Концепції сучасного природознавства 2

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.


Нажми чтобы узнать.
скачати

1. Природничонаукова і гуманітарна науки: їх специфіка та взаємозв'язок
І той, і інший типи культур - суть творіння розуму і рук людських. А людина при всій своїй відокремленості від природи продовжує бути її невід'ємною частиною. Природничо-гуманітарний та типи культур і наук мають масу «прикордонних» проблем, предметна область яких єдина для того і для іншого. Вирішення таких проблем змушує йти їх на співпрацю один з одним. Описувані типи культур та складові їх серцевину науки активно формують світогляд людей. У свою чергу світогляд також володіє характеристикою цілісності: неможливо лівим оком бачити одне, а правим - інше. Тому гуманітарні та природничі знання змушені координуватися, взаємопогоджує.
Природознавство потребує «гуманітарної допомоги» з наступних проблем:
1) інтенсивний розвиток природничих наук і створюваних на їхній базі технологій здатне породжувати об'єкти, що ставлять під загрозу існування всього людства (ядерна зброя і т.д.) тому необхідна гуманітарна експертиза.
2) цілком «законним» об'єктом природознавства є людина як елементарної «хімічної машини», обійтися без експериментальної перевірки висунутих гіпотез природничі науки не можуть, але визначати межі допустимості експериментів краще доручити наук гуманітарних.
3) головна зброя природничих наук укладена в їх методології - способи, правила, прийомах наукового дослідження; вчення про методи науки, а також їх системна організація називаються методологією; але методологія природознавства становить також і предмет науки гуманітарного профілю.
4) найголовніше: все, що не робить людина, має бути наповнений змістом, доцільністю, а постановка цілей розвитку природничо-культури не може бути здійснена всередині її самої, таке завдання неминуче вимагає більшої широти огляду, що дозволяє враховувати і основні гуманітарні цінності.
Гуманітарне знання, зі свого боку, також у міру можливості користується досягненнями природничо культури:
1) розмірковуючи про місце людини у світі, хіба можна не брати до уваги природничонаукові уявлення про те, що цей світ собою представляє;
2) чого варто було б гуманітарне знання без сучасних засобів її розповсюдження, які є плодами розвитку природничонаукових галузей знання;
3) досягнення природознавства важливі гуманітаріям і як приклад, зразка строгості, точності і доказовості наукового знання.
4) там, де можна, гуманітарне значення із задоволенням користується кількісними методами дослідження - економічні науки, лінгвістика, логіка і т.д.
5) гуманітарне знання має справу переважно з ідеальними об'єктами (смислами, цілями), але ідеальне саме по собі не існує. Тому багато особливостей соціальної поведінки людини можна пояснити без звернення до такої матеріальної основі а це - сфера компетенції природничо-наукового знання.
Незважаючи на всі незаперечність тенденції зближення природничо-наукової і гуманітарної культур, мова під все не йде про повну їх злиття. Досить вирішення конфлікту між ними в дусі принципу додатковості.

2. Історичні етапи пізнання природи
Чотири етапи:
1. Натурфілософія (VI - IV ст до нашої ери (н.е.) - до XIII - XV ст н.е.) - на цій стадії сформувалися загальні уявлення про навколишній світ, як про щось цілому. Відмінною рисою цієї стадії було панування методів спостереження, а не експерименту, здогадок, а не точно відтворених висновків.
2. Аналітична - Для неї характерно глибоке дослідження окремих явищ, активне використання експерименту. Виникла величезна армія дослідників - мандрівників, мореплавців, астрономів, алхіміків та ін, які накопичили великий експериментальний матеріал і поклали початок основній масі досягнень у вивченні Природи.
3. Синтетична. Для неї характерно: Початок відтворення цілісної картини Природи на основі раніше пізнаних окремого; На перший план виходить вивчення процесів; Створення універсальних теорій (наприклад, Періодичний закон і періодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва, теорія будови органічних сполук Д.М. . Бутлерова, відкриття законів термодинаміки, становлення і розвиток хімічної кінетики та ін); Природа знову розглядається з точки зору її еволюції.
4. Інтегрально-диференціальна. Вона характеризується: Обгрунтуванням принципової цілісності (інтегральності) всього природознавства; Посиленням диференціації наук і різким зростанням обсягу емпіричних досліджень; взаємне проникнення ідей та методів різних наук; появою «синтетичних наук»; Створенням універсальних теорій, що виводять все розмаїття природних явищ з одного або кількох загальнотеоретичних принципів, наприклад, А. Ейнштейн «Загальна теорія відносності для безперервного макросвіту»

3. Логіка та закономірності розвитку науки
Виявлення логіки розвитку науки означає з'ясування закономірностей наукового прогресу, його рушійних сил, причин та історичної зумовленості. Перш вважали, що в науці йде безперервне збільшення наукового знання, постійне накопичення нових наукових відкриттів і все більш точних теорій. Нині логіка розвитку науки представляється інший: остання розвивається безперервним накопиченням нових фактів та ідей, не крок за кроком, а через фундаментальні теоретичні зрушення, в один прекрасний момент переписували доти звичну загальну картину світу і змушують вчених перебудовувати свою діяльність на базі принципово інших світоглядних установок. Покрокову логіку неспішної еволюції науки змінила логіка наукових революцій і катастроф. Зважаючи новизни і складності проблеми в методології науки ще не склалося загальновизнаного підходу чи моделі логіки розвитку наукового знання. Таких моделей безліч.
Найбільше число прихильників, починаючи з 60-х рр.. нинішнього століття, зібрала концепція розвитку науки, запропонована американським істориком і філософом науки Томасом Куном. Він ввів в методологію науки принципово нове поняття - «парадигма» (зразок). У ньому фіксується існування особливого способу організації знання, який передбачає певний набір приписів, що задає характер бачення світу. У парадигмі також міститися зразки вирішення конкретних проблем. Вирішальна новизна концепції Т. Куна полягала в думці про те, що зміна парадигм у розвитку науки не носить лінійного характеру. Тобто розвиток науки, зростання наукового знання не можна представляти суворо тягнеться вгору, скоріше він схожий на розвиток кактуса.

4 Експеримент як основа точного природознавства
Експеримент (від лат. Experimentum - проба, досвід) в науковому методі - метод дослідження певного явища у керованих умовах. З самого моменту виникнення філософії людина розмірковує про можливості і межі пізнання. Філософські роздуми велися головним чином або в руслі емпіризму, нехтує роллю творчого мислення та розвитком понятійного апарату, або в руслі раціоналізму, який не враховував практики як критерію істини, як основи, відправної точки і мети пізнання. Філософська постановка питання виходить, однак, за рамки проблем історії теорем пізнання. Вона включає світоглядні проблеми, що стосуються зв'язку пізнання з гуманізмом, і розгляд ефективності результатів пізнання. Мова йде про відповідальність учених у двоякому відношенні. З однією стороною, має враховуватися співвідношення між прикладеними витратами і отриманої користю з метою забезпечення найбільшої ефективності досліджень. Це особливо важко зробити щодо фундаментальних досліджень, так як практичні результати тут нерідко виявляються у більш-менш віддаленому майбутньому. З іншого боку, експерименти, оскільки вони прямо чи опосередковано зачіпають людей, не можуть зв'язуватися тільки з критеріями економічної ефективності. Експерименти з людьми і на людях вимагають дотримання гуманістичних принципів. Суспільна потреба в наукових знаннях може бути задоволена тільки за наявності відповідного доробку та повному вивільненні творчих потенцій. Для цього необхідні певні умови. Розвиток суспільства значною мірою визначається рівнем наукоємних технологій, численні напрямки яких засновані на досягненнях відповідних галузей природознавства. Сучасне природознавство володіє великим різноманіттям методів досліджень, серед яких експеримент - найбільш ефективний та дієвий засіб пізнання.
Для експерименту сьогоднішнього дня характерні три основні особливості:
1.возрастаніе ролі теоретичної бази експерименту. У багатьох випадках експерименту передує теоретична робота, що концентрує величезна праця великого числа теоретиків і експериментаторів;
2. складність технічного оснащення експерименту. Техніка експерименту, як правило, насичена багатофункціональної електронною апаратурою, прецизійними механічними пристроями, високочутливими приладами, високоточними перетворювачами і т. п. Більшість експериментальних установок є повністю замкнуту систему автоматичного регулювання, в якій технічні засоби забезпечують задані умови експерименту з цілком певною точністю, реєструють проміжні експериментальні результати і виробляють послідовну їх обробку; s
3.масштабность експерименту. Деякі експериментальні установки нагадують складні об'єкти великих масштабів. Будівництво та експлуатація таких об'єктів коштує великих фінансових витрат. Крім того, експериментальні об'єкти можуть надати активна дія на навколишнє середовище.
Експеримент базується на практичному впливі суб'єкта на досліджуваний об'єкт і часто включає операції спостереження, що призводять не тільки до якісних, описовим, але й до кількісних результатів, які вимагають подальшої математичної обробки. З цієї точки зору експеримент-різновид практичної дії, проведеного з метою отримання знання. У процесі експериментального природничо дослідження в контрольованих і керованих умовах вивчаються різноманітні властивості і явища природи.

