Эволюция биосферы - раздел Политика, НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ Биосфера Представляет Собой Живые Системы (Растения, Животные, Микробы), Р...
Биосфера представляет собой живые системы (растения, животные, микробы), расположенные в части атмосферы, во всей гидросфере и поверхностном слое литосферы и существующие за счет потока солнечной энергии. Биосфера развивалась в направлении создания все более упорядоченных и структурированных живых систем.
Второй закон термодинамики выражает глобальное отрицание возможности самопроизвольного возникновения упорядоченных структур. В соответствии с этим законом в природе самопроизвольно идут процессы в направлении рассеяния энергии и увеличения беспорядка, т.е. в направлении увеличения энтропии изолированной системы. Как согласуется глобальное отрицание возможности самопроизвольного возникновения упорядоченных структур с появлением и развитием упорядоченных живых систем на Земле? Живые системы возникли в результате возрастания хаоса во Вселенной. Другими словами, появление живых систем в потоке рассеивающейся энергии не противоречит второму закону термодинамики. «Расплатой» за возникновение упорядоченных живых систем на планете Земля послужил возросший хаос во Вселенной за счет потока солнечной энергии, рассеивающейся в мировое пространство. «Изначально существует только процесс рассеяния, деградации; все захлестывают волны хаоса, не имеющего причин и объяснений. В этом процессе отсутствует какая-либо изначальная цель, в нем есть только непрерывное движение. Однако…и в этом движении возможны различные направления, выбор которых диктуется случаем» [25, с. 199]. Живые системы преходящи, но они, как видим, способны существовать в потоке солнечной энергии миллионы лет. Достаточно проследить эволюцию живых систем в биосфере, чтобы убедиться в этом.
Появление простейших клеток–прокариотов, не обладающих типичным клеточным ядром и хромосомным аппаратом, но способных воспроизводить себе подобных путем деления, было первым шагом эволюции живых систем. К прокариотам относятся бактерии, сине-зеленые водоросли и ряд других организмов. У прокариотов наследственная информация представлена пятью дезоксирибонуклеиновыми кислотами, имеющими обычно кольцеобразную форму. Среди прокариотов сине-зеленые водоросли, вероятно, всегда играли очень важную роль в круговороте веществ в биосфере. Возникла жизнь без смерти в том смысле, что в генетическом коде заложено только деление. Из одной клетки появлялись две. И далее шел процесс удвоения.
С появлением эукариотов–одноклеточных организмов–клетка обрела ядро. Клетки эукариотов объединялись в многоклеточные растительные и животные организмы. Возникло разделение функций клеток в многоклеточном организме.
Появление животных с твердым скелетом было следующим шагом развития живых систем. Развитие мозга-«биокомпьютера», способного собирать, хранить, обрабатывать информацию, позволило живым системам более эффективно противостоять и приспосабливаться к среде обитания, чтобы жить и выжить в мире, полном опасностей.
Формирование разума как высшей формы деятельности мозга привело к образованию социальной общности людей–носителей разума.
Обоснование механизма эволюции живых систем дано английским естествоиспытателем Ч.Р. Дарвиным (1809-1882). В своем основном труде «Происхождение видов путем естественного отбора, или сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь», вышедшем в 1859 г. он показал, что преобразование пород домашних животных и культурных растений происходит на основе незначительных изменений в признаках отдельных организмов. Возникающие у животных и растений наследственные изменения попадают под действие естественного отбора, так что в борьбе за существование выживают формы, наиболее приспособленные к данным условиям среды. Впервые в истории биологии была разработана теория эволюции.
Еще во времена античной натурфилософии делались попытки классификации животных и растений по различным признакам, например, по их полезности или вредности. Выдающийся вклад в создание системы растительного и животного мира сделал шведский естествоиспытатель К. Линней (1707-1778). В своем труде «Система природы» (1735 г.) он ввел в употребление классификацию живых систем, в которой человек был включен в класс млекопитающих отряда приматов. Линней был противником идеи развития животного и растительного мира. Он считал, что число видов остается постоянным. Лишь в последних трудах в очень осторожной форме Линней высказывал предположение, что все виды одного рода составляли в начале один вид.
