Организация и самоорганизация в живой природе. Гипотеза Геи-Земли как единого организма и ее естественно-научное обоснование

Министерство образования и науки РФ

Негосударственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Камский институт гуманитарных и инженерных технологий»

Кафедра «Экономики»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КОНТРОЛьНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Концепции современного естествознания»

на тему: «Организация и самоорганизация в живой природе. Гипотеза            Геи-Земли как единого организма и ее естественно-научное обоснование. Основные различия между растениями и животными»

 

 

 

 

 

Выполнил:   ______________ студент гр. ЗЭд-14  Ю. П. Тотоева

                                                         

 

Проверил:   ______________  А.П. Ильин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ижевск 2015

Содержание:

 

Введение………………………………………………………………….......3

 

1. Структурные уровни организации живой материи …………...……….4

 

1.1 Основные особенности живых систем……………………………........4

 

1.2 Структурные уровни организации живой материи…………………...6

 

2. Гипотеза Геи-Земли как единого организма и ее естественно-

    научное обоснование ………………………..............................................8

 

3. Основные различия между растениями и животными………………..12

 

Заключение…………………………………………………………………15

 

Список используемой литературы…………………………………….......16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Жизнь на Земле чрезвычайно разнообразна. С начала появления жизни на Земле, то есть с течением биологического времени (3,5–3,7 млрд лет) эволюция живых организмов насчитывает огромное количество видов. В настоящее время, по разным оценкам, на Земле существует около 500 тыс. видов растений, из которых 300 тыс. высших. Царство животного мира более разнообразно, чем царство растений. На сегодняшний день описано около 1,5 млн видов представителей животного мира, но очевидно, что это далеко не исчерпывающие сведения.

Самоорганизация может рассматриваться как процесс и как явление. Как процесс самоорганизация заключается в формировании, поддержании или ликвидации совокупности действий, ведущих к созданию устойчивых, производственных и межличностных отношений в коллективе на основе свободного выбора принятых правил и процедур. Как явление самоорганизация представляет собой набор элементов, служащих для реализации программы или цели. К таким элементам относятся неформальные структуры управления, участники этого процесса, ресурсы и т.д.

Биологическая самоорганизация как процесс представляет собой действия, основанные на генетической программе сохранения вида и призвана обеспечить соматическое (телесное) построение объекта. Как явление биологическая самоорганизация – это конкретные изменения в живой природе (мутации) для приспособления к конкретным условиям существования.

 

 

 

 

 

 

 

1. Структурные уровни организации живой материи

Биологический уровень организации материи представлен живой природой во всем ее многообразии. Изучением живой природы занимается биология.

Живые организмы на Земле группируются в соответствии с особенностями своего внутреннего и внешнего строения, а также по другим признакам и свойствам в ряд систематических единиц, имеющих общее происхождение.

 

1.1 Основные особенности живых систем

Все разнообразие видов на Земле классифицируют согласно категориям систематики: царство-тип-подтип-класс-отряд-семейство-род-вид-подвид-разновидность. Наиболее широкая и общая таксономическая единица – это царство. Современная биология выделяет пять царств. Это прокариоты, простейшие, грибы, растения, животные. Все эти таксономические единицы являются результатом исторического процесса в мире живой материи, его эволюции.

Почти все живые организмы состоят из клеток (кроме вирусов и фагов). По этому признаку организмы делятся на доклеточные и клеточные.

Доклеточные формы жизни – вирусы – занимают промежуточное положение между живым и неживым. Они сочетают в себе свойства и живого, и неживого.

Все клеточные живые организмы делятся на одноклеточные и многоклеточные. Одноклеточные организмы (бактерии, простейшие, некоторые водоросли и грибы) состоят лишь из одной клетки. Одноклеточные в свою очередь делятся на прокариотов (клетка которых лишена ядра) и эукариотов (клетка которых имеет ядро). Многоклеточные организмы состоят из множества клеток.

Современная наука о клетке – цитология – представляет клетку как чрезвычайно сложноорганизованную биологическую систему. Клетка состоит из оболочки (мембраны), наполненной протоплазмой. В протоплазме находятся органоиды, выполняющие определенные специализированные функции (обмен веществ, дыхание, синтез белка и т. д.), и ядро (или нуклеотид) с генетическим аппаратом.