5. Особливості наукового пізнання
Пізнання - це специфічний вид діяльності людини, спрямований на розуміння навколишнього світу і самого себе в цьому світі. "Пізнання - це, обумовлений насамперед суспільно-історичною практикою, процес придбання і розвитку знання, його постійне поглиблення, розширення, і вдосконалення."
Основними особливостями наукового пізнання є:
1. Основне завдання наукового знання - виявлення об'єктивних законів дійсності - природних, соціальних (громадських), законів самого пізнання, мислення та ін
2. Безпосередня мета і вища цінність наукового пізнання - об'єктивна істина, осягається переважно раціональними засобами і методами, але, зрозуміло, не без участі живого споглядання. Звідси характерна риса наукового пізнання - об'єктивність, усунення по можливості суб'єктивістських моментів у багатьох випадках для реалізації "чистоти" розгляду свого предмета.
3. Наука в більшій мірі, ніж інші форми пізнання орієнтована на те, щоб бути втіленою в практиці, бути "керівництвом до дії" щодо зміни навколишньої дійсності та управління реальними процесами. Весь прогрес наукового знання пов'язаний зі зростанням сили і діапазону наукового передбачення. Саме передбачення дає можливість контролювати процеси і керувати ними. Наукове знання відкриває можливість не тільки передбачення майбутнього, а й свідомого його формування.
4. Наукове пізнання в гносеологічному плані є складний суперечливий процес відтворення знань, що утворюють цілісну розвивається систему понять, теорій, гіпотез, законів та інших ідеальних форм, закріплених у мові
5. Науковому пізнанню притаманні сувора доказовість, обгрунтованість отриманих результатів, достовірність висновків.
6. Поняття наукової картини світу
Під науковою картиною світу класики натуралісти розуміють систематизовані, історично повні образи і моделі природи і суспільства. Величезний і різноманітний навколишній світ природи. Але кожна людина повинна намагатися пізнати цей світ і усвідомити своє місце в ньому. Щоб пізнати світ, ми з приватних знань про явища і закономірності природи намагаємося створити спільне - наукову картину світу. Змістом її є основні ідеї наук про природу, принципи, закономірності, не відірвані одна від одної, а складові єдність знань про природу, що визначають стиль наукового мислення на даному етапі розвитку науки і культури людства.
Картина світу, мальованої сучасним природознавством, надзвичайно складна і проста одночасно. Складна тому, що здатна поставити в глухий кут людини, яка звикла до согласующимся зі здоровим глуздом класичним науковим уявленням. Але в той же час картина проста, струнка і десь навіть елегантна. Ці якості їй надають принципи побудови та організації сучасного наукового знання: 1) системність 2) глобальний еволюціонізм, 3) самоорганізація 4) історичність.
7. Класична механіка і формування механічної картини світу
Класична механіка - вид механіки (розділу фізики, що вивчає закони зміни положень тіл і причини, це викликають), заснований на 3 законах Ньютона (1. Існують такі системи відліку, щодо яких тіла зберігають свою швидкість постійної, якщо на них не діють інші тіла і поля. 2. У інерціальній системі відліку прискорення, яке отримує матеріальна точка, прямо пропорційно прикладеній до неї силі і обернено пропорційно її масі. 3. У інерціальній системі відліку швидкість зміни імпульсу матеріальної точки дорівнює діючій на неї силі.) і принципі відносності Галілея. Тому її часто називають «ньютонівської механікою». Важливе місце в класичній механіці займає існування інерціальних систем. Класична механіка поділяється на кінематику (яка вивчає геометричне властивість руху без розгляду його причин), статику (яка розглядає рівновагу тіл) і динаміку (яка розглядає рух тіл).
Класична механіка виробила інші уявлення про світ, матерії, просторі і часі, русі і розвитку, відмічені від колишніх і створила нові категорії мислення - річ, властивість, відношення, елемент, частина, ціле, причина, наслідок, система - крізь призму яких сама стала дивитися на світ, описувати і пояснювати його. Нові уявлення про будову світу призвели до створення та Нової Картини світу - механістичної, в основі якої лежали уявлення про всесвіту як замкнутій системі, уподібнюється механічних годинників, які складаються з незамінних, підпорядкованих один одному елементів, хід яких строго підкоряється законам класичної механіки. Законами механіки підкоряються все і вся, що входять до складу всесвіту, а, отже, законам цим приписуються універсальність. Як і в механічних годинниках, у яких перебіг одного елемента суворо підпорядкований ходу іншого, так і у всесвіті, згідно механістичної картині світу, всі процеси і явища суворо причинно пов'язані між собою немає місця випадковості і усе визначено.
У механістичної картині світу задаються світоглядні орієнтації та методологічні принципи пізнання. Механізм, детермінізм, редукціонізм утворюють систему принципів, що регулюють дослідницьку діяльність людини. Відкриваючи закони, що описують природні явища і процеси, людина протиставляє себе природі, підноситься до рівня господаря природи. Так людина ставить свою діяльність на наукову основу, бо він, виходячи з механістичної картини світу, впевнився у можливість за допомогою наукового мислення виявити універсальні закони функціонування світу.
8. Спеціальна теорія відносності
Спеціальна теорія відносності (СТО) (англ. special theory of relativity; приватна теорія відносності; релятивістська механіка) - теорія, що описує рух, закони механіки і просторово-часові відносини, що визначають їх, при швидкостях руху, близьких до швидкості світла. У рамках спеціальної теорії відносності класична механікаНьютона є наближенням низьких швидкостей. Узагальнення СТО для гравітаційних полів утворює загальну теорію відносності. Творець теорії відносності сформулював узагальнений принцип відносності, які тепер поширюється і на електромагнітні явища, в тому числі і на рух світла. Цей принцип свідчить, що ніякими фізичними дослідами, виробленими всередині даної системи відліку, не можна встановити різницю між станами спокою і рівномірного прямолінійного руху. Класичне складання швидкостей застосовне для розповсюдження електромагнітних хвиль, світла.
9. Загальна теорія відносності
Загальна теорія відносності (ЗТВ) - геометрична теорія, що розвиває Спеціальну теорію відносності (СТО), опублікована Альбертом Ейнштейном в 1915-1916 роках. У загальній теорії відносності (ЗТВ), або теорії тяжіння, Ейнштейн розширює принцип відносності, поширюючи його на неінерційній системи. У ній він також виходить з експериментального факту еквівалентності мас інерційних та гравітаційних, або еквівалентності інерційних і гравітаційних полів. Правда, принцип еквівалентності справедливий лише при строго локальних спостереженнях.
У загальній теорії відносності Ейнштейн довів, що структура простору - часу визначається розподілом мас матерії.
10. Концепція атомізму та елементарні частинки
Уявлення про неподільних найдрібніших частинках матерії, що виник ще в далекій давнині, супроводжувало розвиток поглядів на природу протягом всієї історії наукового пізнання. Вперше поняття про атом як останній і неподільної частинки тіла виникло, як відомо, в античній Греції в рамках натурфилософского навчання школи Левкіппа-Демокріта. Згідно з цим вченням, в світі існують лише атоми і порожнеча. Різні комбінації атомів утворюють найрізноманітніші видимі тіла. Ці тіла можуть виникати і зникати, але атоми, з яких вони складаються, залишаються незмінними. Вони можуть лише переходити від одних тіл до інших.
Антична гіпотеза про атоми не грунтувалася на будь-яких емпіричних даних і була лише геніальною здогадкою, але тим не менше вона визначила на багато століть уперед весь подальший розвиток природознавства. І хоча зараз ми знаємо, що атом зовсім не є останньою, неподільної часткою матерії і має складну будову, тенденція до пошуку останніх елементарних частинок, з яких побудоване все світобудову, продовжує існувати в нових формах атомістичної концепції.
Ця концепція, як вже зазначалося раніше, поза сумнівом, володіє величезними можливостями для пояснення властивостей і особливостей складних тіл за допомогою властивостей більш простих елементів і частинок. Однак таке пояснення досягається, як відомо, за допомогою редукції, тобто відомості складного до простого, складеного до елементарного. Тому важко погодитися з ідеєю, що все різноманіття складного і якісно різноманітного світу може бути зведене до небагатьох властивостям невеликого числа простих, елементарних частинок.
11. Якісна характеристика інформації
Можливість і ефективність використання інформації обумовлюються такими основними її споживчими показниками якості, як репрезентативність, змістовність, достатність, доступність, актуальність, своєчасність, точність, достовірність, стійкість.
Репрезентативність інформації пов'язана з правильністю її відбору і формування з метою адекватного відображення властивостей об'єкта. Найважливіше значення тут мають:
• правильність концепції, на базі якої сформульовано вихідне поняття;
• обгрунтованість відбору істотних ознак і зв'язків відображуваного явища.
Порушення репрезентативності інформації призводить нерідко до суттєвих її погрішностей.
Змістовність інформації відображає семантичну ємність, рівну відношенню кількості семантичної інформації в повідомленні до обсягу оброблюваних даних, тобто
Зі збільшенням змістовності інформації зростає семантична пропускна здатність інформаційної системи, так як для отримання одних і тих же відомостей потрібно перетворити менший обсяг даних.
Поряд з коефіцієнтом змістовності С, що відображає семантичний аспект, можна використовувати і коефіцієнт інформативності, що характеризується відношенням кількості синтаксичної інформації (за Шеннону) до обсягу даних .
Достатність (повнота) інформації означає, що вона містить мінімальний, але достатній для прийняття правильного рішення склад (набір показників). Поняття повноти інформації пов'язане з її смисловим змістом (семантикою) і прагматикою. Як неповна, тобто недостатня для прийняття правильного рішення, так і надмірна інформація знижує ефективність прийнятих користувачем рішень.
