Христиан Гюйгенс (1629-1695). - раздел Образование, КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ Жизнь На Земле – Самый Выдающийся И, Возможно, Уникальный Процесс, Влияние Ко...
Жизнь на Земле – самый выдающийся и, возможно, уникальный процесс, влияние которого заметно в глобальных масштабах, поглощающий живительную энергию Солнца и вводящий в круговорот едва ли не все элементы таблицы Д.И.Менделеева.
Под влиянием жизни происходило развитие поверхности нашей планеты в течение миллиардов лет. В этой связи мы должны обратить внимание на необычайно большую древность жизни, соизмеримую с возрастом Земли. Древнейшие ее следы установлены на рубеже 4 млрд. лет.
Пространство Земли, занятое живыми организмами и системами, взаимодействующими в свою очередь с минеральными веществами, называется биосферой. Количество живых организмов Земли (биомасса) образует единое целое – живое вещество планеты. Реальная современная биосфера включает всю гидросферу, верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы (ниже озонного экрана).
Основу живого вещества нашей планеты составляют соединения углерода, способного создавать бесчисленное множество органических соединений. При их образовании углерод в первую очередь соединяется с водородом и кислородом. Остальные химические элементы в составе живых организмов встречаются в небольших количествах. Отсюда можно сделать вывод о том, что элементы жизни являются наиболее распространенными элементами Космоса.
Основная масса живого вещества сосредоточена в зеленых растениях, улавливающих энергию солнечных лучей. Этот процесс естественного построения органических веществ называется фотосинтезом. Он лежит в основе всего живого на Земле.
Основным источником питания растений являются углекислый газ и вода. Фотосинтез представляет собой весьма сложный и многоэтапный процесс, идущий при участии значительного количества белков-катализаторов, который можно выразить суммарным уравнением:
mCO2 + nH2O + энергия Солнца ® (Сm(H2O)n +mO2
При восстановлении 1 грамм-молекулы углекислого газа поглощается 112 ккал. энергии. Прямыми продуктами фотосинтеза являются углеводы и кислород, но образуются также и другие соединения.
Фотосинтез происходит только на поверхности Земли, куда может проникать солнечное излучение. Это поверхность суши и верхние слои океана. Интенсивность фотосинтеза может быть выражена в количестве масс углекислоты и воды, потребляемых растениями в течение года.
Продуктивность фотосинтеза, 109 тонн в год
| Среда питания
| Используется и поглощается
| Создается и выделяется
|
|
| СО2
| Н2О
| СН2О
| О2
|
| Суша
|
| 103,5
| 172,5
|
|
| Океан
|
|
|
|
|
| Всего
|
| 139,5
| 232,5
|
|
Подсчитано, что каждые 10 млн лет через процессы фотосинтеза проходят объемы воды, численно равные всей массе гидросферы. В течение 6-7 лет поглощается вся углекислота атмосферы, примерно за 4000 лет весь кислород атмосферы может обновиться за счет свободного кислорода от фотосинтеза. Если учесть, что биосфера существует не менее 4 млрд. лет, то можно сказать, что вся вода Мирового океана не менее 300 раз прошла через биогенный цикл, свободный кислород обновлялся в атмосфере не менее чем 1 млн раз. Снижение объемов выработки кислорода зелеными растениями может повлечь катастрофические последствия для всех дышащих кислородом существ. А такое снижение весьма реально, если учесть масштабы, в которых человек сводит тропические дождевые леса (выжигая их под будущие пашни и пр.), а также отравляет разливами нефти поверхностную пленку воды в океанах, в которой отмечается наиболее высокая концентрация микроскопических зеленых растений, вносящих весьма и весьма заметный вклад в общую продукцию кислорода. Перешагнув рубеж возможного самовосстановления природной среды, человек может запустить необратимые процессы, которые, хоть и не смогут погубить все живое ‑ биосфера весьма устойчивое создание ‑ однако потребуют постоянных и высоких расходов, как энергетических, так и финансовых, на поддержание чахнущей и сокращающейся количественно горсточки “царей природы”, лишивших самих себя по недоумию благ, даром даваемых им прежде биосферой.
При гибели организмов происходит разложение органических веществ путем окисления, гниения и т.д. с образованием продуктов разложения (минерализация органического вещества). Этот процесс приводит к тому, что количество биомассы на Земле сохраняет определенное постоянство. Повсеместное распространение сапрофитов (редуцентов) приводит к планетарному равновесию между продукцией живого вещества и его разложением.