Элементы и компоненты биологических систем выражают дискретную составляющую живого. Живые объекты в общей системе живых организмов в природе относительно обособлены один от другого (особи, популяции, виды). Каждая особь одноклеточного или многоклеточного организма состоит из клеток. Клетка состоит из органелл. Органеллы в свою очередь представлены отдельными высокомолекулярными органическими веществами. Вследствие такой чрезвычайной сложности живых систем в природе не может быть двух одинаковых особей, популяций или видов, хотя в целом они могут быть очень близкими.

Характерными особенностями живых систем кроме обмена веществом и энергией являются саморегуляция, раздражимость, синтез органических веществ, рост, размножение, адаптация к окружающей среде и передача наследственных признаков.

Уникальной особенностью живого является его самовоспроизведение, которое осуществляется на основе матричного принципа синтеза макромолекул. ДНК, хромосомы и гены как главные управляющие системы живых организмов обладают высокой стабильностью к идентичному самовоспроизведению, что обеспечивает передачу наследственных признаков ряду поколений. В изменяющихся условиях среды достаточно стабильное генное управление претерпевает некоторые структурные изменения. Эти изменения, мутации в выжившем и изменившемся в соответствии с условиями среды организме передаются по наследству по матричному принципу. Это приводит к разнообразию живой материи.

 

 

 

1.2 Структурные уровни организации живой материи

 Классическими уровнями в современной биологии являются следующие: молекулярно-генетический, клеточный, онтогенетический, популяционно-видовой, биогеоценотический (биосферный).

Молекулярно-генетический уровень - это уровень функционирования биополимеров, таких как белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды и другие важнейшие органические соединения, положившие начало основным процессам жизнедеятельности. На этом уровне организации живой материи элементарными структурными единицами являются гены. Вся наследственная информация у живых организмов заложена в молекулах ДНК (дезоксирибонуклеиновые кислоты). Реализация этой информации связана с участием молекул РНК (рибонуклеиновые кислоты). С молекулярными структурами связаны хранение, изменение и реализация наследственной информации, то есть передача ее из поколения в поколение. Одним из важнейших механизмов изменчивости на молекулярном уровне является механизм мутации генов, то есть их непосредственное преобразование под воздействием внешних факторов, вызывающих мутации (появление мутагенов), это – вирусы, радиация, токсические химические соединения.

Клеточный уровень – на этом уровне идут процессы обмена веществ, процессы передачи и переработки информации и превращения веществ и энергии. Клетки всех живых организмов сходны по своему строению и составу вещества. Всеми весьма многообразными и сложными процессами в клетке управляет особая структура – ядро. Ядро хранит и воспроизводит генетическую информацию, координирует и регулирует процессы обмена веществ в клетке, а также ее воспроизводство путем деления.

Онтогенетический (организменный) уровень - это более высокий и сложный комплексный уровень организации живого на Земле. Основной жизненной единицей на этом уровне является особь, а элементарным явлением – онтогенез. Сам термин «онтогенез» означает индивидуальное развитие организмов, охватывающее все изменения от зарождения до смерти. На этом уровне развития живого идет декодирование, а также реализация генетической и наследственной информации, завершающиеся становлением дефинитивной организации. Идет проявление фенотипических признаков, служащих материалом для естественного отбора.

Популяционно-видовой уровень - на этом уровне изменения, возникающие на первых трех уровнях, приводят к существенным эволюционным преобразованиям (микроэволюциям) за счет выработки новых адаптивных норм (признаков) и связанных с ними процессов видообразования. Это уже надорганизменный уровень, единицей которого является популяция - генетически открытая система. Именно популяции выступают в качестве элементарных единиц эволюции. Изменения их генофонда приводят к появлению новых видов. Объединяясь на определенной территории, они образуют биоценозы.

Биосферный (биогеоценотический) уровень - биоценозы состоят из нескольких популяций и являются компонентами уже более сложной биологической системы – биогеоценоза. Биогеоценоз представляет собой единство живого (биоценоза) и неживого, то есть определенного участка земной поверхности (биотопа). Биосферный уровень организации живого – это наивысший уровень, охватывающий все явления жизни на Земле, он объединяет все другие уровни организации жизни на Земле. На этом уровне протекают вещественно-энергетические круговороты, вызванные жизнедеятельностью организмов и образующие в сумме большой биосферный круговорот.