Доступність інформації сприйняттю користувача забезпечується виконанням відповідних процедур її одержання і перетворення. Наприклад, в інформаційній системі інформація перетворюється до доступною та зручною для сприйняття користувача формі. Це досягається, зокрема, і шляхом узгодження її семантичної форми з тезаурусом користувача.
Актуальність інформації визначається ступенем збереження цінності інформації для управління в момент її використання і залежить від динаміки зміни її характеристик і від інтервалу часу, що пройшов з моменту виникнення даної інформації.
Своєчасність інформації означає її надходження не пізніше заздалегідь призначеного моменту часу, узгодженого з часом рішення поставленої задачі.
Точність інформації визначається ступенем близькості одержуваної інформації до реального стану об'єкта, процесу, явища і т.п.
Достовірність інформації визначається її властивістю відбивати реально існуючі об'єкти з необхідною точністю. Вимірюється достовірність інформації довірчою ймовірністю необхідної точності, тобто ймовірністю того, що відображуване інформацією значення параметра відрізняється від істинного значення цього параметра в межах необхідної точності.
Стійкість інформації відображає її здатність реагувати на зміни вихідних даних без порушення необхідної точності. Стійкість інформації, як і репрезентативність, зумовлена ​​обраної методикою її відбору і формування.
12. Антропний принцип космології
З природничо точки зору виникнення антропного принципу слід розглядати в тісному зв'язку з походженням життя у Всесвіті, а також принциповій можливістю появи інших, відмінних від нашого Всесвіту світів. На думку Р. Дікке, життя у Всесвіті не може з'явитися раніше, ніж зміниться перше покоління зірок, у результаті руйнування яких з'явиться речовину, що містить вуглець, кисень і інші хімічні елементи, необхідні для виникнення життя. Тільки після виникнення зірок другого покоління починається відлік зоряного часу і з'являється можливість зародження життя. Таким чином, розглядаючи залежність появи людини від універсальних світових констант, зокрема від віку Всесвіту, Дікке спробував дати біологічне пояснення антропному принципом.
Дискусії навколо антропного принципу в космології, як неважко помітити, набувають філософський характер, оскільки вони стосуються проблеми обумовленості розвитку Всесвіту фундаментальними вихідними світовими константами. Багато дослідників бачать у цьому повернення до антропоцентризму в погляді на світ, визнання існування цілей в природі, відхід від революційної точки зору Коперника, що заперечує виділене місце Землі і людини у Всесвіті. Однак протилежний підхід, перебільшували роль випадковостей в розвитку світу і заперечує його закономірний характер, також не можна вважати правильним. Мабуть, існування фундаментальних світових констант, залежність від них всього подальшого розвитку Всесвіту вимагають також пошуку тих загальних універсальних закономірностей, які детермінують такий розвиток. Обговорення питань взаємозв'язку між випадковим і закономірним в еволюції Всесвіту приводить нас до аналізу ряду інших філософських і світоглядних проблем, висунутих розвитком сучасної космології.
13. Статичні та динамічні закономірності. Принцип невизначеності Гейзенберга
Принцип невизначеності Гейзенберга (або Гайзенберга) - в квантовій механіці так називають принцип, що дає нижній (ненульовий) межа для твору дисперсій (ступінь відхилення або зміни значень змінної від центрального пункту.) Величин, що характеризують стан системи. Принцип Гейзенберга взагалі грає у квантовій механіці ключову роль хоча б тому, що досить наочно пояснює, як і чому мікросвіт відрізняється від знайомого нам матеріального світу. Щоб зрозуміти цей принцип, задумайтеся для початку про те, що значить «виміряти» яку б то не було величину. Щоб відшукати, наприклад, цю книгу, ви, увійшовши до кімнати, оглядає її поглядом, поки він не зупиниться на ній. Мовою фізики це означає, що ви провели візуальне вимірювання (знайшли поглядом книгу) і отримали результат - зафіксували її просторові координати (визначили місце розташування книги в кімнаті). Насправді процес вимірювання відбувається набагато складніше: джерело світла (Сонце або лампа, наприклад) випускає промені, які, пройшовши певний шлях у просторі, взаємодіють з книгою, відбиваються від її поверхні, після чого частина з них доходить до ваших очей, проходячи через кришталик, фокусується, потрапляє на сітківку - і ви бачите спосіб книги і визначаєте її положення в просторі. Ключ до вимірювання тут - взаємодія між світлом і книгою. Так і при будь-якому вимірі, уявіть собі, інструмент вимірювання (в даному випадку, це світло) вступає у взаємодію з об'єктом вимірювання (в даному випадку, це книга).
14. Проблема існування та пошуку позаземних цивілізацій у всесвіті
Ця проблема набула розвитку ще в давнину. На користь того, що ми не одні, наводилися такі аргументи - оскільки світ складається з одних і тих же субстанцій (в одних філософів це вода, у інших атоми) відповідно, повинна бути і позаземне життя. Якщо говорити про проблему пошуку і виявлення позаземних цивілізацій, проблема полягає в принциповому допущенні існування життя на інших планетах. Існує проблеми якісного переходу неживого в живе (згадаймо академіка Опаріна). Еволюція речовин при переході від неживої до живої матерії: атомні ядра -> атоми -> низькомолекулярні з'єднання -> високомолекулярні сполуки -> прокаріоти (організми позбавлені оформленого ядра, тобто віруси, бактерії) -> одноклітинні -> багатоклітинні.
У туманностях знайшли органічні сполуки, які є основою білків живих організмів. У цих областях вчені виявили процеси інтенсивного зореутворення, з цього випливає, що можливо інтенсивне утворення нових планет. Але виникає питання: на скільки умови утворення нових планет і вплив інтенсивності їхніх зірок впливають на можливість збереження цих низькомолекулярних сполук.
Проблема виникнення життя у Всесвіті.
З одного боку у нас на землі простежено біологічна еволюція, але це все-таки насамперед конституюється як емпіричний факт. Але з іншого боку, еволюція застосовна лише до наших умов, на планеті Земля, але це не є достатнім фактом, що дозволяє твердо стверджувати, що подібна еволюція не може відбуватися і на інших планетах Всесвіту. Є факти, які виходять за рамки строгих пояснень у зазначеній теорії.
15. Еволюція хімічних сполук на землі
Еволюцію, яку пройшли хімічні сполуки на нашій планеті, можна розділити на чотири стадії: 1) неорганічну; 2) органічну, 3) біохімічну; 4) антропогенне.
1.Неорганіческая стадія пов'язана з хімічними перетвореннями без утворення ланцюгів з атомів вуглецю, який, як відомо, володіє найбільшим еволюційним потенціалом. На цій стадії утворювалися найбільш прості речовини і відбувалися відносно нескладні процеси.
2. органічна по суті є хімія сполук вуглецю. Тут відбувається різке ускладнення хімізму і формуються всі необхідні передумови для виникнення життя.
3. біохімія, йди хімія живого. З виникненням життя вищої і найбільш складною формою матерії стає біологічна. До специфіки співвідношення хімічного і біологічного можна віднести наступні закономірності:
життя виникає в ході перебігу хімічних процесів, хоча перехід від неживого до живого поки відтворити не вдається;
з виникненням життя більшість хімічних речовин продовжує існувати за своїми власними законами поза живих організмів. При цьому неживе речовина служить зовнішнім середовищем, з якою живе перебуває в постійній динамічній зв'язку (обмін речовин між організмом і середовищем);
· Деяка частина хімічних речовин після виникнення живого включається до складу живих організмів. Біохімія, або хімія живого, набагато складніше хімічних процесів, що йдуть поза живим організмом. Одночасно біохімія - частина хімічної науки і в ній діють в особливих формах всі хімічні закони. Біохімічні процеси є основою життя, вони впливають на біологічні явища, накладаючи на них певні обмеження.
біохімічні процеси розвиваються під контролем біологічних процесів і закономірностей, наприклад природного відбору. У живому організмі хімічний синтез спрямований на підтримку його життєздатності.
· В живій природі виникає нова якість - біологічне, яке має у своїй основі складні хімічні механізми і в той же час не може бути зведене навіть до найскладнішого набору хімічних процесів.
16. Гіпотеза виникнення життя академіка А.І. Опаріна
Теорії самозародження. Нова версія одержала назву теорія хімічної еволюції. Одним з головних її пропагандистів став біохімік-марксист Олександр Опарін (1894-1980).
Він виклав свої ідеї в книзі «Походження життя», опублікованій у Радянському Союзі в 1924 році і перекладеної на англійську мову в 1938 році. Теорію Опаріна гаряче підтримав кембриджський професор Хелдейн. Хелдейн висунув гіпотезу про те, що на первісній Землі накопичилися величезні кількості органічних сполук, утворивши те, що він назвав гарячим розведеним бульйоном.
Сучасне двоєдине поняття первісного бульйону і самозародження життя виходить з теорії Опаріна-Хелдейна про походження життя.
Теорія ця загальновизнана, викладається в школах і коледжах.
Первісна Земля мала розріджену (тобто позбавлену кисню) атмосферу.
Коли на цю атмосферу стали впливати різні природні джерела енергії - наприклад, грози і виверження вулканів - то за це почали спонтанно формуватися основні хімічні сполуки, необхідні для органічного життя.
3. З плином часу молекули органічних речовин накопичувалися в океанах, поки не досягли консистенції гарячого розведеного бульйону. Однак у деяких районах концентрація молекул, необхідних для зародження життя, була особливо високою, і там утворилися нуклеїнові кислоти і протеїни.
4. Деякі з цих молекул виявилися здатні до самовідтворення.
5. Взаємодія між виниклими нуклеїновими кислотами та протеїнами, зрештою, призвело до виникнення генетичного коду.
6. Надалі ці молекули об'єдналися, і з'явилася перша жива клітина.
7. Перші клітини були гетеротрофами, вони не могли відтворювати свої компоненти самостійно і отримували їх з бульйону. Але з часом багато з'єднання стали зникати з бульйону, і клітини були змушені відтворювати їх самостійно. Так клітини розвивали власний обмін речовин для самостійного відтворення.
8. Завдяки процесу природного відбору з цих перших клітин з'явилися всі живі організми, що існують на Землі.
Найбільшим успіхом теорії Опаріна-Хелдейна став широко розрекламований експеримент, проведений в 1953 році американським аспірантом Стенлі Міллером.