Все темы данного раздела:
Корпускулярная и континуальная концепция описания природы
“Если при первом знакомстве с современной картиной мира она не вызвала в Вас резкого неприятия – Вы в ней чего-то недопоняли” – шутят физики. Узловые моменты этой теории – концепция происхождения В
Сирано де Бержерак
“Самое непостижимое в мире – это то, что он постижим”. Это высказывание Эйнштейна кажется тем глубже, чем дольше в него вдумываешься. Природа, в самых изощренных своих загадках, является вызовом на
Термодинамика
Удивительная способность живых организмов поддерживать на определенном уровне состояние своего внутреннего порядка – есть не что иное, как борьба с накоплением энтропии, борьба с вырождением матери
Тит Лукреций Кар “О природе вещей”.
Порядок, как следствие структуры пространства, определяет закономерность размещения частей материального микро- и макромира, микрокосма и макрокосма.
Порядок в строении атома определяется
Логика развития научного знания. Смена парадигм
“Истина – это заблуждение, которое длилось много веков; заблуждение – это истина, которая просуществовала лишь несколько минут”
(Пословица)
Американский философ Т
Естественнонаучная и гуманитарная культуры
Естественнонаучная культура есть проявление общей культурной традиции человека (как исторически сложившийся определенный уровень развития общества, творческих сил и способностей человека, выраженны
Математика
Одна из древнейших наук. Для нее описываемый материальный предмет не имеет решающего значения; для математики важен метод описания: с помощью ряда чисел, уравнений, тригонометрических функций, фигу
Структурные формы организации материи
Материя структурирована не только движением, пространством, временем, но и размерностью, уровнем организации. Но если движение, пространство и время в материальном мире являются непременным атрибут
Микрофизика
Мир, окружающий нас, весьма многообразен в проявлении форм материи, но человеческое сознание всегда пыталось и пытается найти какое-то единство и закономерности в строении материи. И с каждым шагом
Три поколения фундаментальных элементарных частиц
Частицы
Кварки
Взаимодействие
Бозон
е (0,0005)
ui (0,0005)
электромагни
Квантовая теория
В классической физике выделяют, как формы существования материи, вещество и поле. Первое состоит из частиц – протонов, нейтронов, электронов. Второе распределено по всему пространству в виде волн –
Взаимодействия и изменения
Пространство и время объединены взаимодействием объектов материального мира, следовательно, и первое и второе – материальны. Самая важная сущность заключается не в протяженности Вселенной в простра
Создание единой теории поля
Электромагнитное взаимодействие обуславливает существование стабильных атомов и молекул (взаимодействие между электронами и протонами). Его константа ae » 1/137 описывает превращение зар
Пространство
Форма сосуществования материальных объектов и процессов, происходящих с ними; характеризует структурность и протяженность материальных систем. Определяет протяженность материальных тел, границы, за
Общая и частная теории относительности
Общая теория относительности А.Эйнштейна рассматривает пространственно-временные свойства материи. Она полностью изменила наши представления о пространстве, времени и тяготении. И тяготение оказало
Конец геоцентрической системы Птолемея
Десятки тысяч лет назад, когда человек оторвался в своем развитии от братьев меньших – животных, он пытался найти свое место в окружающем мире и представить себе его картину. Осваиваясь в окружающе
Гелиоцентрическая система
Гипотеза Коперника была проста. Надо поменять в старой птолемеевской системе Землю и Солнце местами, оставив только Луну вращаться вокруг Земли. Но эта простая гипотеза была недоступна для понимани
Бесконечность Вселенной
Следующий за Коперником крупный шаг в познании Мира сделал итальянский философ-пантеист Джордано Бруно (1548-1600). Развивая идеи Николая Кузанского и гелиоцентрическую космологию Николая Коперника
Разбегание галактик
Наиболее острые дискуссии среди космологов, астрофизиков вызывали вопросы о стационарности и нестационарности Вселенной, о закрытости или открытости ее внешних границ.