 

 

 

 

 

2. Гипотеза Геи-Земли как единого  организма и ее естественно-научное обоснование

Если рассмотреть перечень современных научных гипотез с целью выяснить, в какой теории наиболее размыта грань между осязаемым и божественным, то, скорее всего, список возглавит гипотеза Геи.

Согласно древнегреческой мифологии, Гея: Мать-Земля. Древнейшее доолимпийское божество, игравшее важнейшую роль в процессе создания мира в целом. Она была хранительницей древней мудрости, и ей были ведомы веления судьбы и ее законы. Греки считали, что в Гее заложены самые важные функции для жизни, поэтому называли ее Карпофорос - Плодоносная, и преклонялись ей за неиссякаемое плодородие.

В чем же для современного человека состоит суть гипотезы Геи?

Названная именем греческой богини Земли, гипотеза Геи, высказанная и обоснованная исследователем Джеймсом Лавлоком 35 лет назад, представляет нашу планету как живое, дышащее и саморегулирующееся существо. Лавлок считает, что воздух, море и суша динамически продолжают биосферу, так же как оперение и гнездо - птицу.

Не только жизнь адаптируется к своему материальному окружению, но и материальное окружение старательно адаптируется к жизни. В атмосфере нашей планеты не было бы кислорода, если бы не было тех, кто производит процесс фотосинтеза, и не было бы воды, если бы не существовало кислорода.

"Без жизни  водород уйдет в космос, а моря  быстро исчезнут", - говорит Лавлок. Он считает, что существует сложная многосторонняя связь между живыми существами, сушей, морем и воздухом. Именно она удерживает планету в стабильном состоянии, поддерживает на оптимальном уровне температуру воздуха и соленость воды. Дж. Лавлок предположил, что один из важных механизмов поддержания концентрации кислорода в атмосфере на уровне 21% связан с тем фактом, что при концентрации кислорода ниже 15% воспламенение древесины невозможно, а при концентрации выше 25%, воспламенение происходит слишком легко и лесные пожары просто уничтожат все леса. Хвойные породы и эвкалипты легко воспламеняются, поэтому пожары включаются в их эволюционную стратегию.

Мысль о том, что живые организмы регулируют температуру земной поверхности и химический состав ее атмосферы, пришла к Лавлоку, когда он работал по заданию НАСА над экспериментами по обнаружению жизни на Марсе. Сравнивая данные об атмосферах Марса и Венеры, в которых доминирует углекислый газ, с земными параметрами, он удивился их радикальному отличию.

"Вся система  жизни и ее материального окружения саморегулируется в состояние, комфортабельное для организмов", - к такому выводу пришел Лавлок. Исчезновение углекислого газа из атмосферы зависит от уровня роста организмов и, следовательно, от климата планеты. Если температура слишком низка, углекислый газ аккумулируется в атмосфере и обогревает планету, но когда температура повышается до излишне высоких отметок, углекислый газ быстрее поглощается растениями. Таким образом устанавливается оптимальная температура.

Несмотря на нестабильность этой ситуации, атмосфера Земли с относительным постоянством осуществляет свою функцию защиты жизни. Таково было одно из наблюдений, описанных химиком Джеймсом Лавлоком, выступившим на научной конференции в Принстоне в 1969 году.

В противовес концепции, принимающей природу как игру случайностей, Лавлок постулировал, что, вполне возможно, Земля существует в форме гигантского живого организма, организовавшего все формы материи, - как органической, так и неорганической, - с определенной целью: создать среду для поддержания жизни. Невзирая на его прежние заслуги - инновационное применение чувствительных инструментов на корабле Викинг, исследовавшем Марс, идея Лавлока о Земле как живом организме подверглась жесткой критике со стороны его коллег.

Еще одно из наблюдений, сделанных Лавлоком, - обнаружение факта неизменности концентрации соли в морской воде, которая остается на оптимальном уровне для поддержания в ней жизни. Науке известно, что воды рек постоянно уносят минеральные соли в океан, однако, когда морская вода образует облака при испарении, в них уже не содержатся соли. Если следовать строгой логике, то было бы правильным предположить, что концентрация соли в водах океана должна возрастать с течением времени. Однако этого не происходит.