17. Сучасні уявлення про походження життя на землі
Життя на Землі надзвичайно різноманітна. Вона представлена ​​ядерними і доядерние одно-і багатоклітинними істотами. Походження життя - одна з трьох найважливіших світоглядних проблем поряд з проблемами походження нашого Всесвіту і проблемою походження людини. Спроби зрозуміти, як виникла і розвивалася життя на Землі, були зроблені ще в далекій давнині. Існує п'ять концепцій виникнення життя:
1.Креанізм - божественне створення живого.
2.Концепція багаторазового самовільного зародження життя з неживої речовини.
3.Концепция стаціонарного стану, відповідно до якої життя існувала завжди.
4.Концепція позаземного походження життя.
5.Концепція походження життя на Землі в історичному минулому в результаті процесів, що підкоряються фізичним та хімічним законам.
18. Структурні рівні живої
Концепція структурних рівнів живого включає представлення про ієрархічної співпідпорядкованості структурних рівнів, системності та органічної цілісності живих організмів. Відповідно до цієї концепції структурні рівні різняться не тільки складністю, але і закономірностями функціонування. Внаслідок ієрархічної співпідпорядкованості кожен з рівнів організації живої матерії має вивчатися з урахуванням характеру нижче і вищого рівнів в їх функціональній взаємодії.
Розглянемо окремі рівні організації живої матерії, почавши з нижчому щаблі, на якій сходяться біологія і хімія.
Молекулярно-генетичний рівень.
Це той рівень організації матерії, на якому відбувається стрибок від атомно-молекулярного рівня неживої матерії до макромолекулам живого. При вивченні молекулярно-генетичного рівня досягнута, мабуть, найбільша ясність у визначенні основних понять, а також у виявленні елементарних структур і явищ. Розвиток хромосомної теорії спадковості, аналіз мутаційного процесу, вивчення будови хромосом, фагів і вірусів розкрили основні риси організації елементарних генетичних структур і пов'язаних з ними явищ.
Клітинний рівень.
Клітинному і субклітинному рівні відображають процеси спеціалізації клітин, а також різні внутрішньоклітинні включення.
Будь-який живий організм складається з клітин. У найпростішому випадку - з єдиної клітини (бактерії, амеби). Клітина є щонайменшої елементарної живою системою і є першоосновою будови, життєдіяльності і розмноження всіх організмів. Клітини всіх організмів подібні за будовою і складом речовин. Всіма складними багатоступінчатими процесами в клітині управляє особлива структура, як правило, знаходиться в її ядрі і складається з довгих ланцюгів молекул нуклеїнових кислот.
Тканинний рівень.
Сукупність клітин з однаковим рівнем організації утворює живу тканину. З тканин складаються різні органи живих організмів.
Організменний рівень.
Система спільно функціонуючих органів утворює організм. На відміну від попередніх рівнів на організмовому рівні виявляється велика різноманітність живих систем. Організменний рівень іменують також онтогенетическим.
Популяційно-видовий рівень.
Він утворений сукупністю видів і популяцій живих систем. Популяція - це сукупність організмів одного виду, що володіють єдиним генофондом (сукупністю генів). Вона є надорганізменну живою системою, так само, як і вигляд, що складається зазвичай з декількох популяцій. На цьому рівні реалізується біологічний еволюційний процес.
Биогеоценотический рівень.
Він утворений біоценозами - історично склалися стійкими спільнотами популяцій, пов'язаних один з одним і навколишнім середовищем обміном речовин.
Біосферний рівень.
Включає в себе всю сукупність живих організмів Землі разом з навколишнім їх природним середовищем.
Окремі структурні рівні живого є об'єктами вивчення для окремих біологічних наук, тобто умовними розмежувачами біологічного знання. Так, молекулярний рівень вивчається молекулярною біологією, генетикою; клітинний рівень служить об'єктом для цитології, мікробіології; анатомія і фізіологія вивчають життя на тканинному та організменному рівнях; зоологія і ботаніка мають справу з організменному і популяційно-видовим рівнями; екологія охоплює біоценотіческій та біосферний рівні.
19. Молекулярно-генетичний рівень. Генетичний код
Молекулярно-генетичний рівень. Це найбільш елементарний характерний для життя рівень. Як би складно або просто не було будова будь-якого живого організму, вони все складаються з однакових молекулярних сполук. Прикладом цього є нуклеїнові кислоти, білки, вуглеводи і інші складні молекулярні комплекси органічних і неорганічних речовин. Їх називають іноді біологічними макромолекулярних речовинами. На молекулярному рівні відбуваються різні процеси життєдіяльності живих організмів: обмін речовин, перетворення енергії. За допомогою молекулярного рівня здійснюється передача спадкової інформації, утворюються окремі органели і відбуваються інші процеси.
Елементарною одиницею на молекулярно-генетичному рівні служить ген - фрагмент молекули нуклеїнової кислоти, в якому записаний визначений у якісному і кількісному відношенні обсяг біологічної інформації. Елементарне явище полягає в процесі редуплікації коваріантною або самовідтворення із змінами генів. Шляхом редуплікації ДНК відбувається копіювання генів і закладеною у них біологічної інформації, що забезпечує спадкоємність і збереження (консерватизм) властивостей організмів у низці поколінь. Редуплікація, таким чином, є основою спадковості.
Генетичний код - властива живим організмам єдина система запису спадкової інформації в молекулах нуклеїнових кислот у вигляді послідовності нуклеотидів. Кожний нуклеотид позначається великою літерою, з якої починається назва азотистого підстави, що входить до його складу:
- А (A) аденін;
- Г (G) гуанін;
- Ц (C) цитозин;
- Т (T) тимін (в ДНК) або В (U) урацил (в мРНК).
Дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК) - один з двох типів нуклеїнових кислот, який забезпечує зберігання, передачу з покоління в покоління і реалізацію генетичної програми розвитку і функціонування живих організмів. Основна роль ДНК в клітинах - довготривале зберігання інформації про структуру РНК і білків.
РНК (РНК) - нуклеїнові кислоти, полімери нуклеотидів, до складу яких входять залишок ортофосфорної кислоти, рибоза (на відміну від ДНК, що містить дезоксирибозу) і азотисті основи - аденін, цитозин, гуанін і урацил (на відміну від ДНК, що містить замість урацилу тимін). Ці молекули містяться в клітинах всіх живих організмів, а також в деяких вірусах.
1. Триплетного - значущою одиницею коду є поєднання трьох нуклеотидів (триплет, або кодон).
2. Безперервність - між триплетами немає розділових знаків, тобто інформація прочитується безперервно.
3. Неперекриваемость - один і той же нуклеотид не може входити одночасно до складу двох або більш кодонів. (Не дотримується для деяких перекриваються генів вірусів, мітохондрій і бактерій, які кодують декілька білків, прочитується з зсувом рамки).
4. Однозначність - певний кодон відповідає тільки одній амінокислоті. (Властивість не є універсальним. Кодон UGA у Euplotes crassus кодує дві амінокислоти - цистеїн і селеноцистеїн)