Развитие спектроскоп
Внегалактическая шкала расстояний
Метод исследования
Астрономические объекты
Предел измеряемых расстояний
Параллакс (земные базы)
Планеты
Парадокс Ольберса
Вдали от Млечного Пути небо выглядит удивительно темным. Эта, казалось бы, чисто внешняя особенность неба имеет глубокое значение для космологии. В ХIХ веке немецкий астроном Генрих Ольберс (1758-1
Принцип Маха: понятие инерции
Оказывают ли далекие звезды какое-либо влияние на локальные свойства вещества? Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны сравнить представления Ньютона об абсолютном пространстве с идеями, выдвинуты
Реликтовое космическое микроволновое излучение
Измерения эффективной температуры шумов в максимуме диаграммы направленности 20-футовой рупорной антенны-рефлектора, проведенные в лаборатории Кроуфорд-Хилл (Холмдел, Нью-Джерси) на частоте 4080 Мг
Космическая шкала времени
Космическое время
Эпоха
Красное смещение
Событие
Время от сегодняшнего момента
Происхождение Вселенной
Одна из удивительнейших и интереснейших загадок современного естествознания – это происхождение и эволюция Вселенной. Она важна для нас не только как чисто познавательная, но и как практическая, по
Альтернативные космологические модели
Модели, включающие Большой взрыв
k
Пространство
Протяженность пространства
Характер эволюции
Структура Метагалактики
Звезды и галактики скучены, а не равномерно распределены в пространстве. Почему? Что заставило их собраться вместе? Причиной всего этого могут быть тонкие струны с большой концентрацией энергии, об
Галактики
Основным элементом крупномасштабной структуры Метагалактики (наблюдаемой части Вселенной) являются галактики и скопления галактик (Гнедин, 1996). Галактики представляют собой стационарные гравитаци
Основные черты эволюции звезд
Следующая стадия эволюции Вселенной – Галактическая и звездная. Именно в звездах происходит синтез элементов после гелия.
Наиболее распространенным элементом Космоса является водород. В ре
Эволюция звезд и звездных систем
Возникнув из разреженной материи (это преимущественно водород и гелий), звезды, под действием гравитации, сжимаются и входят в полосу Главной последовательности, когда в их недрах возникнут условия
Некоторые параметры планет Солнечной системы
Планета
Расстояние от Солнца
Сидерический период
Синодический
Средняя скорость
Эксцентриситет
Средний химический состав земной коры и планет земной группы (%).
Состав
Венера
Земля
Луна
Марс
Метеориты
O
43.2
46.60
Возникновение биосферы
Невозмутимый строй во всем,
Созвучье полное в природе;
Лишь в нашей призрачной свободе
Разлад мы с нею сознаем.
Ф.И.Тютчев (1803-1873)
Химическая эволюция преджизненных форм
Первоначально возникали простейшие соединения:
2СО + 2Н2 ® СН4 + СО2
СО2+ 4Н2 ® СН4 + 2Н2О
N
Направленность и необратимость биологической эволюции
На основе современных данных биологии, а также палеонтологической летописи можно выделить несколько основополагающих моментов эволюции живого вещества на нашей планете.
Направленность э
Начальная стадия биологической эволюции
Прокариоты. Реакции образования более сложных органических форм должны были происходить в присутствии катализаторов (силикатов и магнетита), которые были уже образованы на ранних этапах форм
Эволюция биосферы
Она включает в себя три основных этапа.
Первый этап ‑ восстановительный. Начался в космических условиях и завершился появлением на Земле первой гетеротрофной биосферы. На этом
Феномен человека
“Ничтожный морфологический скачок и вместе с тем невероятное потрясение сфер жизни – в этом парадокс человека”
Пьер Тейяр де Шарден (1881-1955)
Современные предст
К проблеме общества
Концепция развития человеческого общества через этногенез.
Общество, как совокупность исторически сложившихся форм совместной деятельности людей, может быть рассмотрена в культурно-историч
Этногенез в понимании Л.Гумилева
Этногенез – происхождение народов. Включает как начальные этапы возникновения какого-либо народа, так и дальнейшее формирование его антропологических, этнографических и лингвистических возможностей
Ноосфера
Ближайший соратник Чарльза Дарвина английский биолог Томас Генри Гексли писал: “Откуда мы пришли, что за границы поставлены нашей власти над Природой и Природы над нами, к какой цели мы стремимся?.
Концепция устойчивого (допустимого) развития
Теоретическая основа концепции устойчивого развития – теория биотической регуляции среды, стержнем которой является существование предела возмущения биосферы внешними факторами (предела хозяйственн
Экология духа
“Одно несомненно, что нет ничего несомненного, и что человек – самое жалкое и вместе с тем превосходящее всех существо”.
Плиний Старший (23 или 24-79)
Останавлива
Пьер Тейяр де Шарден (1881-1955).
Является ли жизнь обычным следствием высшей ступени в организации материи во Вселенной, мы не знаем, поскольку не обладаем абсолютным знанием. Но то, что жизненная форма есть один из возможных вари
Крупнейшие исследователи естествознания
Аристотель – (384-322 г. до н.э.) – древнегреческий ученый и философ. Ученик Платона в Афинах. Наставник Александра Македонского. В 335 г основал Ликей, или перипатетическую школу (чтение ле
Новости и инфо для студентов