Контрольная работа по "Концепции современного естествознания"

        Первым из биологов, который ясно указал на огромную роль живых организмов в образовании земной коры, был Ж.Б.Ламарк (1744 – 1829). Он подчеркивал, что все вещества, находящиеся на поверхности земного шара и образующие его кору, сформировались благодаря деятельности живых организмов.

        Факты и положения о биосфере накапливались постепенно в связи с развитием ботаники, почвоведения, географии растений и других преимущественно биологических наук, а также геологических дисциплин. Те элементы знания, которые стали необходимыми для понимания биосферы в целом, оказались связанными с возникновением экологии, науки, которая изучает взаимоотношения организмов и окружающей среды. Биосфера является определенной природной системой, а ее существование в первую очередь выражается в круговороте энергии и веществ при участии живых организмов.

        Очень важным для понимания биосферы было установление немецким физиологом Пфефером (1845 – 1920) трех способов питания живых организмов:

автотрофное – построение организма за счет использования  веществ неорганической природы;

гетеротрофное – строение организма за счет использования  низкомолекулярных органических соединений;

миксотрофное – смешанный  тип построения организма (автотрофно-гетеротрофный).

        Биосфера (в современном понимании) – своеобразная оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами.

        Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы.

Атмосфера – наиболее легкая оболочка Земли, которая граничит с космическим пространством; через  атмосферу осуществляется обмен  вещества и энергии с космосом.

Атмосфера имеет несколько  слоев:

тропосфера – нижний слой, примыкающий к поверхности Земли (высота 9–17 км). В нем сосредоточено около 80% газового состава атмосферы и весь водяной пар;

стратосфера;

ионосфера – там “живое вещество” отсутствует.

Преобладающие элементы химического состава атмосферы: N2 (78%), O2 (21%), CO2 (0,03%).

Гидросфера – водная оболочка Земли. В следствие высокой  подвижности вода проникает повсеместно  в различные природные образования, даже наиболее чистые атмосферные воды содержат от 10 до 50 мгр/л растворимых  веществ.

Преобладающие элементы химического состава гидросферы: Na+, Mg2+, Ca2+, Cl–, S, C.         Концентрация того или иного элемента в воде еще ничего не говорит о  том, насколько он важен для растительных и животных организмов, обитающих  в ней. В этом отношении ведущая роль принадлежит N, P, Si, которые усваиваются живыми организмами. Главной особенностью океанической воды является то, что основные ионы характеризуются постоянным соотношением во всем объеме мирового океана.

Литосфера – внешняя  твердая оболочка Земли, состоящая из осадочных и магматических пород. В настоящее время земной корой принято считать верхний слой твердого тела планеты, расположенный выше сейсмической границы Мохоровичича. Поверхностный слой литосферы, в котором осуществляется взаимодействие живой материи с минеральной (неорганической), представляет собой почву. Остатки организмов после разложения переходят в гумус (плодородную часть почвы). Составными частями почвы служат минералы, органические вещества, живые организмы, вода, газы.

Преобладающие элементы химического состава литосферы: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K.

        Ведущую роль выполняет кислород, на долю которого приходится половина массы земной коры и 92% ее объема, однако кислород прочно связан с другими элементами в главных породообразующих минералах. Т.о. в количественном отношении земная кора – это “царство” кислорода, химически связанного в ходе геологического развития земной коры.

        Постепенно идея о тесной взаимосвязи между живой и неживой природой, об обратном воздействии живых организмов и их систем на окружающие их физические, химические и геологические факторы все настойчивее проникала в сознание ученых и находила реализацию в их конкретных исследованиях. Этому способствовали и перемены, произошедшие в общем подходе естествоиспытателей к изучению природы. Они все больше убеждались в том, что обособленное исследование явлений и процессов природы с позиций отдельных научных дисциплин оказывается неадекватным. Поэтому на рубеже ХIХ – ХХ вв. в науку все шире проникают идеи холистического, или целостного, подхода к изучению природы, которые в наше время сформировались в системный метод ее изучения.