5. Виродженість (надмірність) - одній і тій же амінокислоті може відповідати декілька кодонів.
6. Універсальність - генетичний код працює однаково в організмах різного рівня складності - від вірусів до людини (на цьому засновані методи генної інженерії) (З цієї властивості також є ряд винятків, див. таблицю в розділі «Варіації стандартного генетичного коду» у цій статті) .
20. Клітинний рівень живого
Клітинний рівень організації пов'язані з морфологічної організацією клітини, спеціалізацією клітин у ході розвитку організму, функціями клітинної мембрани, механізмами і регуляцією ділення клітин. Дослідження на цьому рівні дозволяють вирішувати найважливіші проблеми медицини, зокрема лікування онкологічних захворювань.
Клітина - елементарна одиниця будови і життєдіяльності всіх живих організмів (крім вірусів, про які нерідко говорять як про неклітинних формах життя), що володіє власним обміном речовин, здатна до самостійного існування, самовідтворення і розвитку.
Клітина є структурною і функціональною одиницею всіх живих організмів на Землі. Окремі органели у складі клітини мають характерну будову і виконують певну функцію. Функції окремих органоїдів в клітці взаємозалежні і виконують єдині процеси життєдіяльності. У одноклітинних організмів (одноклітинні водорості і найпростіші) всі життєві процеси проходять в одній клітці, і одна клітина існує як окремий організм. Завдяки діяльності клітини надходять ззовні речовини перетворюються в субстрати та енергію, які утилізуються в процесі біосинтезу білків відповідно до існуючої інформацією. Таким чином, на клітинному рівні сполучаються механізми передачі інформації і перетворення речовин і енергії. Елементарні явища на цьому рівні створюють енергетичну та речовинну основу життя на інших рівнях.
21. Організменний рівень живих систем
Організменний рівень організації - це рівень одноклітинних, колоніальних і багатоклітинних організмів. Специфіка организменного рівня в тому, що на цьому рівні відбувається декодування і реалізація генетичної інформації, формування ознак, властивих особинам даного виду. Цей рівень вивчається морфологією (анатомією і ембріологією), фізіологією, генетикою, палеонтологією.
Елементарною одиницею организменного рівня служить особина, яка у розвитку від моменту зародження до припинення існування в якості живої системи, що дозволяє назвати цей рівень також онтогенетическим. Закономірні зміни організму в індивідуальному розвитку складають елементарні явища. У ході онтогенезу, в результаті реалізації спадкової інформації в певних умовах зовнішнього середовища формується фенотип організмів даного біологічного виду.
У кожному окремому організмі відбуваються всі життєві процеси, характерні для всіх живих організмів, - харчування, дихання, обмін речовин, подразливість, розмноження і т. д. Кожен самостійний організм залишає після себе потомство. У багатоклітинних організмів клітини, тканини, органи і системи органів не є окремим організмом. Тільки цілісна система органів, спеціалізовано виконують різні функції, утворює окремий самостійний організм. Розвиток організму, починаючи з запліднення і до кінця життя, займає певний проміжок часу. Таке індивідуальний розвиток кожного організму називається онтогенезом. Організм може існувати в тісному взаємозв'язку з навколишнім середовищем.
22. Популяційно-видовий рівень живого
Популяційно-видовий рівень. Одиницею рівня є особини, об'єднані в популяції, які в свою чергу об'єднані у види. Основні ознаки рівня: народжуваність, смертність, структура популяції (статева і вікова), щільність, чисельність популяції.
Вид - це сукупність подібних між собою за певною ознакою, здатних схрещуватися між собою і давати плідне потомство.
Популяції-сукупність особин одного виду, які населяють певну територію, більш-менш ізольовану від сусідніх сукупностей того ж виду
Об'єднання особин у популяцію відбувається на основі спільності генофонду. Популяція, в силу можливості міжпопуляційних схрещувань, являє собою відкриту генетичну систему. Дія елементарних еволюційних факторів призводить до еволюційно значимих змін генофонду популяції, що і приймається за елементарне явище на цьому рівні.
Особини одного виду населяють територію з відомими абіотичними показниками (клімат, хімізм грунтів, гідрологічні умови) та взаємодіють з організмами інших видів. У процесі спільного історичного розвитку організмів різних систематичних груп утворюються динамічні, стійкі в часі спільноти - біогеоценози, які служать елементарними одиницями біогеоценотичного рівня. Видовий склад, а також характеристики місцеперебування для окремих біогеоценозів забезпечують речовинно-енергетичні кругообіги, які представляють на даному рівні елементарні явища. Провідна роль у цих круговоротах належить живим організмам. Біоценоз - це відкрита в матеріальному і енергетичному плані система. Завдяки цьому біогеоценози об'єднуються в єдиний комплекс - область поширення життя або біосферу.
23. Біоценоз і біогеоценоз
Біоценоз - взаємопов'язана сукупність мікроорганізмів, рослин, грибів і тварин, що населяють більш-менш однорідний ділянку суші чи водойми, і що характеризуються певними відносинами як між собою, так і з абіотичними факторами навколишнього середовища (компоненти та явища неживої, неорганічної природи, прямо або побічно впливають на живі організми.)
За систематичним ознаками біоценоз ділиться на фітоценоз, зооценоз і микробоценоз.
Фітоценоз - стійка природна угруповання видів рослин у межах одного біоценозу.
Зооценоз - сукупність взаємопов'язаних і взаємозалежних видів тварин, що склалася в межах одного біоценозу.
Мікробіоценоз - спільнота мікроорганізмів рослинного і тваринного походження. Мікробіоценози складають бактерії, гриби, актиноміцети, мікроскопічні нижчі водорості та ін
Функціонально біоценоз ділиться на ступені екологічної піраміди на групи організмів: продуцентів, консументів і редуцентів, об'єднаних трофічними зв'язками.
Структурно біоценоз діляться на обрії, шари, яруси, пологи, меротопи.
Біоценоз характеризується біомасою та біологічною продуктивністю. У місці з біотопом біоценоз складає біогеоценоз.
Біогеоценоз взаємообумовлений комплекс живих і відсталих компонентів, пов'язаних між собою обміном речовин і енергії; одна з найбільш складних природних систем. До живим компонентів Б. відносяться автотрофні організми (фотосинтезуючі зелені рослини і хемосинтезирующие мікроорганізми) і гетеротрофні організми (тварини, гриби, багато бактерій, віруси), до відсталим - приземний шар атмосфери з її газовими та тепловими ресурсами, сонячна енергія, грунт з її водо -мінеральними ресурсами і почасти кора вивітрювання (в разі водного Б. - вода). У кожному Б. зберігається як однорідність (гомогенна або частіше мозаічногомогенная) складу і будови компонентів, так і характер матеріально-енергетичного обміну між ними. Особливо важливу роль у Б. відіграють зелені рослини (вищі і нижчі), що дають основну масу живої речовини. Вони відбуваються первинні органічні матеріали, речовина та енергія яких використовуються самими рослинами і по ланцюгах харчування передаються всім гетеротрофних організмів.