До Дарвина делались попытки создания концепции эволюции живых систем французскими естествоиспытателями Ж.Б. Ламарком (1744-1829) и Ж.Л. Кювье (1769-1832). Согласно концепции Ламарка толчком к возникновению и дальнейшему развитию живых систем в неживой природе послужил «верховный творец», пустивший в действие «мировую машину». Живое возникло из неживого и дальше развивалось на основе объективных зависимостей, где нет места случайности. Тем самым Ламарк признавал объективную закономерность и причинную обусловленность явлений и процессов в живой природе (детерминизм). Главная причина эволюционного развития живых систем по Ламарку заключается в их стремлении к усложнению и совершенствованию.
Кювье отвергал учение Ламарка об изменяемости живой природы. Он считал, что все живое неизменно с момента божественного сотворения мира. Для объяснения смены фауны и флоры в последовательных геологических пластах Кювье выдвинул теорию катастроф. Причиной вымирания одних видов живых систем и появления других являются геологические катастрофы. На большей части планеты погибало все живое в результате геологических катастроф, и тогда свободные территории заселялась новыми формами животных, пришедшими из других мест.
Дарвину удалось заложить основы современной эволюционной теории. Именно он пришел к выводу, опираясь на огромный фактический материал по выведению новых сортов растений и животных, что в природе любой вид животных стремиться к размножению в геометрической прогрессии. И если такой темп роста не реализуется, то только потому, что организмы гибнут в неблагоприятных условиях среды. Остаются те организмы, которые выстояли в борьбе за существование. Изменчивость, наследственность, естественный отбор осуществляются в живых системах так, что природа предоставляет право выживания наиболее приспособленным организмам, выдержавшим борьбу за существование. Слабым местом в эволюционной теории Дарвина было положение о наследственности. Необходимы были доказательства, объясняющие сохранение и усиление вновь приобретенных признаков при скрещивании особей с полезными признаками и особей, которые такими признаками не обладали. Если отсутствует механизм сохранения и усиления таких признаков, то эти признаки со временем должны были ослабнуть и затем вообще исчезнуть.
Все темы данного раздела:
ЧЕЛОВЕК-МЕРА ВСЕХ ВЕЩЕЙ
В повседневной жизни мы привыкли соразмерять объекты и явления с доступными нашему воображению величинами. Обоняние, осязание, вкус, слух, зрение-вот те инструменты, с помощью которых человек пости
Масштабы времени и пространства
Ничтожно малые или, наоборот, гигантские размеры объектов, а также ничтожно малые или гигантские интервалы времени присущи различным частям Вселенной (рис. 2). Но их можно дать в одном масштабе изм
Две грани культуры
Деление культуры на естественную и гуманитарную грани обусловлено особенностями мышления и исторической эволюцией культуры. Левое и правое полушария головного мозга действуют согласованно, но выпол
Вопросы для проверки знаний
1. Как вы считаете, необходима ли ранняя специализация при обучении детей в школах и лицеях гуманитарного или естественного профиля?
2. Известны ли вам выдающиеся деятели, которые проявили
Наука и нравственность. Воспитание и образование
Образование-это процесс формирования системы знаний, умений и навыков. Система знаний, умений и навыков передается от поколения к поколению в виде тех духовных богатств, которые накоп
Вопросы для проверки знаний
1. Ответственна ли наука за те бедствия, которые принесли научные открытия, использованные для создания химического, бактериологического, атомного оружия?
2. Что следует понимать под истин
Наука. Религия. Искусство
Русский религиозный философ Н.А. Бердяев (1874-1948) отмечал: «Научное знание–это такое знание, для достижения которого человек использует материал опыта и законы логики. Каждый новый элемент знани
Баллада примет
Я знаю, кто по-щегольски одет,
Я знаю, весел кто и кто не в духе,
Я знаю тьму кромешную и свет,
Я знаю – у монаха крест на брюхе,
Я знаю, как трезвонят завирухи,
МИР СИСТЕМ
Наш мир–это мир систем. Все объекты материального мира существуют в виде систем разной степени сложности. Мы говорим: стереосистема, солнечная система, нервная система, отопительная система, систем
Иерархия систем. Принцип иерархичности
Понятие «иерархия» означает, что части или элементы целого располагаются в порядке от низшего к высшему элементу (рис.4).
Человека
Деятельность–это физические и умственные операции, направленные на достижение результата. Результат всегда системен. Он представляет собой систему знаний, проектную и техническую документаци
Вопросы для проверки знаний
1. Что подразумевают под проблемной ситуацией?
2. Что называют целью?
3. Чем отличается алгоритм практической деятельности от алгоритма в математике?