      

 

Развитие учение о структуре вещества.Работы А.М.Бутлерова^*

 

 В 1861 году был произнесен доклад А.М. Бутлерова на ХХХУI съезде немецких врачей и естествоиспытателей в Шпейере. Между тем его первое выступление по теоретическим вопросам органической химии состоялось в

1858г, в Париже в  Химическом обществе. В своем  выступлении, а также в статье  о А.С. Купере ( 1859г.) А.М. Бутлеров указывает на то, что в создании теории химического строения должна сыграть роль валентность ( химическое сродство ). Здесь он впервые употребил термин «структура», высказал мысль о возможности познания строения вещества, об использовании для этих целей экспериментальных исседований.

 

Основные идеи о химическом строении были изложены А.М. Бутлеровым в1861 году в докладе «О химическом строении веществ». В нем отмечалось отставание теории от практики, указывалось  на то, что теория типов, несмотря на некоторые ее положительные стороны, имеет крупные недостатки. В докладе дано четкое определение понятия о химическом строении, рассмотрены пути установления химического строения ( способы синтеза веществ, использование различных реакций ).

 

А.М. Бутлеров утверждал, что каждому веществу соответствует одна химическая формула: она характеризует все химические свойства вещества, реально отражает порядок химической связи атомов в молекулах. В последующие годы А.М. Бутлеров и его ученики осуществили ряд экспериментальных работ с целью проверки правильности предсказаний, сделанных на основе теории химического строения. Так, были синтезированы изобутан, изобутилен, изомеры пентана, ряд спиртов и др. По значимости для науки эти работы можно сравнить с открытием предсказанных Д.И. Менднлеевым элементов ( экабор,экасилиций, экаалюминий).

 

В полном объеме теоретические  воззрения А.М. Бутлерова нашли  отражение в его учебнике «  Введение к полному изучению органической химии» ( первое издание вышло в 1864-1866г.г.), построенном на основе теории химического строения. Он считал, что молекулы – это не хаотичное скопление атомов, что атомы в молекулах соединены между собой в определенной последовательности и находятся в постоянном движении и взаимном влиянии. Изучая химические свойства вещества, можно установить последовательность соединения атомов в молекулах и выразить ее формулой.

 

А.М. Бутлеров считал, что  с помощью химических методов  анализа и синтеза вещества можно  установить химическое строение соединения и, наоборот, зная химическое строение вещества , можно предсказать его химические свойства.

 

Основные положения  теории А.М. Бутлерова.

 

Основываясь на приведенных  выше высказываниях А.М. Бутлерова, сущность теории химического строения можно выразить в следующих положениях:

 

- атомы в молекулах  располагаются не беспорядочно, они соединены друг с другом  в определенной последовательности  согласно их валентности

 

А) последовательность соединения атомов в молекуле

 

Б) углерод четырехвалентен

 

В) структурные формулы (полные)

 

Последовательность соединения атомов в молекуле

 

Г) сокращенные формулы

 

Д) виды цепей

 

- Изомерия объясняет  многообразие органических веществ.  Различному порядку взаимосвязи  атомов при одном и том же  качественном и количественном  составе молекулы отвечают, как учит теория химического строения, разные вещества. Если эта теория правильна, должны существовать два бутана, различающиеся по своему строению и свойствам. Так как в то время был известен лишь один бутан, то А.М. Бутлеров предпринял попытку синтезировать бутан другого строения. Полученное им вещество имело тот же состав

 

, но другие свойства, в частности более низкую температуру  кипения. В отличие от бутана  новое вещество получило название  « изобутан» ( греч. « изос»-  равный):

 

Рассматривая возможное  строение пентана А.М.

Бутлеров пришел к  выводу, что должны существовать три  углеводорода такого состава:

 

Все эти вещества были получены.

 

С увеличением числа  атомов углерода в молекуле число  веществ одного и того же состава  сильно возрастает. Так, согласно теории может существовать

75 углеводородов состава  , 1858 веществ с формулой и т.д.  Явление изомерии, то есть существование  разных веществ одного и того  же состава, известно давно.  Но только теория химического  строения дала ему убедительное  объяснение. Теперь мы можем сформулировать более точно, какие вещества называются изомерами.

 

- вещества, имеющие одинаковый  состав молекул ( одну и ту  же молекулярную формулу), но различное  химическое строение и обладающие  поэтому разными свойствами, называются  ИЗОМЕРАМИ.