Основні показники біогеоценозу

Видовий склад - кількість видів, що мешкають в біогеоценозі.
Видове різноманіття - кількість видів, що мешкають в біогеоценозі на одиницю площі або обсягу.
У більшості випадків видовий склад і видову різноманітність кількісно не збігаються і видове різноманіття безпосередньо залежить від досліджуваної ділянки.
Біомаса - кількість організмів біогеоценозу, виражене в одиницях маси.
Б. - динамічна система. Він безперервно змінюється і розвивається в результаті внутрішніх суперечливих тенденцій його компонентів. Зміни Б. можуть бути короткочасними, які зумовлюють легко оборотні реакції компонентів Б. (добові, погодні, сезонні), і глибокими, що ведуть до незворотних змінах в стані, структурі і загальному метаболізмі Б. і знаменують зміну (сукцесію) одного Б. іншим. Вони можуть бути повільними і швидкими, які часто відбуваються під впливом раптових змін в результаті стихійних причин або господарської діяльності людини (не тільки перетворюючого і руйнує природні Б, а й створює нові, культурні Б.). Поряд з динамічністю, Б. властива і стійкість у часі, яка обумовлена ​​тим, що сучасні природні Б. - результат тривалої і глибокої адаптації живих компонентів один до одного і до компонентів відсталої середовища. Тому Б., виведені зі стійкого стану тієї чи іншої причиною, після її усунення можуть відновлюватися у формі, близькій до початкової. Б., близькі по складу і структурі компонентів, по метаболізму і напрямку розвитку, відносять до одного типу Б., який є основною одиницею біогеоценологіческой класифікації.
24. Сучасні концепції екології
Про проблеми екології по-справжньому заговорили в 70-х рр.. XX ст., Коли не тільки фахівці, а й пересічні громадяни відчули, яку зростаючу загрозу несе існуючого і майбутнім поколінням техногенна цивілізація. Забруднення атмосфери, отруєння річок і озер, кислотні дощі, все збільшуються відходи виробництва, особливо використаних радіоактивних речовин, та багато іншого - все це не могло не вплинути на зростання інтересу широких верств населення до проблем екології. У зв'язку з цим змінився і сам погляд на предмет екології. Хоча термін «екологія» був введений Ернстом Геккелем понад століття тому і як самостійна наукова дисципліна вона сформувалася ще в 1900 р ., Тим не менш довгий час екологія залишалася суто біологічної дисципліною. В даний час вона вийшла вже з цих вузьких рамок і стала, по суті справи, міждисциплінарним напрямом досліджень процесів, пов'язаних із взаємодією біосфери і суспільства. Як вказує відомий фахівець з цих питань Ю. Одум, зараз екологія оформилася в принципово нову інтегровану дисципліну, що зв'язує фізичні і біологічні явища і творчу міст між природними і суспільними науками.
Про зв'язок екології з громадськими та гуманітарними науками свідчить поява таких її розділів, як соціальна, медична, історична, етична екології.
Екологічні системи та їх структура. До екологічних систем зазвичай відносять всі живі системи разом з їх екологічною нішею, тобто навколишнім середовищем, починаючи від окремої популяції і закінчуючи біосферою. Всі вони є відкритими системами, які обмінюються з навколишнім природним середовищем речовиною, енергією або інформацією. Найменшою одиницею екології є популяція. Отже, ні молекулярний, ні клітинний, ні організменний рівні, про які йшла мова в попередньому розділі, не розглядаються в екології, хоча і жива молекула, і клітка, і тим більше організм представляють собою відкриті системи, які можуть існувати завдяки взаємодії з середовищем. Ще більш великим системним об'єднанням в екології вважається біом, який включає до свого складу живі системи і неживі фактори на великій території, наприклад листяні породи дерев на Середньоросійської височини. екосистемі можна виділити два рівні:
• на верхньому, автотрофні рівні, який називають також зеленим поясом, ми зустрічаємося з рослинами, що містять хлорофіл і переробними сонячну енергію і прості неорганічні речовини в складні органічні сполуки;
• на нижньому, гетеротрофні рівні відбувається перетворення і розкладання цих органічних сполук в прості, неорганічні.
25. Проблема горіння в хімії XVIII століття (Дальтон, Лавуазьє)
Центральна проблема хімії XVIII Питання в. полягав у наступному: що з трапляється горючими речовинами, коли вони в згоряють повітрі? Для пояснення процесів І. горіння Е. Бехером і його Г. учнем Шталем була запропонована теорія Тіла, флогістону. містять велику кількість флогістону, добре; горять тіла, які не горять, дефлогістрованим. є Флогістон - це деяка субстанція, невагома яку містять всі горючі і тіла яку вони втрачають при Ця горінні. теорія дозволяла пояснювати багато процесів хімічні і передбачати нові хімічні вона явища. міцно утримувала свої позиції, Лавуазьє поки в кінці XVIII ст. Протягом У майже всього XVIII ст. на (спираючись відкриття К. Шеєле складного повітря складу та Дж.В. Прістлі кисню, не 1774) розробив кисневу теорію горіння. вже До встановленого до нього переліку (метали, елементів вуглець, сірка і фосфор) додав він нові - кисень, який з разом воднем входить до складу а води, також і інший компонент - повітря не підтримує життя азот.
Лавуазьє що показав, всі колись вважалися хаотичними в явища хімії можуть бути систематизовані зведені і в закон поєднання елементів, і старих нових. У відповідності до системи нової хімічні сполуки ділилися в на основному три категорії: кислоти, підстави, раз солі.
Лавуазьє і назавжди покінчив з алхімічної старою номенклатурою, заснованої на випадкових - асоціаціях «винне масло», «винний камінь», цукор »« свинцевий та ін Таким чином, рационализировал Лавуазьє хімію і пояснив причину різноманітності великого хімічних явищ: вона полягає матеріальне в розходженні хімічних елементів і сполук. їх Він ввів (при активному К. участю Бертолле) новую.Л. Нова номенклатура з виходила того, що кожне хімічне має речовина мати одне певну назву, його характеризує функції і состав.д. Наприклад, калію оксид складається з калію і хлорид кисню, натрію - з натрію хлору, і сульфід водню - з і водню сірки, і т.
Крім Лавуазьє того, поставив питання і про в кількостях, яких поєднуються різні елементи собою, між і за допомогою закону матерії збереження привів хімію до подання необхідності про кількісного вираження пропорцій, в поєднувалися яких елементи. Таким чином, Лавуазьє наукову здійснив революцію в хімії: він хімію перетворив із сукупності безлічі не один пов'язаних з одним рецептів, що підлягали один вивченню за одним, в загальну грунтуючись теорію, на якій можна було тільки не пояснювати всі відомі явища, і але передбачати нові.
Наступний важливий у крок розвитку наукової хімії зроблений був Дж. Вивчаючи хімічний газів, склад він досліджував вагові кисню, кількості припадають на одне то й же вагова кількість (наприклад, речовини азоту) в різних кількісному за складом окислах, і кратність встановив цих кількостей, наприклад , п'яти в оксиди азоту (N2O, N2Оз, NO, NО2 і N2O5) кисню кількість на одне і те ж вагова кількість азоту як ставиться 1:2:3:4:5. Так був закон відкритий кратних відносин. При цьому він ввів в хімію атомного поняття ваги.
Дальтон правильно пояснив закон цей атомним будовою речовини здатністю і атомів однієї речовини з з'єднуватися різною кількістю атомів речовини.
26. Хімія XIX століття: Закони Ж. Пруста, Гей-Люссака, Авогадро
Відкриті Ж. Л. Люссаком на початку 19 ст. закони, що описують деякі властивості газів.
1) Закон теплового розширення газів стверджує, що зміна обсягу даної маси газу при постійному тиску прямо пропорційно зміні температури
(V 2 - v 1) / v 1 = aDt
або
v 2 = v 1 (1 + aDt),
де v 1 - обсяг газу при початковій температурі t 1; v 2 - при кінцевій t 2; Dt = t 2 - t 1; a - коефіцієнт теплового розширення газів при постійному тиску. Величина a для всіх газів при нормальних умовах приблизно однакова і при вимірюванні температури газу в ° С a = 1 / 273, 15 (або 0,00367). Поєднуючи цей закон з законом Бойля-Маріотта, Е. Клапейрон вивів рівняння стану ідеального газу, що зв'язує р, v і Т (див. Клапейрона рівняння).
2) Закон об'ємних відносин свідчить, що об'єми газів, що вступають у хімічну реакцію, знаходяться в простих відносинах один до одного і до об'ємів газоподібних продуктів реакції. Іншими словами, відношення обсягів, в яких гази беруть участь у реакції, відповідає відношенню невеликих цілих чисел. Вимірюючи при однакових умовах об'єми водню, хлору та хлористого водню, Гей-Люссак знайшов, що один об'єм водню і один об'єм хлору, з'єднуючись, дають два об'єми хлористого водню, тобто відношення обсягів дорівнює 1: 1: 2. Схожа картина має місце і при інших реакціях за участю газів. Цей закон зіграв важливу роль у створенні атомно-молекулярної теорії. Він послужив поштовхом для відкриття Авогадро закону, за допомогою якого Авогадро вперше зробив правильний висновок про склад молекул простих газів (H 2, Cl 2, N 2 і т.д.) і строго розмежував поняття атома і молекули. Коли молекулярні формули всіх газів точно відомі, відшукання відносини об'ємів газів, що вступають між собою в реакцію, вже не потребує складних вимірювань. Так, з рівняння синтезу хлористого водню з водню і хлору Н 2 + Cl 2 = 2HCl легко бачити, що ставлення об'ємів газів в цьому випадку дорівнює 1: 1: 2.
Закон Авогадро - одне з важливих основних положень хімії, з якого випливає, що «в рівних обсягах різних газів, взятих при однакових температурі і тиску, міститься одне і теж число молекул». Другий наслідок із закону Авогадро: молярна маса першого газу дорівнює добутку молярної маси другого газу на відносну щільність перший газу по другому.
Закон Пруста - Відкрив гідроокису металів, показав, що метали можуть утворювати більше одного оксиду і сульфіду. Виділив з виноградного соку глюкозу.
Закон сталості складу один з основних законів хімії: кожне певне хімічна сполука, незалежно від способу його отримання, складається з одних і тих самих елементів, причому відношення їх мас постійні, а відносні кількості їх атомів виражаються цілими числами.
27. Теорія хімічної будови А. Бутлерова
Російський хімік, академік Петербурзької Академії Наук (з 1874 р.), голова Відділення хімії Російського фізико-хімічного товариства (1878-1882), почесний член багатьох наукових товариств. Народився в 1828 р. в Чистополі, в 1849 р. закінчив Казанський університет. Працював там же: з 1857 р. - професор, в 1860 і 1863 - ректор. З 1868 р. професор Петербурзького університету.
Займаючись вивченням вуглеводнів, Бутлеров зрозумів, що вони представляють собою абсолютно особливий клас хімічних речовин. Аналізуючи їх будова і властивості, вчений зауважив, що тут існує сувора закономірність. Вона і лягла в основу створеної ним теорії хімічної будови.
Основні ідеї теорії хімічної будови Бутлеров вперше висловив в 1861. Головні положення своєї теорії він виклав у доповіді «Про хімічний будову речовини», прочитане в хімічній секції З'їзду німецьких природознавців і лікарів у Шпейері.
Основні положення теорії хімічної будови
Атоми в молекулах сполучені один з одним в певній послідовності відповідно до їх валентності. Послідовність міжатомних зв'язків в молекулі називається її хімічною будовою і відображається однією структурною формулою (формулою будови).
1. Хімічна будова можна встановлювати хімічними методами. (В даний час використовуються також сучасні фізичні методи).
2. Властивості речовин залежать від їх хімічної будови.
3. За властивостями даної речовини можна визначити будову його молекули, а за будовою молекули - передбачити властивості.
4. Атоми і групи атомів в молекулі роблять взаємний вплив один на одного.
Теорія Бутлерова стала науковим фундаментом органічної хімії і сприяла швидкому її розвитку. Спираючись на положення теорії, А.М. Бутлеров дав пояснення явища ізомерії, передбачив існування різних ізомерів і вперше отримав деякі з них.