4. Что называют прак
Принципы системности
Системность–всеобщее свойство материи. Осознание системности мира и модельности мышления шло постепенно. Системность всегда была методом науки. Системный взгляд на мир включает в себя систему понят
Вопросы для проверки знаний
1. В чем суть принципа иерархичности?
2. Почему свойства целого не сводятся к сумме свойств его частей?
3. Справедливо ли утверждение о том, что структуру имеет любая система?
Модели и моделирование
Модель-есть способ существования знаний. Другими словами, все наши знания существуют в виде моделей. Моделью называется объект-заменитель объекта-оригинала, который сохраняет некоторые свойства
М О М О М О
Рис.9. Прагматическая модель-средство управления и организации практических действий, образец, эталон
Основное различие между познавательной
Вопросы для проверки знаний
1. Какие объекты называются моделями?
2. Какие модели называются прагматическими?
3. Какие модели называются познавательными?
4. В чем различие между прагматическими и по
Методы науки
Метод–это путь исследования или совокупность приемов, действий, позволяющих решить поставленную задачу. Первый шаг к познанию окружающего мира начинается с наблюдений, с установления фактов.
Вопросы для проверки знаний
1. Что называют методом в науке?
2. Чем отличается факт или наблюдение от научного факта?
3. Почему требуется проверка наблюдений?
4. Что называют гипотезой?
5.
МИР МИКРОСИСТЕМ
«Кирпичиками» мироздания выступают элементарные частицы. Они называются так потому, что их строение не установлено, хотя состав некоторых из них уже известен. Несколько сот открытых
Элементарные частицы. Вещество и поле
В классификации элементарных частиц прослеживается некоторая иерархичность. Вещество-вид материи, состоящей из кварков и лептонов. В основном вещество построено из электронов и нуклонов (протоно
Т а б л и ц а 1
Фундаментальные частицы вещества
Поколения
Классы
Вопросы для проверки знаний
1. Что такое материя?
2. В чем различие форм материи?
3. Какие частицы называют фундаментальными?
4. Из каких э
Атомный уровень организации вещества
Атом–это микросистема, состоящая из ядра и электронов, движущихся в поле ядра. Размер любого атома имеет порядок 10-10 м, а размеры ядра 10-
Вопросы для проверки знаний
1. Почему атом называют микросистемой?
2. Можно ли утверждать, что электромагнитное поле-это поток энергии, не обладающий массой?
3. Справедливо ли утверждение, что не только тела
Молекулярный уровень организации вещества
Атомы, за исключением благородных газов, не существуют в свободном состоянии при стандартных условиях. За стандартные условия принимается атмосферное давление, равное 1,013×105 Па,
МИР МАКРОСИСТЕМ
Макросистемы-это твердые, жидкие, газообразные вещества, состоящие из множества взаимосвязанных атомов, молекул или ионов. Газ при высоких температурах переходит в ион
Вопросы для проверки знаний
1. Какие четыре состояния вещества называют макросистемами?
2. Назовите типы кристаллических решеток, классифицированные по типу химической связи или межмолекулярному взаимодействию.
ПРЕВРАЩЕНИЯ ВЕЩЕСТВА
Превращение вещества происходит на любом уровне его организации. Превращаются элементарные частицы, атомы, молекулы и, соответственно, изменяются состав структура, энергетическое состояние твердого
Ядерные реакции
Ядерными называются реакции взаимодействия ядер между собой и с элементарными частицами. Например:
14N7 + 4Не2 ® 17О8
Химические реакции
Ядерные превращения вещества связаны с сильным взаимодействием элементарных частиц и ядер на расстояниях, соизмеримых с размерами атомных ядер, т.е. на расстояниях 10-15
Метаболизм
В живых организмах происходят процессы превращения вещества. Их поддерживает поток солнечной энергии. Растения, животные, микробы участвуют в непрерывном движении вещества и энергии. Подобно потоку
Фотосинтез
(накопление энергии)
6СО2
Вопросы для проверки знаний
1. Какой процесс называют метаболическим?
2. Чем отличается катаболизм от анаболизма?
3. Чем отличаются продуценты от консументов?
4. Чем отличается фотосинтез от клеточн
ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ. ЗАКОНЫ ТЕРМОДИНАМИКИ
Энергияесть качественная и количественная характеристика движения и взаимодействия. В общем случае полная энергия системы включает кинетическую энергию движения системы, пот
Вопросы для проверки знаний
1. Что подразумевают под понятием «энергия»?
2. В чем различие полной энергии от кинетической, потенциальной и внутренней энергии системы?