 

Вариант 118

1.Какое понятие является  основополагающим в теории эволюции  Дарвина:

а) хромосома

б)клетка

в)биоценоз

г)естественный отбор

д) самоорганизация живой  материи

 

1-г)¹

Основной движущей силой  эволюции по Дарвину является естественный отбор. Новый этап в развитии эволюционной теории наступил в 1859 году в результате публикации основополагающей работы Чарльза Дарвина «Происхождение видов путём естественного отбора или сохранение благоприятных рас в борьбе за жизнь»

 

2.Что лежит в основе  дифференциации знания:

а) национальная обособленность учёных различных стран

б) узкая специализация  знаний

в) мировоззренческий  аспект(различия во взглядах учёных)

г) использование естественными  науками аппарата дифференциального  исчисления, разработанного Ньютоном

д) комплексный подход к решению глобальных проблем?

2- в)²

 Взаимное размежевание наук, дифференциация изоляционистского типа была ведущей тенденцией в сфере науки в плоть до XIX века, это привело к тому, что не смотря на большие успехи достигнутые наукой на пути прогрессирующей специализации, происходил рост рассогласования научных дисциплин

3. Как называется процесс,  связанный с образованием комплексов  взаимодействующих естественных  наук:

а) научная революция

б) дифференциация знания

в) визуализация

г) интеграция знания

д) абстракция?

3-г)³

Интеграционные процессы в современном естествознании характеризуются  образованием комплексов взаимодействующих  наук на основе изучения единого объекта  с привлечением методов исследования многих наук, созданием общенаучных теорий

4 как называются науки,находящиеся  на стыке нескольких традии  ционных наук и возникающие  в результате объединения их  методов исследования:

 а)точные

б)естественные

в) общественные

г)междисциплинарные

д) технические

4-г)⁴

В систему естественных наук, помимо основных естественных наук: физики, химии, биологии, географии, геологии, астрономии, включаются также междисциплинарные науки, стоящие на стыке нескольких традиционных наук, таких как: биофизика, биохимия, молекулярная биология, геофизика, астрофизика, геохимия и др

5 Какая наука вправе  претендовать на особую роль  в естествознании:

а) химия 

б) биология

в) математика

г) физика

д) астрономия

5-в)⁵

"Дело в том, что  математика возникла именно как  инструмент наиболее общего и  объективного, а значит, и наиболее абстрактного и формального описания законов природы и претендует на особую роль в естествознании "

А. Зенкин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1 Николис Г., Пригожин  И. Познание сложного. Ввведение.  М., 1990. С.53, 96.

 

2 Николис Дж. Динамика  иерархических систем. Эволюционное представление. М., 1989

3 Вернадский В.И. “Биосфера и ноосфера”, М.– 1989г.

  4 Вернадский В.И. “Научная мысль как планетное явление”, М. – 1989г

 

5 Мотылева Л. С., Скоробогатов  В. А., Судариков А. М. Концепции  современногоестествознания. – СПб.: Издательство Союз, 2000. – 320с.

 

6 А. Н. Горбань, Р.  Г. Хлебопрос. ДЕМОН ДАРВИНА.  Идея оптимальности и естественный отбор М.: Наука (гл ред. физ.-мат. литературы), 1988

7Кузнецов В.И., Идлис  Г.М., Гутина В.Н. Естествознание.- М., 1996.

 

8 Взаимодействие наук  как фактор их развития. Сборник  научных трудов. –Новосибирск, "Наука", 1988г.

¹  А. Н. Горбань, Р. Г. Хлебопрос. ДЕМОН ДАРВИНА. Идея оптимальности и естественный отбор М.: Наука (гл ред. физ.-мат. литературы), 1988

² . Кузнецов В.И., Идлис Г.М., Гутина В.Н. Естествознание.- М., 1996.

³  “Взаимодействие наук как фактор их развития. Сборник научных трудов.” –

Новосибирск, "Наука", 1988г.

⁴  Кузнецов В.И., Идлис Г.М., Гутина В.Н. Естествознание.- М., 1996.

⁵  Мотылева Л. С., Скоробогатов В. А., Судариков А. М. Концепции современного

естествознания. – СПб.: Издательство Союз, 2000. – 320с.