28. Періодична система Д. І. Менделєєва
Періодична система хімічних елементів (таблиця Менделєєва) - класифікація хімічних елементів, що встановлює залежність різних властивостей елементів від заряду атомного ядра. Система є графічним виразом періодичного закону, встановленого російським хіміком Д. І. Менделєєвим в 1869 році. Її початковий варіант був розроблений Д. І. Менделєєвим в 1869-1871 роках і встановлював залежність властивостей елементів від масового числа атомів (або їх атомної маси).
До відкриття Д. І. Менделєєва в науці вже були зроблені спроби класифікувати хімічні елементи за певними ознаками.
Попередники Д. І. Менделєєва, відзначаючи подібність деяких елементів, об'єднали їх в окремі групи чи класи. Наприклад, поділ елементів на два класи - метали і неметали - виявилося неточним, тому що є хімічні елементи з подвійними властивостями - як металів, так і неметалів.
Важливим етапом у роботі зі створення класифікації хімічних елементів було об'єднання подібних елементів у природні сімейства, наприклад лужні метали, галогени.
Проте всі вчені, намагаючись класифікувати хімічні елементи, шукали схожість між елементами одного сімейства, але не могли собі уявити, що всі елементи тісно пов'язані один з одним.
Геніальне підтвердження того, що всі хімічні елементи взаємопов'язані, зробив видатний російський хімік Д. І. Менделєєв, який порівняв їх на основі двох властивостей: атомної маси і валентності, тобто здатності утворювати відомі форми сполук (оксиди, водневі з'єднання та ін ).
Сутність відкриття Менделєєва полягала в тому, що із зростанням атомної маси хімічних елементів їх властивості змінюються не монотонно, а періодично. Після певної кількості різних за властивостями елементів, розташованих за зростанням атомної ваги, властивості починають повторюватися. Наприклад, натрій схожий на калій, фтор схожий на хлор, а золото схоже на срібло і мідь. Зрозуміло, властивості не повторюються в точності, до них додаються і зміни. Відмінністю роботи Менделєєва від робіт його попередників було те, що основ для класифікації елементів у Менделєєва була не одна, а дві - атомна маса і хімічна схожість. Для того, щоб періодичність повністю дотримувалася, Менделєєвим були зроблені дуже сміливі кроки: він виправив атомні маси деяких елементів, кілька елементів розмістив у своїй системі всупереч прийнятим у той час уявленням про їх схожість з іншими (наприклад, талій, що вважався лужним металом, він помістив в третю групу згідно з його фактичної максимальної валентності), залишив у таблиці порожні клітини, де повинні були розміститися поки не відкриті елементи. У 1871 році на основі цих робіт Менделєєв сформулював Періодичний закон (фундаментальний закон, що встановлює періодичну зміну властивостей хімічних елементів залежно від збільшення зарядів ядер їх атомів.), Форма яка з часом була дещо вдосконалена.
Періодична система Д. І. Менделєєва стала важливою віхою в розвитку атомно-молекулярного вчення. Завдяки їй склалося сучасне поняття про хімічний елемент, були уточнені уявлення про простих речовинах і з'єднаннях.
29. 4 етапи становлення хімії як науки

1. Предалхіміческій період: до III ст. н.е.

У предалхіміческом періоді теоретичний і практичний аспекти знань про речовину розвиваються відносно незалежно один від одного. Походження властивостей речовини розглядає антична натурфілософія, практичні операції з речовиною є прерогативою ремісничої хімії.

2. Алхімічний період: III - XVI ст.

Алхімічний період, у свою чергу, поділяється на три підперіоди: Соловйов Ю.І. Історія хімії. Розвиток хімії з найдавніших часів до кінця XIX століття. - М.: Просвещение, 1983.

· Олександрійську,

· Арабську

· Європейську алхімію.

Алхімічний період - це час пошуків філософського каменю, який вважався необхідним для здійснення трансмутації металів.

У цьому періоді відбувається зародження експериментальної хімії і накопичення запасу знань про речовину; алхімічна теорія, заснована на античних філософських уявленнях про елементи, тісно пов'язана з астрологією та містикою. Поряд з хіміко-технічним "златоделіем" алхімічний період примітний також і створенням унікальної системи містичної філософії.

3. Період становлення (об'єднання): XVII - XVIII ст.

У період становлення хімії як науки відбувається її повна раціоналізація. Хімія звільняється від натурфілософських і алхімічних поглядів на елементи як на носії певних якостей. Поряд з розширенням практичних знань про речовину починає вироблятися єдиний погляд на хімічні процеси і в повній мірі використовуватися експериментальний метод. Завершальна цей період хімічна революція остаточно надає хімії вид самостійної науки, що займається експериментальним вивченням складу тел.

4. Період кількісних законів (атомно-молекулярної теорії): 1789 - 1860 рр..

Період кількісних законів, що ознаменувався відкриттям головних кількісних закономірностей хімії - стехіометричних законів, і формуванням атомно-молекулярної теорії, остаточно завершує перетворення хімії в точну науку, засновану не тільки на спостереженні, а й на вимірі.

5. Період класичної хімії: 1860 р . - Кінець XIX ст.

Період класичної хімії характеризується стрімким розвитком науки: створюється періодична система елементів, теорія валентності і хімічної будови молекул, стереохімія, хімічна термодинаміка та хімічна кінетика; блискучих успіхів досягають прикладна неорганічна хімія та органічний синтез. У зв'язку із зростанням обсягу знань про речовину та її властивості починається диференціація хімії - виділення її окремих гілок, які купують риси самостійних наук.