3. Почему теплоту и работу называют форм
Живые системы
Количество свойств любой системы не имеет ограничений. Система обладает столькими свойствами, сколько обнаружено разных отношений ее с окружающей средой. Общность перечисленных выше свойств, присущ
Стереоизомеры
а)
Вопросы для проверки знаний
1. Что называют жизнью?
2. Что такое информация?
3. Включают ли метаболические процессы обмен веществом, энергией и информацией?
4. Являются ли носителем информации: а) в
Происхождение жизни
Научные концепции опираются на материальное происхождение жизни естественным путем на основе общих законов природы. В 1924 г. была опубликована книга русского биохимика А.И. Опарина (1894-1980) «Пр
Современные взгляды на эволюцию живых систем
Основные факторы процесса эволюции, признаваемые наукой,–это положения, выдвинутые Дарвиным: изменчивость, наследственность и естественный отбор. Однако эти факторы сегодня понимаются по-нов
ВСЕЛЕННАЯ
Великий немецкий философ Иммануил Кант (1724-1804) писал о космосе и Вселенной в 1775 г.: «Мироздание с его неизменным величием, с его сияющими отовсюду бесконечными разнообразием и красотою привод
Пространство и время
Среди важнейших научных открытий двадцатого столетия достойное место занимает открытие расширяющейся Вселенной. Естествознанию пришлось расстаться с одним из основополагающих принципов, утверждавши
Экспериментальные доказательства расширяющейся Вселенной
В 1929 г. американский астроном Э. Хаббл (1889-1953) использовал эффект Доплера для доказательства расширяющейся Вселенной. Эффект Доплера состоит в изменении частоты колебаний n или длины волны l
Судьба Вселенной
По известной средней плотности вещества Вселенной можно предсказать ее судьбу. Однако определить точно плотность Вселенной не удается. Пока известны лишь сценарии изменения состояния Вселенной при
Эволюция Вселенной
До сих пор остается открытым вопрос о том, что существовало до начала расширения Вселенной. В последнее десятилетие ХХ века развитие космологии и физики элементарных частиц позволило теоретически р
Рождение и гибель звезд
Еще в 1920 г., задолго до создания ядерной физики английский, астрофизик Артур Эддингтон указал на реакцию превращения водорода в гелий как на возможный источник энергии звезд. Обсуждая проблему ис
Т а б л и ц а 2
Фазы эволюции протозвезды
Характеристика
Фаза 1-
формирование
Фаза
Вопросы для проверки знаний
1. Как рождаются звезды по модели Джинса?
2. Что такое протозвезда и какие фазы в своем развитии
она проходит?
3. Что такое молекулярные облака?
4. Как умирают з
СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА В ГАЛАКТИКЕ
Солнечная система входит в состав Млечного Пути, или нашей Галактики (греч. galaktikos-млечный, молочный) – звездной системы, состоящей из сотен миллиардов звезд. С Земли это грандиозное скопление
Т а б л и ц а 3
Спектр электромагнитного излучения Солнца
Область
спектра
Длины волн
Прохож
Вопросы для проверки знаний
1. Что такое Млечный Путь и какое место занимает в нем Солнце?
2. Что входит в состав солнечной системы? Назовите планеты солнечной системы.
3. Что известно о внутреннем строении
Планета Земля в солнечной системе
Солнечная система–это связанные силами взаимного притяжения небесные тела с центральным телом–Солнцем. Кроме 9 больших планет с их
спутниками (известно больше 60) и более 5 тыс. малых план
Биосфера. Ноосфера
«Вся совокупность живых существ на поверхности нашей планеты образует как бы своего рода тонкую оболочку или покров. Этот слой живых существ – растений и животных, - находящийся в районе поверхност
Вопросы для проверки знаний
1. Дайте определение биосферы и поясните его.
2. Каковы особенности биосферы?
3. С чем связаны 11-летние циклы напряжения человеческой деятельности?Сформулируйте один из основных
Стратегия устойчивого развития
Озабоченность судьбами мира заставила итальянского экономиста, специалиста в области управления промышленностью А. Печчеи организовать в 1968 г встречу ученых разных специальностей из разных стран
ФИЗИЧЕСКИЕ КАРТИНЫ МИРА
Физика является наукой о наиболее общих свойствах материи, наукой о природе. Так на греческом языке звучит слово природа-physike < physis. Изучение природы началось с момента появления мыслящего
Новости и инфо для студентов