесь надо

хорошо осознать следующее. Нельзя

рассматривать жизнедеятельность

организма, сводя все к физике или

химии. Но важно знать, что законы

физики и химии справедливы и

должны выполняться и для

биологических объектов. В настоящее

время достигнуто понимание

необходимости целостного,

холистического (англ. «гкЯе целый) взгляда на мир. Холизм, или интегрэтизм можно рассматривать как противоположность редукционизма, как присущее современной науке стремление создать действительно обобщенное, интегрированное знание о природе.


24. Основные понятия и принципы ЭМКМ

Главная исходная идея ЭМКМ - это
естественнонаучный материализм, а
ее ядро - теория электромагнитного
поля. ЭМКМ базировалась на
следующих идеях: Непрерывность
материи (континуальность),

Материальность электромагнитного
поля, Неразрывность материи и
движения, Связь пространства и
времени как между собой, так и с
движущейся материей. Материя и
движение. Материя существует в двух
видах; вещество и поле. Они строго
разделены и их превращение друг в
друга невозможно. Главным является
поле, а значит основным свойством
материи является непрерывность
(континуальность) в противовес
дискретности. Пространство и время.
В первоначальной ЭМКМ абсолютное
и пустое пространство (как в МКМ)
было заполнено мировым эфиром.
Электромагнитное поле

представлялось как колебания эфира.
С неподвижным эфиром пытались
связать абсолютную систему отсчета,
самую простую, самую лучшую.
Взаимодействие. В период

становления и развития ЭМКМ физика знала два взаимодействия гравитационное и электромагнитное. В рамках ЭМКМ А. Эйнштейном была предпринята попытка разработать единую теорию гравитационного и электромагнитного взаимодействия. После создания ОТО ученый до конца своей жизни работал над созданием единой теории поля - труд, непосильный для одного человека. Вскоре на смену ЭМКМ пришла новая - квантово-полевая картина Мира, объединившая дискретность МКМ и непрерывность ЭМКМ.


3. Этапы (стадии) познания природы.

На первой стадии

сформировались общие

синкретические, т.е. нерасчлененные,

не детализированные представления

об окружающем мире как о чем-то

целом. Именно тогда появилась

натурфилософия (философия

Природы), содержавшая идеи и

догадки, ставшие в 13-15 столетиях

зачатками естественных наук. В

натурфилософии господствовали

методы наблюдения, но не

эксперимента, догадки, но не точные

выводы. Тем не менее, ее роль в

общем ходе познания Природы очень

важна. Именно на этом этапе

возникли представления о мире как

развивающемся из хаоса,

эволюционирующем. Вторая стадия -

аналитическая характерна для 15-18

веков. На этой стадии происходило

мысленное расчленение и выделение

частностей,приведшее к

возникновению и развитию физики,

химии и биологии, а также целого

ряда других наук (наряду с издавна

существовавшей астрономией).

Накопленные с тех пор и до

настоящего времени знания в

изучении Природы появились как раз

на втором этапе. Рассмотрим же

основные особенности аналитической

стадии познания. 1. Дифференциация

естественных наук. Главная

особенность аналитической стадии -

тенденция к дальнейшей непрерывной

дифференциации естественных наук.

Эта тенденция остается и сегодня еще

очень действенной. 2. Преобладание

эмпирических знаний. Для

аналитической стадии характерно

явное преобладание эмпирических

знаний над теоретическими. 3.

Приоритеты «предметов» над

«процессами». Важной особенностью

аналитической стадии является

опережающее, преимущественное

исследование предметов Природы по

отношению к изучению процессов в

Природе. 4. «Статичность» Природы.

Эта особенность аналитического

периода развития естествознания

состоит в том, что сама Природа

вплоть до середины 19-го века

рассматривалась неизменной,

окостенелой, вне эволюции. Третья

стадия - синтетическая. Постепенно, в

-течение 19-20 Вв. стало происходить

воссоздание целостной картины

Природы на основе ранее познанных

частностей, т.е. наступила третья, так

называемая синтетическая стадия. В

настоящее время пришла пора

обосновать принципиальную

целостность всего естествознания.

Важно ответить на вопрос: почему

именно физика, химия и биология (а

также психология) стали основными и

как бы самостоятельными разделами

науки о Природе, т.е. начинает

осуществляться необходимая

заключительная (четвертая)

интегрально - дифференциальная стадия, на которой рождается действительно единая наука о природе.

4. Четыре глобальных революций.