30. Сутність і походження життя
Питання про походження природи і сутності життя здавна стали предметом інтересу людини в його прагненні розібратися в навколишньому світі, зрозуміти самого себе і визначити своє місце в природі.
Багатовікові дослідження і спроби вирішення цих питань породили різні концепції виникнення життя: креаціонізм - створення життя Богом; концепція самовільного зародження з неживої речовини; концепція стаціонарного стану, відповідно до якої життя існувала завжди і концепція позаземного походження життя в результаті розвитку фізичних і хімічних процесів.
Концепція креаціонізму, по суті, наукової не є, оскільки вона виникла в рамках релігійного світогляду. Вона стверджує, що життя така, яка вона є, тому що такий її створив Бог. Тим самим практично знімається питання про наукове вирішенні проблеми походження і сутності життя. Тим не менш, ця концепція продовжувала і продовжує користуватися досить великою популярністю.
Решта концепції з'являються пізніше, але аж до XIX століття жодна з них не змогла сформувати єдину біологічну картину світу і тим самим дати прийнятне пояснення походження життя.
У XIX столітті в біології виникли концепції механістичного матеріалізму і віталізму - вершина біології того часу, між якими почалася запекла боротьба ідей про походження і сутності життя. Механістичний матеріалізм не визнавав якісної специфіки живих організмів і представляв життєві процеси як результат дії хімічних і фізичних процесів. Протилежною точкою зору став віталізм (від лат. Vitalis - життєвий), який пояснював якісну відмінність живого від неживого наявністю в живих організмах особливої ​​«життєвої сили», відсутньої в неживих предметах і не підкоряється фізичним законам.
в 60-ті роки XIX століття в розгорнулася між Ф.А. Пуше і Л. Пастером дискусії, яка вимагала експериментальних досліджень, вдалося суворо науково обгрунтувати неспроможність цієї концепції. Досліди Пастера продемонстрували, що мікроорганізми з'являються в органічних розчинах в силу того, що туди були раніше занесені їхні зародки.
У 1908 р . шведський хімік Сванте Арреніус підтримав гіпотезу походження життя з космосу. Він висловив думку, що життя на Землі почалася тоді, коли на нашу планету з космосу потрапили зародки життя.
Таким чином, протягом століть змінювалися погляди на цю проблему, але наука все ще далека від її вирішення. Як і сто, і двісті років тому, сьогодні тривають суперечки про сутність життя: чи є вона просто надзвичайно впорядкованим станом звичайних атомів і молекул, з яких складається «жива речовина», або існують поки не відкриті елементарні «частки життя», що переводять звичайні хімічні і фізичні речовини у живе стан. Вагомих доказів і аргументів на користь справедливості тієї чи іншої точки зору немає, і вибір позиції визначається внутрішніми переконаннями кожного учасника спору.
31. Синтетична теорія еволюції
Синтетична теорія еволюції (СТЕ) - сучасна еволюційна теорія, яка є синтезом різних дисциплін, перш за все, генетики і дарвінізму. СТЕ також спирається на палеонтологію, систематику, молекулярну біологію та інші.
Синтетична теорія еволюції - сучасний дарвінізм - виникла на початку 40-х років XX ст. Вона являє собою вчення про еволюцію органічного світу, розроблене на основі даних сучасної генетики, екології та класичного дарвінізму. Термін «синтетична» йде від назви книги відомого англійського еволюціоніста Дж. Хакслі «Еволюція: сучасний синтез» (1942). У розробку синтетичної теорії еволюції внесли внесок багато вчених.
Основні положення синтетичної теорії еволюції в загальних рисах можна виразити таким чином:
Основні положення синтетичної теорії еволюції в загальних рисах можна виразити таким чином:
1. Матеріалом для еволюції служать спадкові зміни - мутації (як правило, генні) та їх комбінації.
2. Основним рушійним фактором еволюції є природний добір, що виникає на основі боротьби за існування.
3. Найменшою одиницею еволюції є популяція.
4. Еволюція носить в більшості випадків дивергентний характер, тобто один таксон може стати предком декількох дочірніх таксонів.
5. Еволюція носить поступовий і тривалий характер. Видоутворення як етап еволюційного процесу являє собою послідовну зміну однієї тимчасової популяції низкою наступних тимчасових популяцій.
6. Вид складається з безлічі супідрядних, морфологічно, фізіологічно, екологічно, біохімічно та генетично відмінних, але репродуктивно не ізольованих одиниць - підвидів і популяцій.
7. Вид існує як цілісне і замкнутий освіту. Цілісність виду підтримується міграціями особин з однієї популяції в іншу, при яких спостерігається обмін алелями («потік генів»),
8. Макроеволюція на більш високому рівні, чим вид (рід, сімейство, загін, клас тощо), йде шляхом мікроеволюції. Згідно синтетичної теорії еволюції, не існує закономірностей макроеволюції, відмінних від мікроеволюції. Іншими словами, для еволюції груп видів живих організмів характерні ті ж передумови і рушійні сили, що і для мікроеволюції.
9. Будь-який реальний (а не збірний) таксон має монофілеті-чеський походження.
10. Еволюція має ненаправлений характер, тобто не йде в напрямку будь-якої кінцевої мети.
Синтетична теорія еволюції розкрила глибинні механізми еволюційного процесу, накопичила безліч нових фактів і доказів еволюції живих організмів, об'єднала дані багатьох біологічних наук. Тим не менш синтетична теорія еволюції (або неодарвінізм) знаходиться в руслі тих ідей і напрямів, які були закладені Ч. Дарвіном.
32. Біоетика: завдання та принципи
Біоетика - це новий рівень у системі професійної етики який пов'язаний з біологічним розвитком людини, з його нормальної діяльність. Сьогодні біоетика - це більше ніж просто розділ філософії. Біоетика - це міждисциплінарна область людського знання, у формуванні якої беруть участь медики, біологи, юристи, соціологи, філософи і представників інших професій.
Перше розгорнуте обговорення проблем біоетики відбулося в м. Нюрнберзі в 1946 р . Це було пов'язане з медичними дослідженнями на людях, проведеними німцями в роки Другої світової війни. На Нюрнберзькому процесі було пред'явлено звинувачення 23 німецьким вченим-медикам.
Завдання біоетики: формування принципів морального регулювання наукових досліджень, яке не обмежувало б свободу науки, але забезпечувало б і соціальний захист громадян і інтереси суспільства. Як наслідок, біоетика формує світогляд суспільства в цілому, закріплене в правових державних та міжнародних законах і деклараціях.
Сучасна біоетика має 2 основних напрямки:
1.медіцінское - сконцентровано навколо відносин "лікар-пацієнт", найчастіше це напрям називають біомедичної етикою або медичної біоетикою;
2.екологіческое - обгрунтовує цінність і права окремих живих істот (біоцентризм) і природних екосистем, дикої природи, біогеоценозів та ін (екоцентризму).
Головна ідея біоетики полягає в тому, що загальнолюдські цінності не повинні розглядатися окремо від біологічних фактів - людина все ще є частиною природи, йому необхідна здорова їжа, свіже повітря, чиста вода, дикі куточки природи, він не може існувати без тварин, без лісів, річок і грунту, які є не тільки екологічними ресурсами, а й головною умовою виживання людства.
33. Передача енергії сонячного світла вгору по трофіч. рівнями харчової мережі екосистем
Екосистема чи екологічна система (від грец. Óikos - житло, місцеперебування і система), природний комплекс (биокосная система), утворений живими організмами (біоценоз) і середовищем їх проживання (відсталої, наприклад атмосфера, або біокосної - грунт, водоймище і т. п .), пов'язаними між собою обміном речовин і енергії. Одне з основних понять екології, застосовний до об'єктів різної складності і розмірів.
Потік енергії в екосистемі. Рослини здатні поглинути лише малу частину енергії сонячних променів, падаючих на їх листя. Приблизно 95 - 99% енергії відбивається від листкової поверхні, переходить в тепло або витрачається на випаровування вологи з продихів, і тільки 1-5% світлової енергії поглинається хлорофілом. Енергія сонця, поглинена рослинами за одиницю часу, називається валовий первинної продукцією. Від 20 до 40% цієї енергії рослини витрачають на дихання, решта 60-80% перетворюються в чисту первинну продукцію - енергію хімічних зв'язків, оскільки використовуються для синтезу великих полімерних молекул, з яких будуються тканини рослин. Чисту первинну продукцію інакше називають швидкістю приросту фітомаси (сумарної маси рослин даного співтовариства). При поїданні рослин травоїдними тваринами енергія переходить з речовиною їжі на наступний трофічний рівень. Неперетравлені залишки їжі викидаються і переробляються редуцентами, що живуть у грунті. Тварини, як і рослини, втрачають частину енергії при диханні. Енергія, що залишилася після втрат, пов'язаних з диханням, виділенням і екскрецією, йде на ріст і розмноження тварин - збільшення зоомасси. Енергія, запасена в тілах рослиноїдних і хижих тварин (консументів) за одиницю часу, називається вторинною продукцією. На малюнку показано, що при переході з одного трофічного рівня на інший частина енергії обов'язково втрачається. Тому продукція живих істот кожного наступного рівня менше, ніж попереднього. У зв'язку з цим співвідношення продукції всіх рівнів екосистеми зазвичай виражається пірамідою, її називають трофічної (або енергетичної) пірамідою. Втрата енергії на кожному рівні означає, що на вищих рівнях її кількість невелика. Тому харчові мережі рідко складаються більш ніж з 4-5 рівнів: рослини, рослиноїдні, два або три рівні м'ясоїдних. Наведіть приклад: вовки і тигри займають вершину трофічної піраміди і харчуються травоїдними тваринами або дрібними хижаками. Щоб знайти прожиток, вовк пробігає за день до 30 км , А площа мисливського ділянки тигра доходить до 300 кв. км. Уявіть собі, скільки сил повинна була б витратити на пошук видобутку тварина, що харчуються тиграми або вовками, які живуть на такій відстані один від одного. При цьому кількість енергії, яку можна отримати з з'їденого вовка чи тигра, було б значно менше, ніж енергія, витрачена на полювання. Завершуючи пояснення цій ілюстрації, вкажіть на головний факт: організми не живуть на землі незалежно один від одного; існує потік речовини та енергії, що об'єднує всіх мешканців в єдине ціле - екосистему.
34. Ноосфера. Вчення Вернадського про ноосферу
Ноосфера - нова, вища стадія еволюції біосфери, становлення якої пов'язане з розвитком людського суспільства, надає глибоке вплив на природні процеси. Відповідно до Вернадського, «в біосфері існує велика геологічна, можливо, космічна сила, планетне дію якої зазвичай не береться до уваги в уявленнях про космос ... Ця сила є розум людини, спрямована та організована воля його як істоти суспільного».
Володимир Іванович Вернадський (1863-1945). З ім'ям Вернадського і пов'язано в першу чергу поява ноосферного вчення.
У ноосферному вченні Людина постає вкоріненим в Природу, а «штучне» розглядається як органічна частина і один з факторів (посилюється в часі) еволюції «природного». Узагальнюючи з позиції натураліста людську історію, Вернадський робить висновок про те, що людство в ході свого розвитку перетворюється на нову потужну геологічну силу, своєю думкою і працею перетворюючу лик планети. Відповідно, воно з метою свого збереження має буде взяти на себе відповідальність за розвиток біосфери, що перетворюється в ноосферу, а це зажадає від нього певної соціальної організації і нової, екологічної та одночасно гуманістичної етики.
Ноосферу можна охарактеризувати як єдність «природи» і «культури». Сам Вернадський говорив про неї то як про реальність майбутнього, то як про дійсність наших днів, що не дивно, оскільки він мислив масштабами геологічного часу. «Біосфера не раз переходила у новий еволюційний стан ... - зазначає В. І. Вернадський. - Це переживаємо ми і зараз, за ​​останні 10-20 тисяч років, коли людина, виробивши в соціальному середовищі наукову думку, створює в біосфері нову геологічну силу, в ній не бувалу. Біосфера перейшла чи, вірніше, переходить у новий еволюційний стан - в ноосферу - переробляється науковою думкою соціальної людини »(« Наукова думка як планетне явище »). Таким чином, поняття «ноосфера» постає у двох аспектах:
1) ноосфера в стадії становлення, що розвивається стихійно з моменту появи людини;
2) ноосфера розвинена, свідомо формується спільними зусиллями людей в інтересах всебічного розвитку всього людства і кожної окремої людини.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Біологія | Шпаргалка
165.8кб. | скачати


Схожі роботи:
Концепції сучасного природознавства 6
Концепції сучасного природознавства 3
Концепції сучасного природознавства
Концепції сучасного природознавства 4
Концепції сучасного природознавства 10
Концепції сучасного природознавства 2 червня
Концепції сучасного природознавства 2 вересня
Курс Концепції сучасного природознавства
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru