Контрольная работа по "Естествознанию"

В противовес эпигенетикам в среде эмбриологов возникла теория преформизма. Согласно этой теории в яйце существуют материальные структуры, определяющие развитие зародыша и являющиеся носителями всех признаков организма (гены, согласно современной терминологии). Их этой теории развилась современная генетика [2, с.31].

По-своему идея эволюции органического мира развивалась  в теории катастроф. Французский  биолог Жорж Кювье (1769-1832) писал: “Жизнь не раз потрясала на нашей земле страшными событиями. Бесчисленные живые существа становились жертвой катастроф: одни, обитатели суши, были поглощаемы потопами, другие, населявшие недра вод, оказывались на суше вместе с внезапно приподнятым дном моря, сами их расы навеки исчезали, оставив на свете лишь немногие остатки, едва различимые для натуралистов”.

Теория катастроф (катастрофизм) исходит из представлений о единстве геологических и биологических  аспектов эволюции. В теории катастроф  прогресс органических форм объясняется через признание неизменяемости отдельных биологических видов.

Главным и наиболее авторитетным противником теории Кювье был  французский зоолог Жоффруа Сент-Илер (1772 – 1844). Он считал основой основ  то, что природа управляется естественными законами. Главной проблемой биологии является познание причин единства органического мира. Сент-Илер использовал для своих исследований сравнительно-анатомический метод. Он выяснил, что все животные организмы, как вымершие, так и ныне живущие. организованы по единому плану, бесконечно варьирующему в деталях. То есть они состоят из одних и тех же органов, одинаковым образом расположенных и выполняющих сходные функции. Он выяснил, что развитие органов у животных имеет медленный поэтапный характер. При этом изменения в их строении вызываются воздействиями условий существования видов. В своих исследованиях ученый доказал принцип « единства в многообразии» всего животного мира.

Против учения катастрофизма  выступили сторонники другой концепции  эволюции, которые также ориентировались преимущественно на геологическую проблематику, но исходили из представлений о тождественности современных и древних геологических процессов – концепции униформизма. Униформизм складывался под влиянием успехов классической механики, прежде всего небесной механики, галактической астрономии, представлений о бесконечности и безграничности природы в пространстве и времени. В XVIII м, первой половине XIX-го века концепцию униформизма разработали Дж. Геттон, Ч. Лайель, М.В.Ломоносов, К.Гофф и др. Эта концепция опирается на представления об однообразии и непрерывности законов природы, их неизменности на протяжении истории Земли. Геологи не наблюдают наличие переворотов и скачков в истории Земли, а отмечают суммирование мелких отклонений в течение больших периодов времени; потенциальную обратимость явлений и наличие постепенности развития [6, с.203].

Переход от представления  о трансформации видов к идее эволюции, исторического развития видов  произошел на рубеже XVIII – XIX -ого  веков.

Целая плеяда выдающихся ученых – Бюффон, Дидро, Ламетри, Эразм Дарвин в большей или меньшей степени приближались к историческому взгляду на живую природу, высказывая отдельные эволюционные предположения.

Первая попытка построения целостной концепции развития органического мира была предпринята французским естествоиспытателем Ж-Б.Ламарком (1744-1829).

Согласно теории Ламарка  растения и низшие животные прямо  подвергаются воздействию среды  и преобразуются. На высших животных среда действует опосредованно: перемена внешних условий – перемена возможностей – изменение привычки – активное функционирование одних органов и их развитие – потеря активности других органов и их отмирание.

Но рассуждения Ламарка  содержали ошибку, которая заключалась  в простом факте: приобретённые признаки не наследуются. В конце XIX в. немецкий биолог Август Вейсман поставил известный эксперимент – на протяжении 22 поколений отрезал хвосты подопытным мышам. И всё равно новорождённые мышата имели хвосты ничуть не короче, чем их предки.

В целом, теория Ламарка опередила свое время и была отвергнута научным сообществом. Но потом у него появилось много последователей. Неоламаркисты разных направлений составляли ударный кулак противников разработок Чарлза Дарвина [3, с.102].

4. Концепция  структурных уровней организации биотической материи и учение о биосфере

Все живые организмы, населяющие нашу планету, существуют не сами по себе, они зависят от окружающей среды и испытывают на себе ее воздействия. Это точно согласованный комплекс множества факторов окружающей среды, и приспособление к ним живых организмов обуславливает возможность существования всевозможных форм организмов и самого различного образования их жизни.[3, с.131]

Живая природа представляет собой сложно организованную, иерархичную  систему. Выделяют несколько уровней организации живой материи.

1.Молекулярный. Любая живая  система проявляется на уровне  взаимодействия биологических макромолекул: нуклеиновых кислот, полисахаридов,  а также других важных органических веществ.