Первой глобальной

естественнонаучной революцией,

преобразовавшей астрономию,

космологию и физику, было создание

последовательного учения о

геоцентрической системе мира.

Начало этому учению положил еще

древнегреческий ученый

Анаксимандр, создавший в Б-м в. до

н.э. довольно стройную систему

кольцевых мироустроений. Однако

последовательная геоцентрическая

система была разработана в 4-м в. до

н.э. величайшим ученым и философом

древности Аристотелем, а затем, в 1-

м в. математически обоснована

Птолемеем. Геоцентрическую систему

мира обычно называют системой

Птолемея, а естественнонауч. револ. -

аристотелевской. Вторая глобальная

естественнонаучная революция

представляла собой переход от

геоцентризма к гелиоцентризму, а от

него к полицентризму, т.е. учению о

множественности звездных миров. Это

был переход от частного учения о

непосредственно наблюдаемой

солнечной планетной системе к

общему учению о потенциально

бесконечном иерархическом звездном

мире, с действующим в нем законом

всемирного тяготения Ньютона. Эта

революция произошла в эпоху

Возрождения, на рубеже 15-1 6-го

веков. Третья глобальная

естественнонаучная революция

означала принципиальный отказ от

всякого центризма, отрицание

наличия какого-либо центра у

Вселенной. Эта революция связана,

прежде всего, с появлением теории

относительности АЭйнштейна, т.е.

релятивистской (относительной)

теорией пространства, времени и

гравитации. Метагалактика, т.е. вся

на¬

ша астрономическая наблюдаемая

Вселенная как целое, стала

описываться однородной и

изотропной безграничной

релятивистской космологической

моделью. Четвертая глобальная

естественнонаучная революция

предполагает некий синтез общей

относительности с квантовыми

(дискретными) представлениями о

строении материи в единую

физическую теорию наподобие уже

создаваемой в наше время единой

теории всех фундаментальных

физических взаимодействий:

гравитационного, электромагнитного, слабого и сильного. Эта революция фактически еще не осуществлена. Но многие исследователи считают, что недалеко то время, когда о ней будут говорить как о свершившемся факте.

5.натурфилооофия и ее место а развитии естествознания.

Характеризовалась чисто умозаключительным толкованием природного мира,рассматриваемого в целостности.Философия в таком толковании- царица наук или наука наук.Н.понимания природы содержала моного вымышленного фантастического.появление Н.в интеллектуальной историичеловечества объясняетсяследующим рядом неизб. Обстоятельств:

1)попытки целостного охвата окр. Действительности были единственным и оправданным способом человеческого познания;

2)вплоть до 19-го столетия отсутствовали многие формы,отрасли естествознания.(сущ-ла лишь механика,математика,астрономия,физика).Биология.химия и тд наход. На стадии развитияН. ,строя общюу картину мира,стремилась заменить собой отсутствующие естественные науки.

3)отрывочному знанию об объектах,явлениях природы.котороедавало тогдашнее естествознание Н. противопоставляла свои умозрительные представления..не известные науке факты заменялись фантастическими,вымышленными причинами и связями.

Однако когда были познаны действительные причины явления и раскрыты их реальные связи между собой,существование Н. потеряло всякое историческое оправдание .вместе с уходом Н. сама философия обреласвой предмет(как и остальные различные отрасли естествознания) ,однако связь между ф-ей и естеств-ем есть до сих пор


28.Основные понятия и принципы КПКМ

Как и все предшествующие картины
Мира, КПКМ представляет собой процесс дальнейшего развития и углубления наших знаний о сущности физических явлений. Процесс становления и развития
КПКМ продолжается и прошел уже ряд стадий, в частности: 1) утверждение корпусхулярно-волновых представлений о материи; 2) изменение методологии познания и отношения к физической реальности; Пространство и время. Появилось новое пространство-время как
абсолютная характеристика

четырехмерного Мира (пространственно- временного континуума Минковского). И
новая величина - пространственно-
временной интервал стал оставаться
неизменным (инвариантным) при
переходе от одной системы отсчета к
другой. Причинность. В КПКМ, в
соответствии соотношением

неопределенностей они не могут применяться независимо друг от друга, они дополняют друг друга. Таким образом, пространство, время и причинность оказались относительными и зависимыми друг от друга.


10.Жизнь и космические циклы.

Изменение в морфологии жмвых существ соотносимы с так называемымкритическими периодамигеологическкой истории планеты,движущиен пружины еоторых выходят которых выходят за пределы только земных явлений.интенсивность эволюционно-органических процессов связана с активностью биосферы,с космичностью ее вещества .Причины лежат вне планеты. Космические воздействия слогаются из:-гравитационных,т.е .изменение орбит земли и солнца под воздействием других планет и галактик;-карпускулярных;являются причиной коротко-периодических климатических ритмов с различной длительностью.орбитальные климатические ритмы-это рабочие хронометры биосферы. Становление и развитие живого вещества в биосфере(человек) полность юподченяется этому космическому ритму с его фазами.ритм наступает вкачестве основного закона природы,общества. Наличие циклических процессов в явлениях жизни позволяет выдвинуть предположение о существовании циклических закономерностей времени. Пространставо имеет энантиоморфную(право-левую) природу.Л.Пастер предполагал,что ассиметрия (хиральность) жизни обусловлена космической ассиметрией или неким космическим фактором. Этой идеи придерживался Вернадский.указывая на право-левый характер налактически хспералей и на право-левую природу космического вакуума.Человек-как биосоциальное сущ-во фиксирует в себе многообразие ритмов , но победждают боее мощные. Вне конкупенции стоит Солнце как колебательный источник энергию,влияющий на все живое на земле. Космическое влияние следует рассматриывать в синтезе с внутренней цикличностью биологической и социальной жизни.


13.Первое начало термодинамики.

Опираясь на работы Джоуля и Майера,

Клаузнус впервые высказал мысль,

сформировавшуюся впоследствии в

первое начало термодинамики. Он сделал вывод, что всякое тело имеет

внутреннюю энергию и . Клаузиус назвал ее теплом, содержащимся в теле, в отличие от "тепла О., сообщенного тепу".

Внутреннюю энергию можно увеличить двумя эквивалектными способами: проведя над телом механическую работу А, или сообщая ему количество теплоты д. -Ц=0+А В 1860 г. У. Томсон окончательно заменив устаревший термин "сила" термином "энергия", записывает первое начало термодинамики следующей формулировке: количество теплоты, сообщенное газу, идет на увеличение внутренней энергии газа и совершение газом внешней работы. <}= * и+А Для бесконечно малых изменений имеем й<2=сШ+с1А Первое начало термодинамики, или закон сохранения энергии, утверждает баланс энергии и работы. Его роль можно сравнить с ролью своеобразного «бухгалтера» при взаимопревращения различных видов энергии друг в друга.

15. Энтропия. Вероятностная трактовка.

Макроскопическое и

микроскопическое описание объектов
природы. Различные объекты и
явления природы (системы) могут
быть описаны как на микро-, так и на
макроуровне, на основе их
микрососгояния или макросостояния
Сами понятия микро- и макро-
отражают в какой-то степени наши
представления о размерах объектов
природы. Макросостояние. Состояние
макроскопического тела (системы),
заданное с помощью

макропараметров (параметров,

которые могут быть измерены
макроприборами - давления,
температуры, объемом и другими
макроскопическими величинами,

характеризующими систему в целом),
называют иакросостоянием.

Микросостояние. Состояние

макроскопического тела,

охарактеризованное настолько

подробно, что заданы состояния всех
образующих тело молекул,

называется микросостоянием.

Термодинамика, как уже говорилось,
рассматривает тепловые процессы в
системах на макроскопическом
уровне, оперируя макропараметрами:
температура, теплота, давление,
объем. Статистическая физика, или
молекулярно-кинетическая теория
рассматривает тепловые явления на
микроуровне - с точки зрения
движения молекул - их скорости,
кинетической энергии.

Термодинамика, опираясь на понятие энтропии, четко различает обратимые и необратимые процессы. Способна ли не это статистическая физика? Другими словами, существует ли для микросостояния понятие аналогичное энтропии? Утвердительно ответить на этот вопрос позволили работы великого австрийского физика Людвига Больцмана, в которых отличие обратимых процессов от необратимых было сведено с макроскопического уровня на микроскопический.


32.3согласующий взаимосвязи между элементами Вселенной (Универсума), в своей расширенной трактовке он может быть распространен на живые системы, на социальные системы. Так, с появлением жизни возникает принцип отбора, основанный на стремлении живого сохранить свой гомеостаз, т.е. целостность и равновесие, как самого организма, так и популяции. Принцип Ле Шателье, таким образом, связан с глубокими основами мироздания.


19.Проблема тепловой смерти Вселенной и флуктуационная гипотеза Больцмана.

Согласно второму началу ТД все
физические процессы протекают в
направлении передачи тепла от более
горячих тел к менее горячим, а это
означает, что медленно, но верно
идет процесс выравнивания
температуры во Вселенной.
Следовательно, в будущем ожидается
исчезновение температурных

различий и превращение всей
мировой энергии в тепловую,
равномерно распределенную во
Вселенной. Вывод Клаузиуса был
следующим: 1 Энергия мира
постоянна. 23нтропия мира

стремится к максимуму. Таким
образом, тепловая смерть Вселенной
означает полное прекращение всех
физических процессов вследствие
перехода Вселенной в равновесное
состояние с максимальной энтропией.
Флуктуации. Проблему будущего
развития Вселенной пытался
разрешить Л. Больцман. Он так же
считал Вселенную замкнутой
изолированной системой, однако
применил к ней понятия флуктуации.
Под флуктуацией физической
величины понимается отклонение
истинного значения величины от ее
среднего значения, обусловленное
хаотическим тепловым движением
частиц системы. Больцман

рассматривал видимую часть Вселенной как небольшую область бесконечной Вселенной. Для такой области допустимы флуюуационные отклонения от равновесия, благодаря чему в целом исчезает необратимая эволюция Вселенной к хаосу и тепловой смерти.


23.Основные идеи общей теории относительности.

В 1916 г. Эйниггейн опубликовал
общую теорию относительности
(ОТО), над которой работал в течение
10 лет. ОТО обобщила СТО на
ускоренные, т.е. неинерциальные
системы. Основные принципы ОТО
сводятся к следующему:

1 .ограничение применимости

принципа постоянства скорости света
областями, где гравитационными
силами можно пренебречь; (там, где
гравитация велика, скорость света
замедляется); 2.распроогранение

принципа относительности на все
движущиеся системы (а не только на
инерциальные). Из ОТО был получен
ряд важных выводов: 1.Свойства
пространства-времени зависят от
движущейся материи. 2Луч света,
обладающий инертной, а,

следовательно, и гравитационной массой, должен искривляться в поле тяготения. В частности, такое искривление должен испытывать луч, проходящий возле Солнца. Этот эффект, как писал Эйнштейн, можно обнаружить при наблюдении положения звезд во время солнечного затмения.


30. Структурные уровни материиХарактерной чертой материи является ее структура, поэтому одной из важнейших задач естествознания является исследование этой структуры. В настоящее время принято, что наиболее естественным и наглядным признаком структуры материи являются характерный размер объекта на данном уровне и его масса. В соответствии с этими представлениями выделяются следующие уровни:

Уровни

Условные границы


Размер, м

Масса, кг

Микромир

r<=10-8

m <= 1010

Макромир

r ~ 10-8 - 107

m ~10-10 – 1020

Мегамир

r >107

m > 1020

Понятие «микромир» охватывает фундаментальные и элементарные частицы ядра атомы и молекулы. Макромир представлен макромолекулами веществами в различных агрегатных состояниях живыми организмами начиная с элементарное единицей живого – клетки человеком и продуктами его деятельности т.е. макротелами. Наиболее крупные объекты (планеты звезды галактики и их скопления образуют мегамир. Важно сознавать что жестких границ между этими мирами нет а речь идет лишь о различных уровнях рассмотрения материи.


32. Молекулы и реакционная способность веществ.Молекула – наименьшая структурная единица химического соединения обладающая его главными химическими свойствами. Молекулы простых веществ состоят из одинаковых атомов сложных – из разных атомов. Инертные газы (гелий неон аргон криптон ксенон радон) находятся в одноатомной состоянии. Существует большое количество соединений молекулы которых состоят из многих тысяч атомов (искусственные полимеры белки целлюлоза). Такие молекулы называются макромолекулами. Как известно химия изучает процессы превращения молекул при взаимодействиях и при воздействии на них внешних факторов (теплоты света электрического тока магнитного поля) во время которых образуются новые химические связи. Под химической связью понимается результат взаимодействия между атомами выражающийся в создании определенной конфигурации атомов отличающих один тип молекулы от другого.В молекуле выделяют два основных типа типа связей: ионную и ковалентную (см. рис. 3а и 3б) а также водородную.При ионной связи один атом отдает другому один или несколько электронов и так каждый атом становится обладателем стабильного числа электронов. (Например у атома хлора для стабильности недостает одного электрона а у атома натрия во внешней оболочке - только один электрон. Его принимает атом хлора и тогда у натрия протонов становится больше чем электронов. Атомы натрия и хлора превратившись в положительно и отрицательно заряженные ионы притягиваются друг к другу и образуют поваренную соль).При ковалентной связи двух атомов возникает обобществленная пара электронов по одному от каждого атома (пример – молекула водорода). Оба атома притягивают эту пару электронов с одинаковой силой и электроны (или электронное облако) находятся большее время между ними. Если ковалентная связь образуется между атомами разных элементов то электронное облако оказывается смещенным т.е. большее время находится ближе к более притягивающему атому. Такую связь называют полярной или электрически несимметричной (в последнем случае одна приближается к ионной).Водородная связь названа так из-за атома водорода который соединен ковалентной связью с другим атомом (например кислорода или азота) так что положительной оказывается водородная часть молекулы. Этот частично положительный водородный «край» притягивается третьим отрицательно заряженным атомом (опять же кислорода или азота). Эта связь слабее чем две предыдущие но широко распространена в живой материи. Практически можно сказать что на ней держится мир живого.Силы взаимодействия между атомами являются короткодействующими (радиус действия r ~10-9 м размер атома ~ 10-10м). Причем одновременно действуют как силы притяжения так и

35.Солнечная система

Планеты Земной группы. Планеты Земной группы сравнительно невелики медленно вращаются вокруг своих осей (сутки на Меркурии длятся около 60 земных суток на Венере - 243 дня). Ось вращения Венеры наклонена в другую сторону и вращается Венера в направлении обратном ее движению вокруг Солнца. У этих планет мало спутников (у Меркурия и Венеры нет у Земли - один у Марса - два совсем небольших). Планеты Земной
группы отделены от планет-гигантов
поясом астероидов - малых планет. Самая крупная из них - Церера. Планеты- гиганты. Планеты-гиганты располагаются за орбитой Марса. Это Юпитер Сатурн Уран и Нептун Самый легкий гигант - Уран - в 14 5 раза массивнее Земли. Их
особенность - большие размеры и масса. Например радиус Юпитера в 11 раз больше земного а масса в 318 раз
больше земной. У планет-гигантов нет
твердой поверхности. Газы их обширных атмосфер уплотняясь с приближением к центру постепенно переходят в жидкое состояние. Эти планеты быстро совершают один оборот вокруг своей оси (10-18 часов). Малые планеты и кометы. Между орбитами Юпитера и Сатурна
проходят орбиты тысяч небольших и
немассивныхтел именуемых

астероидами. Эти тела называемые
также малыми планетами не имеют
правильной формы и по химическому
составу близки к планетам земной
группы. Орбиты астероидов имеют
различные утлы с плоскостью эклиптики их орбиты заметно вытянуты. Все известные астероиды вращаются вокруг Солнца в прямом направлении. Солнце центральное тало солнечной системы представляет собой раскаленный плазменный шар; Солнце - ближайшая к Земле звезда. Масса Солнца в 332958 раз
больше массы Земли. В Солнце
сосредоточено 99 866% массы Солнечной системы. Температура поверхности Солнца 5770 К. Направление вращения Солнца совпадает с направлением
вращения вокруг него всех его планет.
Солнечная активность. На фотосфере ~
видимой поверхности Солнца

наблюдаются темные пятна. Причина их появления - сильные магнитные поля которые замедляют движение горячих потоков от центра Солнца к его поверхности. Таким образом темные пятна - это более холодные области на фотосфере. С появлением пятен связаны и другие явления: вспышки в хромосфере сопровождающиеся различными излучениями (тепловым ультрафиолетовым рентгеновским и т.п.).


39. Возникновение Вселенной. Теория Большого Взрыва

Проблема эволюции Вселенной является
центральной в естествознании. Вопросы о
том как велик окружающий нас звездный мир
и когда он возник или был создан
интересуют людей с незапамятных времен. В
различных мифах натурфилософских
представлениях до нас дошли идеи о
бесконечном пространстве и времени.
Действительно утверждения о том что мир
возник из какого-то первичного хаоса или
был сотворен в некоторый момент времени
неявно предполагают что Хаос и Творец
существовали еще «до того» а за границами
мира как бы далеко они ни располагались
всегда есть что-то еще по крайней мере
пустота. Принципиально иная концепция
возникла в 20-х годах 20-го века.
Основываясь на созданной незадолго до того
общей теории относительности

ленинградский физик А.А. Фридман пришел к выводу что в силу каких-то пока не ясных причин Вселенная внезапно возникла в очень малом практически точечном объеме чудовищной плотности и температуры (так называемой сингулярности) и стала стремительно расширяться. Размеры «зародыша» Вселенной сопоставляют с размерами атомного ядра т.е. 10 м. Ученик Фридмана Дж. Гамов рассчитал в конце сороковых годов модель горячей взрывающейся Вселенной положив начало так называемой теории "Большого взрыва". Широкое распространение и внедрение эта теория получила с середины 1960-х годов


46. Специфика и системность живого

Вопрос о сущности жизни до сих пор
является одним из центральных вопросовестествознания несмотря на то чтодискуссии о том что такое жизньотражаются различные точки зрения. Всеисследователи признают одно общеенеотъемлемое свойство живого - еесистемный характер или системность.Таким образом живой целостнойсистеме присущи следующие качества:1 множественность элементов наличие
связей между элементами и с
окружающей средой 1согласованная
организация взаимоотношений элементовкак в пространстве так и во времени направленное на осуществление функцийсистемы. Определение жизни. Жизнь -
это высшая из природных форм движенияматерии онхарактеризуется

самообновлением саморегуляцией и
самовоспроизведение разноуровневых
открытых систем вещественную основу которых составляют белки нуклеиновые кислоты и фосфорорганические

соединения.


47.Уровни организации живых систем

Каждая живая система состоит из единиц
подчиненных ей уровней организации и
является единицей входящей в состав
живой системы которой она подчинена.
1. Молекулярный1 уровень. Основу всех
животных растений и вирусов
составляют 20 аминокислот и 4
одинаковых оснований входящих в
состав молекул нуклеиновых кислот. У
всех организмов биологическая энергия
запасается в виде богатой энергией
аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ).
2.Клеточный уровень. Клетка является
основной самостоятельно

функционирующей элементарной

биологической единицей характерной
для всех живых организмов. У всех
организмов только на клеточном уровне
возможны биосинтез и реализация
наследственной информации. 3.Тканевый
уровень. Совокупность клеток с
одинаковым типом организации
составляет ткань. Тканевый уровень
возник вместе с появлением
многоклеточных животных и растений
имеющих различающиеся между собой
ткани. ^.Органный уровень. Совместно
функционирующие клетки относящиеся к
разным тканям составляют органы.
Б.Организменный уровень. Разнообразие
организмов относящихся к разным
видам а также в пределах одного вида
объясняется не разнообразием

дискретных единиц низшего порядка
(клеток тканей органов) а усложнением
их комбинаций обеспечивающих
качественные особенности организмов.
б.Популяционнно-видовой уровень.

Совокупность организмов одного вида
населяющих определенную территорию
составляет популяцию. 7Биоценотический
уровень. Биогеоценозы - исторически
сложившиеся устойчивые сообщества
популяций различных видов связанных
между собой и окружающей средой
обменом веществ энергии и информации.
8. Биосферный уровень. Совокупность
биогеоценозов составляют: биосферу и
обуславливают все процессы

протекающие в ней.


44. Общая теория химической
эволюции и биогенеза
А.П. Руденко сформулировал и основной
закон химической эволюции: с
наибольшей скоростью и вероятностью
образуются те пути эволюционных
изменений катализатора на которых
происходит максимальное увеличение его
абсолютной активности. Саморазвитие
самоорганизация систем может

происходить только за счет постоянного
притока энергии источником которой
является основная т.е. оазисная реакция.
Из этого следует что максимальные
эволюционные преимущества получают
каталитические системы развивающиеся
на базе экзотермических реакций.
Временной период химической эволюции.
На ранних стадиях химической эволюции
мира катализ отсутствовал. Первые
проявления катализа начинаются при
понижении температуры до 5000° К и
ниже и образовании первичных твердых
тел. Полагают также что когда период
химической подготовки т.е. период
интенсивных и разнообразных

химических превращений сменился
периодом биологической эволюции
химическая эволюция как бы застыла.
Прикладное значение эволюционной
химии. Эволюционная химия не только
помогает раскрыть механизм биогенеза
но и позволяет разработать новое
управление химическими процессами
предполагающее применение принципов
синтеза себе подобных молекул и
создание новых мощных катализаторов в
том числе биокатализаторов - ферментов
а это в свою очередь является залогом
решения задач по созданию
малоотходных безотходных и

энергосберегающих промышленных

процессов.


58.1эволюционировать даже в пробирке. Условия для эволюции таких организмов наблюдаются при кристаллизации глины. Эти предположения основаны в частности    на  том что при кристаллизации глин каждый новый слой кристаллов выстраивается в соответствии с особенностями предыдущего как бы получая от него информацию о строении. Это напоминает механизм репликации РНК и ДНК. Таким образом получается что химическая эволюция началась с неорганических соединений и первые биополимеры могли быть результатом автокаталитических реакций малых молекул алюмосиликатов глины.


53.Информация и энтропия.
Действительно увеличение энтропии
соответствует переходу системы из болееупорядоченного в менее упорядоченное состояние. Такой переход сопровождается уменьшением информации содержащейся в структуре системы. Беспорядок неопределенность
можно трактовать как недостаток информации. В свою очередь возрастание количества информации уменьшает
неопределенность. Вспомним физический смысл энтропии. Все процессы самопроизвольно протекающие в природе необратимы и способствуют переходу системы 8 равновесное состояние которое . всегда характеризуется тем что: а) в процессе этого перехода всегда безвозвратно выделяется некоторая энергия и для совершения полезной работы она использована быть не может; б) равновесном состоянии элементы системы характеризуются наименьшей упорядоченностью. Отсюда следует что энтропия является как мерой рассеяния энергии так и что сейчас для насглавное мерой неупорядоченности системы.


62. Проблемы антропогенеза.
Основные этапы развития «человека
разумного»

Австралопитеки - сравнительно крупные около 20-65 кг массой 100-150 см ростом ходили на коротких ногах при выпрямленном положении тела масса мозга - 450-550 г. Это были обитатели открытых пространств. Свободные руки служили для нападения и защиты. Австралопитеки широко использовали как
ударные орудия палки камни кости
копытных и т.д. Род Ногтю появившийся
на Земле продолжал претерпевать
эволюционные изменения. В настоящее
время известны несколько переходных
форм. 1. Человек умелый (Нолю НаЬШз). - 2 млн. лет назад. 2. Архактропы (Нота егекшз) - 2 млн. лет назад -140 тыс. лет
назад. 3. Палеоантропы (Ното
Меагк3егйта1епя5 неандертальцы) - от 250 до 40-25 тыс. лет назад. Последние
исследования показывают что

неандертальцы - неоднородная группа. Интересно что более древние по возрасту находки неандертальцев морфологически (т.е. по форме) более прогрессивны чем более поздние формы. Поэтому нельзя воображать себе эволюцию как ствол неукротимо тянущийся к некой вершине — эволюция больше похожа на гигантский кустарник покрывающий огромное поле и состоящий из множества более мелких но тоже очсть сложных кустов.


58.Гипотеза Опарина-Холдейна. В 1923 г. появилась знаменитая гипотеза Опарина сводившаяся к следующему: первые сложные углеводороды могли возникать в океане из более простых соединений постепенно накапливаться и проводить к возникновению «первичного бульона». Эта гипотеза быстро приобрела вес теории. Надо сказать что последующие экспериментальные исследования свидетельствовали о правомерности таких предположений. Так в 1953 г. С. Миллер смоделировав предполагаемые условия древней Земли (высокая температура ультрафиолетовая радиация электрические разряды) синтезировал в лабораторных условиях 15 аминокислот входящих в состав живого некоторые простые сахара (рибоза). Позднее были синтезированы простые нуклеиновые кислоты (Орджел). В настоящее время синтезированы все 20 аминокислот составляющих основу жизни.Опарин предполагал что решающая роль в превращении неживого в живое принадлежит белкам. Белки способны образовывать гидрофильные комплексы: молекулы воды образуют вокруг них оболочку. Эти комплексы могут обособляться от водной фазы и образовывать так называемые коацерваты (<лат. сгусток куча) с липидной оболочкой из которой затем могли образоваться примитивные клетки. Существенный недостаток этой гипотезы – она не опирается на современную молекулярную биологию. Это вполне объяснимо поскольку механизм передачи наследственных признаков и роль ДНК стали известны сравнительно недавно.(Английский ученый Холдейн (Кембриджский университет) в 1929 г. опубликовал свою гипотезу согласно которой   живое также появилось на Земле в результате химических процессов в богатой диоксидом углерода атмосфере Земли   и первые живые существа были возможно «огромными молекулами». Он не упоминал ни о гидрофильных комплексах ни о коацерватах но его имя часто упоминается рядом с именем Опарина а гипотеза получила название гипотезы Опарина-Холдейна.) Решающую роль в возникновении жизни впоследствии отводили появлению механизма репликации молекулы ДНК. Действительно любая сколь угодно сложная комбинация аминокислот и других сложных органических соединений – это еще не жизнь. Ведь важнейшее свойство жизни – ее способность к самовоспроизведению. Проблема здесь в том что сама по себе ДНК «беспомощна» она может функционировать только при наличии белков-ферментов (например молекула ДНК-полимеразы «расплетающая» молекулу ДНК подготавливая ее к репликации). Остается открытым вопрос как самопроизвольно могли возникнуть такие сложнейшие «машины» как пра-ДНК и нужный для ее функционирования сложный комплекс белков-ферментов.В последнее время   разрабатывается идея возникновения жизни на основе РНК т.е. первыми организмами могли быть РНК которые как показывают опыты могут

71.Лимитирующие факторы.

В 1840 г. химик - органик Ю. Либих (1803-1873) выдвинул теорию минерального питания растений в которой утверждается что развитие растений зависит не только от тех химических элементов или веществ (факторов) которые присутствуют в достаточном для организма количестве но и от тех которых не хватает. Например избыток воды или азота не заменяет недостатка бора или железа которые обычно присутствуют в почве в малых количествах. Либих сформулировал «закон минимума» (называемый также «законом Либиха») согласно которому необходимо увеличивать содержание в почве минерального вещества находящегося в минимальном количестве. Разумеется закон Либиха справедлив не только для растений.

Спустя 70 лет американский ученый В.Шелфорд доказал что не только вещество или какой-либо другой фактор (например температура давление и т.п.) присутствующее в минимуме может определять урожай или жизнеспособность организма но и избыток какого-то элемента может приводить к нежелательным последствиям. Например многие животные и растения могут поддерживать жизнедеятельность лишь в некотором узком диапазоне рн. Согласно В. Шел форду факторы присутствующие как в избытке так и в недостатке по отношению к оптимальным требованиям организма называются лимитирующими а соответствующее правило получило название «закона лимитирующего фактора» или «закона толерантности» (толерантность = терпимость).


76 Симметрия и асимметрия живого

Современное естествознание пришло еще к одному важному открытию связанному с симметрией и касающемуся отличия
живого от неживого- Дело в том что
«живые» молекулы т.е. молекулы
органических веществ составляющих
живые организмы и полученные в ходе
жизнедеятельности отличаются от
«неживых» т.е. полученных

искусственно отличаются зеркальной
симметрией. Неживые молекулы могут
быть как зеркально симметричны так и зеркально асимметричны как например левая и правая перчатка. Это свойства зеркальной асимметрии молекул называется киральностью или

хиральностью (греч.спе!го5 - рука).
Неживые киральные молекулы

встречаются в Природе как в «левом» так и в «правом» варианте т.е. они кирально нечистые. «Живые» молекулы могут быть только одной ориентации - «левой» или
«правой» т.е. здесь говорят о киральноЙчистоте живого. Например молекула ДНК как известно имеет вид спирали и эта спираль всегда правая. У глюкозы
образующейся в организме
правовращающая форма у фруктозы -
левовращающая. Следовательно

важнейшая способность живых
организмов - создавать кирально чистые молекулы. По современным

представлениям именно киральность молекул определяет биохимическую границу между живым и неживым.

77. Нарушение симметрии как
источник самоорганизации

Взаимосвязь симметрии и асимметрии
рассматривается современной наукой в
различных аспектах охватывающих
саморазвитие материи на всех ее
структурных уровнях. Так современное
синергегичеосое видение эволюции
Вселенной основано на идее о т.н.
спонтанном нарушении симметрии
исходного вакуума. Под исходным
вакуумом понимают состояние материидо большого Взрыва когда вся материябыла представлена физическим
вакуумом. В настоящее время считается что истинный физический вакуум - этосостояние материи с наименьшейэнергией. Идея спонтанного нарушениясимметрии исходного вакуума означаетотход от общепринятого представления о
вакууме как о состоянии в котором
значение энергии всех физических полейравно нулю. Здесь признается
возможность существования состояний снаименьшей энергией при отличном отнуля значении некоторых физическихполей и возникает представление осуществовании вакуумных конденсатов -состояний с отличным от нуля средним
значением энергии. Спонтанное
нарушение симметрии означает что приопределенных макроусловиях

фундаментальные симметрии

оказываются в состоянии неустойчивости а платой за устойчивое состояние является асимметричность вакуума. (Для такого вакуума введен термин «ложный вакуум»).

Страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8