2. Клеточный. Клетка - структурная и функциональная единица размножения и развития всех живых организмов, обитающих на Земле. Неклеточных форм жизни нет, а существование вирусов лишь подтверждает это правило, т.к. они могут проявлять свойства живых систем только в клетках.

3.Организменный. Организм представляет собой целостную одноклеточную или многоклеточную живую систему, способную к самостоятельному существованию. Многоклеточный организм образован совокупностью тканей и органов, специализированных для выполнения различных функций.

4.Популяционно-видовой. Под  видом понимают совокупность  особей, сходных по структурно-функциональной  организации, имеющих одинаковый  кариотип и единое происхождение  и занимающих определенный ареал  обитания, свободно скрещивающихся  между собой и дающих плодовитое потомство, характеризующихся сходным поведением и определенными взаимоотношениями с другими видами и факторами неживой природы. 
Совокупность организмов одного и того же вида, объединенная общим местом обитания, создает популяцию как систему надорганизменного порядка. В этой системе осуществляются простейшие, элементарные эволюционные преобразования.

5.Биогеоценотический. Биогеоценоз  - сообщество, совокупность организмов  разных видов и различной сложности  организации со всеми факторами  конкретной среды их обитания - компонентами атмосферы, гидросферы и литосферы.

6.Биосферный. Биосфера - самый  высокий уровень организации  жизни на нашей планете. В  ней выделяют живое вещество - совокупность всех живых организмов, неживое или косное вещество  и биокосное вещество (почва).[3, с.103]

Та часть литосферы, гидросферы и атмосферы Земли, в которой  существуют и развиваются растительные и живые организмы, называется биосферой. В ее состав входят не только растительный покров и животное население планеты, все реки и озера, водная масса океанов, но и почвенный слой, значительная часть тропосферы и самый верхний слой земной коры.

  Однако не  стоит считать, что биосфера  лишь современная живая плёнка  планеты, т.е. автономная совокупность  всех организмов, населяющих поверхность Земли и её гидросферу и проникающих в той или иной мере в приповерхностные зоны атмосферы и литосферы.  Биосфера сложным образом соотносится с тремя другими геосферами Земли. Таким образом, биосфера - это открытая система, существующая, вероятно, столь же долго, как и сама Земля. Биосфера непрерывно функционирует только в силу своей неразрывной связи с другими геосферами нашей планеты.

Живые организмы  без пропусков заполняют всю  поверхность планеты. Вся совокупность живых организмов обитавших и обитающих на земле, играет огромную роль в ее геологической эволюции, а также во всех современных физических и химических процессах, протекающих на земной поверхности и в водной толще океанов.

В процессе эволюции биосферы между живыми организмами образовались определенные связи. Совокупность живых организмов: растений, микроорганизмов, животных, населяющих определенный, более или менее однородный участок поверхности Земли, называется биоценозом.

   У биосферы нет  горизонтальных границ, только вертикальные, которые могут колебаться от нескольких сот метров до нескольких километров. Верхний предел жизни биосферы ограничен интенсивной концентрацией ультрафиолетовых лучей; нижний — высокой температурой земных недр (свыше 100`С). Крайних пределов ее достигают только низшие организмы-бактерии [2, с.31].

 

 

Заключение

Работа живого вещества в биосфере достаточно многообразна. Живые системы - открытые системы, они постоянно обмениваются веществами и энергией со средой. Для них характерна отрицательная энтропия (увеличение упорядоченности), увеличивающаяся в процессе органической эволюции. В живых системах очень ярко проявляется способность к самоорганизации материи.

Современная молекулярная биология показала поразительное единство живой материи на всех уровнях ее развития - от простейшего микроорганизма до высшего млекопитающего.

Системно-структурные  уровни организации многообразных  форм живого достаточно многочисленны. Среди них: молекулярный, клеточный, тканевой, органный, онтогенетический, популяционный, видовой, биогеоценотический, биосферный. Могут быть выделены и другие уровни.

Но во всем таком  многообразии уровней должны быть выделены некоторые основные уровни. Критерием  выделения основных уровней должно быть выступают специфические дискретные структуры и фундаментальные биологические взаимодействия. На основании таких критериев достаточно четко выделяются уровни организации живых систем:

молекулярно-генетический,

онтогенетический,

популяционно-видовой,

биосферный (биогеоценотический) уровни организации живого.

Таким образом, молекулярно-генетический, онтогенетический, популяционно-видовой и биоценотический  уровни - четыре основных уровня организации  жизни на Земле.

 

 

Вопрос 4. Космологические концепции происхождения и эволюции Вселенной

Вселенную в  целом изучает наука, называемая космологией. Выводы космологии называются моделями происхождения и развития Вселенной, или космологическими моделями. [6,110]

Современный этап в становлении и развитии  космологического знания относится к ХХ веку, когда советский ученый А.А. Фридман (1888-1925) математически доказал идею саморазвивающейся Вселенной. Работа А.А. Фридмана в корне изменила основоположения прежнего научного мировоззрения. По его утверждению, космологические начальные условия образования Вселенной были сингулярными.

Разъясняя характер эволюции Вселенной, расширяющейся  начиная с сингулярного состояния, Фридман особо выделял два  случая: а) радиус кривизны Вселенной  с течением времени постоянно  возрастает, начиная с нулевого значения; б) радиус кривизны меняется периодически: Вселенная сжимается в точку (в ничто, сингулярное состояние), затем снова из точки, доводит свой радиус до некоторого значения, далее опять, уменьшая радиус своей кривизны, обращается в точку, и т.д.[6,112]

Дальнейшие  достижения науки расширяли возможности  в познании окружающего человека мира. Предпринимались новые попытки  объяснить, с чего же все началось. Жорж Леметр был первым, кто поставил вопрос о происхождении наблюдаемой  крупномасштабной структуры Вселенной. Им была выдвинута концепция «Большого Взрыва», так называемого «первобытного атома» и последующего превращения его осколков в звезды и галактики. Конечно, с высоты современного астрофизического знания данная концепция представляет лишь исторический интерес, но сама идея первоначального взрывоопасного движения космической материи и ее последующего эволюционного развития неотъемлемой частью вошла в современную научную картину мира. [8,219]

Принципиально новый этап в развитии современной  эволюционной космологии связан с именем американского физика Г.А. Гамова (1904-1968), благодаря которому в науку вошло понятие горячей Вселенной. Согласно предложенной им модели «начала» эволюционирующей Вселенной, «первоатом» Леметра состоял из сильно сжатых нейтронов, плотность которых достигала чудовищной величины - один кубический сантиметр первичного вещества весил миллиард тонн. В результате взрыва этого «первоатома», по мнению Г.А. Гамова, образовался своеобразный космологический котел с температурой порядка трейх миллиардов градусов, где и произошел естественный синтез химических элементов. Осколки первичного яйца - отдельные нейтроны затем распались на электроны и протоны, которые, в свою очередь, соединившись с нераспавшимися нейтронами, образовали ядра будущих атомов. Все это произошло в первые 30 минут после «Большого Взрыва».

Горячая модель представляла собой конкретную астрофизическую  гипотезу, указывающую пути опытной  проверки своих следствий. Гамов  предсказал существование в настоящее  время остатков теплового излучения первичной горячей плазмы, а его сотрудники Альфер и Герман еще в 1948 г. довольно точно рассчитали величину температуры этого остаточного излучения уже современной Вселенной. Однако Гамову и его сотрудникам не удалось дать удовлетворительное объяснение естественному образованию и распространенности тяжелых химических элементов во Вселенной, что явилось причиной скептического отношения к его теории со стороны специалистов. Как оказалось, предложенный механизм ядерного синтеза не мог обеспечить возникновение наблюдаемого ныне количества этих элементов. [8,220]

Ученые стали  искать иные физические модели «начала». В 1961 году академик Я.Б. Зельдович выдвинул альтернативную холодную модель, согласно которой первоначальная плазма состояла из смеси холодных (с температурой ниже абсолютного нуля) вырожденных частиц - протонов, электронов и нейтрино. Три года спустя астрофизики И.Д. Новиков и А.Г. Дорошкевич произвели сравнительный анализ двух противоположных моделей космологических начальных условий - горячей и холодной - и указали путь опытной проверки и выбора одной из них. Было предложено с помощью изучения спектра излучений звезд и космических радиоисточников попытаться обнаружить остатки первичного излучения. Открытие остатков первичного излучения подтверждало бы правильность горячей модели, а если таковые не существуют, то это будет свидетельствовать в пользу холодной модели.

Почти в то же время группа американских исследователей во главе с физиком Робертом Дикке, не зная об опубликованных результатах работы Гамова, Альфера и Германа, возродила, исходя из иных теоретических соображений, горячую модель Вселенной. Посредством астрофизических измерений Р. Дикке и его сотрудники нашли подтверждение существования космического теплового излучения. Это эпохальное открытие позволило получить важную, ранее недоступную информацию о начальных порах эволюции астрономической Вселенной. Зарегистрированное реликтовое излучение есть не что иное, как прямой радиорепортаж об уникальных общевселенских событиях, имевших место вскоре после «Большого Взрыва» - самого грандиозного по своим масштабам и последствиям катастрофического процесса в обозримой истории Вселенной. [6,116]