Наукові теорії природознавства

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

скачати

Контрольна робота
з дисципліни «Природознавство»
Наукові теорії природознавства

Зміст
1. Що таке наука, її основні риси і відмінності від інших галузей культури
2. Класифікація природних наук. Основні проблеми, які вирішуються окремими природничими науками
3. Властивості простору і часу. Головні висновки спеціальної та загальної теорії відносності
4. Характеристика основних фізичних взаємодій
5. Еволюція Всесвіту. Модель Великого вибуху і розширення Всесвіту
6. Природничонаукові моделі походження життя
7. Функції ДНК і її хімічна характеристика
8.Роль мутацій і навколишнього середовища в еволюції живого
9. Ієрархічну будову біосфери і трофічні рівні
10. Біосфера і ноосфера
Список використаної літератури

1. Що таке наука, її основні риси і відмінності від інших галузей культури
Наука, маючи численні визначення, виступає в трьох основних іпостасях. Вона розуміється або як форма діяльності, або як система або сукупність дисциплінарних знань або ж як соціальний інститут. У першому випадку наука постає як особливий спосіб діяльності, спрямований на фактично вивірене і логічно впорядковане пізнання предметів і процесів навколишньої дійсності. Як діяльність, наука поміщена в полі цілепокладання, прийняття рішень, вибору, переслідування своїх інтересів, визнання відповідальності.
У другому тлумаченні, коли наука виступає як система знань, що відповідають критеріям об'єктивності, адекватності, істинності, наукове знання намагається забезпечити собі зону автономії і бути нейтральним по відношенню до ідеологічних та політичних пріоритетів. Те, заради чого армії вчених витрачають свої життя і кладуть свої голови, є істина, вона над усе, вона є конституирующий науку елемент і основна цінність науки.
Третє, інституційне, розуміння науки підкреслює її соціальну природу і об'єктивує її буття як форми суспільної свідомості. Втім, з інституційним оформленням пов'язані й інші форми суспільної свідомості: релігія, політика, право, ідеологія, мистецтво і т.д.
Наука як соціальний інститут або форма суспільної свідомості, пов'язана з виробництвом науково-теоретичного знання, являє собою певну систему взаємозв'язків між науковими організаціями, членами наукового співтовариства, систему норм і цінностей. Однак те, що вона є інститутом, в якому десятки і навіть сотні тисяч людей знайшли свою професію, - результат недавнього розвитку.
В даний час наука постає перш за все як соціокультурний феномен. Це означає, що вона залежить від різноманітних сил, струмів і впливів, що діють в суспільстві, визначає свої пріоритети в соціальному контексті, тяжіє до компромісів і сама в значній мірі детермінує суспільне життя. Тим самим фіксується двоякого роду залежність: як соціокультурний феномен наука виникла, відповідаючи на певну потребу людства у виробництві та отриманні істинного, адекватного знання про світ, і існує, надаючи вельми помітний вплив на розвиток всіх сфер суспільного життя. Вона розглядається в якості соціокультурного феномена тому що, межі сьогоднішнього розуміння науки, розширюються до меж «культури». І з іншого боку, наука претендує на роль єдино стійкого і "справжнього" фундаменту останньою в цілому в її первинному - діяльнісної і технологічному - розумінні.
Як соціокультурний феномен, наука завжди спирається на сформовані в суспільстві культурні традиції, на прийняті цінності і норми. Пізнавальна діяльність вплетена в буття культури. Звідси стає зрозумілою власне культурно-технологічна функція науки, пов'язана з обробкою і обробітком людського матеріалу - суб'єкта пізнавальної діяльності, включення його в пізнавальний процес.
Наука, що розуміється як соціокультурний феномен, не може розвиватися поза освоєння знань, які стали суспільним надбанням і що зберігаються в соціальній пам'яті. Культурна сутність науки тягне за собою її етичну та ціннісну наповненість. Відкриваються нові можливості етосу науки: проблема інтелектуальної та соціальної відповідальності, моральної і морального вибору, особистісні аспекти прийняття рішень, проблеми морального клімату в науковому співтоваристві та колективі.
2. Класифікація природних наук. Основні проблеми, які вирішуються окремими природничими науками
Слід зазначити, що для природознавства характерно взаємодія наук, взаємозв'язок всіх галузей природознавства, коли один предмет вивчається багатьма науками, а метод однієї науки застосовується до методів вивчення інших наук, при цьому простежується суперечливість розвитку природознавства полягає в тому, що часто виникають дві повністю протилежні концепції , що стосуються природи явища, які взаємовиключають одна одну. Все, здавалося б, іде до розколу, але з'являється принципово нова концепція, більш повно охоплює предмет, що поєднує, здавалося б, несумісні концепції. Як приклад можна навести історію поглядів на природу світла, коли цілий ряд явищ описувався хвильової теорії, ряд інших - корпускулярної. Конфлікт вирішився з приходом теорії про корпускулярно-хвильовому дуалізмі.
Класифікація природних наук визначається аспектами природознавства. Їх можна виділити два:
· Предметний, відповідний послідовної зв'язку об'єктів природи;
· Методологічний, відповідний різним стадіям пізнання - від зовнішнього боку предмета - до його внутрішній стороні.
Відповідно першого аспекту всі природні науки повинні бути розділені на неорганічні і органічні, так як природа ділиться на живу і неживу. Взаємний зв'язок природничих наук відображає загальний хід розвитку природи від більш простих, нижчих ступенів і форм до найвищих і найбільш складних. Роздвоєння природи на живу і неживу зароджується в межах хімії (оскільки хімічні сполуки поділяються на неорганічні та органічні). Це роздвоєння готується на атомному рівні структурної організації матерії, потім з молекул утворюються різні агрегатні стани речовини, що становлять різні сфери Землі, з іншого боку поступове ускладнення молекул призводить до утворення складних вуглецевих сполук, які складають основу живої природи. Тому в плані вивчення різних сфер Землі всі науки можна розділити на: фізику, хімію, геологію, біологію.
Ці науки складають стрижень класифікації природних наук. В основу вищенаведеного принципу роздвоєння наук покладено принцип розвитку предмета природи). Але принцип розвитку можна застосувати і до різних за масштабом об'єктах. Проте поняття астрономія, фізика, хімія, біологія, геологія в даний час позначають ціле сімейство наук зі своє складною ієрархією і структурою.
Ситуація ускладнюється тим, що складна диференціація і вузька спеціалізація наук переплітається з протилежним процесом - інтеграцією, тому що знову виникають науки заповнюють собою різкі відмінності між науками. Наприклад, досить складно сказати: біофізика - це біологія або фізика. Те ж саме відноситься до фізичної хімії, хімії атмосфери, геофізики і безлічі інших сучасних наук. Крім цього можна говорити про якісь «сверхнауках», скажімо, синергетика або екологія які вивчають предмети, які є в той же час предметами вивчення майже всіх основних природних наук.
Якщо ж класифікувати науки за принципом абстрагування від різних форм рухи то одержимо ряд: біологія - хімія - фізика - математика - логіка.
В основу класифікації можна покласти предмет вивчення або принцип абстрагування, масштаб або інші принципи. У цілому структура природознавства досить складна. Крім диференціації основних наук про природу: фізики, хімії, астрономії, біології, геології, географії існує безліч наук, які є як би дочірніми, але в той же час багато з них утворені тісним переплетенням декількох основних наук.
3. Властивості простору і часу. Головні висновки спеціальної та загальної теорії відносності
Поняття простору і часу складають основу фізики. Відповідно до класичної фізики, створеної Ісааком Ньютоном, фізичні взаємодії розгортаються в нескінченному тривимірному просторі - так званому абсолютному просторі, час в якому може бути помере універсальними годинниками (абсолютний час).
На початку двадцятого століття вчені виявили в ньютонівської фізики деякі суперечності. Зокрема, фізики не могли пояснити, яким чином швидкість світла залишається постійною незалежно від того, чи рухається спостерігач. Альберт Ейнштейн дозволив цей парадокс у своїй спеціальній теорії відносності.
Вважається, що геометрія навколишнього простору є тривимірною, евклідової. Спеціальна теорія відносності А. Ейнштейна виявила залежність просторово часових характеристик об'єктів від швидкості їх руху і об'єднала поняття простір-час як чотиривимірний. Загальна теорія відносності розкрила залежність метричних характеристик простору-часу від розподілу тяжіють мас, наявність яких призводить до викривлення простору і часу. Релятивізм часу і неоднорідність його в полі гравітації призвели до парадоксів часу і невиконання законів збереження у висновках Загальної теорії відносності. Прийнята геометризація простору, призвела до втрати реального фізичного сенсу при описі властивостей матерії.
Загальна теорія відносності (ЗТВ) - фізична теорія простору-часу і тяжіння, заснована на експериментальному принципі еквівалентності гравітаційної та інерційної мас і припущенні про лінійність зв'язку між масою і що викликаються нею гравітаційними ефектами.
У рамках цієї теорії, що є подальшим розвитком спеціальної теорії відносності, постулюється, що гравітаційні ефекти викликаються не силовим взаємодією тіл і полів, що знаходяться в просторі-часі, а є проявами деформацій самого простору-часу, що викликаються локальним присутністю маси-енергії. Таким чином, у ВІД, як і в інших метричних теоріях, гравітація - не силове взаємодію.
Спеціальна теорія відносності (СТО) - теорія, що замінила механіку Ньютона при описі руху тіл зі швидкостями, близькими до швидкості світла. При малих швидкостях відмінності між результатами СТО і ньютонівської механікою стають незначними.
СТО повністю виводиться на фізичному рівні строгості з двох постулатів (припущень):
1. Справедливий принцип відносності Ейнштейна - розширення принципу відносності Галілея.
2. Швидкість світла не залежить від швидкості руху джерела у всіх інерціальних системах відліку.
Формулювання другого постулату може бути ширше: «Швидкість світла постійна у всіх інерціальних системах відліку». Приписування постулатів Ейнштейну правомірно в тій мірі, що до його роботи ці вже сформульовані окремо один від одного (зокрема, А. Пуанкаре) затвердження в сукупності явним чином ніким не розглядалися.
Експериментальна перевірка постулатів СТО певною мірою утруднена проблемами філософського плану: можливістю запису рівнянь будь-якої теорії в інваріантної формі безвідносно до її фізичному змісту, і складності інтерпретації понять «довжина», «час» і «інерціальна система відліку» в умовах релятивістських ефектів.
Тим не менш, опора на досягнення експериментальної фізики, яка дозволяє стверджувати, що в межах своєї області застосовності - при нехтуванні ефектами гравітаційної взаємодії тіл, СТО є справедливою з дуже високим ступенем точності (до 10 -12 і вище).
Наслідком постулатів СТО є перетворення Лоренца, які замінять собою перетворення Галілея для нерелятівістского, «класичного» руху. Ці перетворення пов'язують між собою координати і часи одних і тих же подій, можна побачити з різних інерціальних систем відліку.
Саме вони описують такі знамениті ефекти, як уповільнення ходу часу і скорочення довжини бистродвіжущихся тіл, існування граничної швидкості руху тіла (якою є швидкість світла), відносність поняття одночасності (дві події відбуваються одночасно по годинах в одній системі відліку, але в різні моменти часу за годинах в іншій системі відліку).
Під час руху з швидкості світла видозмінюються також і закони динаміки. Так, можна вивести, що другий закон Ньютона, що зв'язує силу і прискорення, повинен бути модифікований при швидкостях тіл, близьких до швидкості світла. Крім того, можна показати, що і вираз для імпульсу і кінетичної енергії тіла вже має більш складну залежність від швидкості, ніж у нерелятивістському випадку.
З математичної точки зору, незвичні властивості СТО є результат того, що час і простір не є незалежними поняттями, а утворюють єдиний чотиривимірний континуум - простір-час Мінковського, яке є псевдоевклидовой простором. Обертання базису в цьому чотиривимірному просторі-часу, що змішують тимчасову і просторові координати 4-векторів, виглядають для нас як перехід в рухому систему відліку і схожі на обертання в звичайному тривимірному просторі. При цьому природно змінюються проекції чотиривимірних інтервалів між певними подіями на тимчасову і просторові осі системи відліку, що й породжує релятивістські ефекти зміни часових і просторових інтервалів.
4.Характеристика основних фізичних взаємодій
У природі існують чотири фундаментальні сили і всі фізичні явища обумовлені всього чотирма видами взаємодій (у порядку убування сили):
· Сильна взаємодія з'єднує кварки в адрони і утримує нуклони в складі атомного ядра (діє на відстанях порядку 10 - 13 см );
· Електромагнітна взаємодія діє між частинками, мають електричний заряд, і «відповідально» за явища електромагнетизму;
· Слабка взаємодія обумовлює більшість розпадів елементарних частинок, взаємодії нейтрино з речовиною та ін (діє на відстані порядку 10 - 16 см );
· Завдяки гравітаційному взаємодії об'єкти, що мають масу, притягуються одне до одного.
Згідно з новітніми теоріями, взаємодія відбувається завдяки перенесенню частки-носія взаємодії між взаємодіючими частинками. Наприклад, електромагнітну взаємодію між двома електронами відбувається в результаті переносу фотона між ними. Природа гравітаційної взаємодії поки точно невідома, ймовірно воно відбувається в результаті переносу гіпотетичних частинок гравітонів.
Багато фізики-теоретики вважають, що в момент Великого вибуху діяло єдине взаємодія, що розділилося на чотири в перші миті існування нашого світу. До теперішнього часу розроблено лише теорія електрослабкої взаємодії, що об'єднав слабке і електромагнітне взаємодії.
Таким чином, фундаментальні взаємодії - різні, що не зводяться один до одного типи взаємодії елементарних частинок і складених з них тіл. На сьогодні достовірно відоме існування чотирьох фундаментальних взаємодій: гравітаційної, електромагнітного, сильної і слабкої взаємодій. Ведуться пошуки інших типів взаємодій, як в явищах мікросвіту, так і на космічних масштабах, проте поки існування якого-небудь іншого типу взаємодії не виявлено.
У фізиці причиною зміни руху тіл є. Досліджуючи оточуючий нас світ, ми можемо помітити безліч найрізноманітніших сил: сила тяжіння, сила натягу нитки, сила стиснення пружини, сила, що виникає при зіткненні тіл, сила тертя, сила опору повітря, сила вибуху і т.д. Проте як тільки була з'ясована атомарна структура речовини, стало зрозуміло, що вся різноманітність цих сил є результатом взаємодії атомів один з одним. Оскільки атоми взаємодіють в основному через електростатичну взаємодію електронних оболонок, то, як виявилося, всі ці сили - лише різні прояви електромагнітної взаємодії. Єдине виключення - сила тяжіння, причиною якої є гравітаційна взаємодія між двома тілами, що володіють масою. До початку XX століття з'ясувалося, що всі відомі до того моменту сили зводяться до двох фундаментальних взаємодій: електромагнітної і гравітаційної.
У 1930-і роки з'ясувалося, що атоми містять ядра, які у свою чергу складаються з нуклонів (протонів та нейтронів). Ясно, що ні електромагнітні, ні гравітаційні взаємодії не можуть пояснити, що утримує нуклони в ядрі. Було постульовано існування нової фундаментальної взаємодії: сильної взаємодії. Проте виявилося, що і воно здатне пояснити не всі явища в мікросвіті, зокрема, не було зрозуміло, що примушує розпадатися вільний нейтрон. Так було постульовано існування слабкої взаємодії, і як виявилося, цього достатньо для опису всіх дотепер спостерігалися взаємодій у мікросвіті.
5. Еволюція Всесвіту. Модель Великого вибуху і розширення Всесвіту
Відповідно до даних космології, Всесвіт виник в результаті вибухового процесу, що отримав назву Великий вибух, що стався близько 14 млрд. років тому. Теорія Великого вибуху добре узгоджується з спостережуваними фактами (наприклад, розширенням Всесвіту і переважанням водню) і дозволила зробити вірні прогнози, зокрема, про існування і параметрах реліктового випромінювання. У момент Великого вибуху Всесвіт займала мікроскопічні, квантові розміри.
Відповідно до однієї з гіпотез, пов'язаних з інфляційними моделлю, Великий вибух породжений флуктуацією вакууму, що знаходяться в особливому стані, званому хибним вакуумом або інфлатонним скалярним полем. Причина флуктуації - квантові коливання, які відчуває будь-який об'єкт на квантовому рівні; ймовірність великої флуктуації низька, але відрізняється від нуля. У результаті флуктуації вакуум вийшов зі стану рівноваги і перейшов у новий стан - звичайного вакууму.
У результаті фазового переходу вакууму з одного стану в інший відбулося різке розширення простору і утворилося речовина - масивні частинки і випромінювання. При цьому закон збереження енергії не порушився в тому випадку, якщо енергія частинок і випромінювання в точності дорівнює негативної енергії гравітаційного поля. За іншою гіпотезою енергія виділилася в результаті переходу вакууму в стан з меншим енергетичним рівнем. Поява маси з «нічого» також не суперечить фізичним законам, наприклад, народження пари частинка-античастинка з вакууму можна спостерігати і зараз у деяких наукових експериментах.
Передбачається, що в момент інфляційного розширення Всесвіт був порожній і холодної (існував тільки вакуум), а потім заповнилася гарячим речовиною, що продовжували розширюватися.
Деякі фізики допускають можливість множинності подібних подій, а значить і множинність всесвітів, що володіють різними властивостями. Той факт, що наш Всесвіт пристосована для утворення життя може пояснюватися випадковістю - у «менш пристосованих» всесвітів просто нікому це аналізувати. Ряд вчених висунули концепцію «киплячій мультивселенной», в якій безперервно народжуються нові всесвіти і у цього процесу немає початку і кінця.
Необхідно відзначити, що сам факт Великого вибуху з високою часткою ймовірності можна вважати доведеним, але пояснення його причин і докладні описи того, як це відбувалося, поки відносяться до розряду гіпотез. Розширення та охолодження Всесвіту в перші секунди існування нашого світу призвело до наступного фазового переходу - освіті фізичних сил і елементарних частинок в їх сучасній формі.
Домінуючі гіпотези зводяться до того, що перші 300-400 тис. років Всесвіт була заповнена тільки іонізованим воднем і гелієм. У міру розширення і остигання Всесвіту вони перейшли в стабільне нейтральне стан, утворивши звичайний газ. Імовірно через 500 млн. років запалилися перші зірки, а згустки речовини, що утворилися на ранніх стадіях завдяки квантовим флуктуацій, перетворилися на галактики.
У результаті термоядерних реакцій в зірках були синтезовані більш важкі елементи (аж до вуглецю). Під час вибухів наднових зірок утворилися ще більш важкі елементи. У молодих галактиках процес утворення і загибелі зірок йшов дуже бурхливо. Чим масивніше зірка, тим швидше вона гине і розсіює більшу частину свого речовини в просторі, збагачуючи його різноманітними хімічними елементами. Після вибухів речовина густішала знову, в результаті чого запалювалися зірки наступних поколінь, навколо яких утворювалися планетні системи. Поетична фраза «ми складаємося з попелу давно згаслих зірок» повністю відповідає дійсності.
6. Природничонаукові моделі походження життя
Реконструкція появи органічних молекул важка, оскільки копалини і точні знання геохімічних умов землі древнє 3,8 млрд. років відсутні. Тому існують різні гіпотези про хід хімічної еволюції. В основному вони спираються на експерименти, засновані на припущеннях про тогочасний хімічний склад атмосфери, гідросфери та літосфери, а також кліматичних умовах.
Засновані на гіпотезах, експерименти на даний момент недостатні для створення теорії виникнення життя на землі. Проте вже спостерігалися процеси створення комплексних молекул, які необхідні для органічних процесів, але утворення складних систем з них поки ще не було досягнуто. Ці спостереження вважаються вже великим успіхом і достатні для розробки гіпотез.
Гіпотези хімічної еволюції повинні пояснювати різні аспекти:
1. Небіологічної початок біомолекул, тобто їх розвиток з не живуть і, відповідно, неорганічних попередників.
2. Поява здатних до самореплікаціі і самозміни хімічних інформаційних систем, тобто виникнення клітини.
3. Поява взаємної залежності функції (ферментів) та інформації (РНК, ДНК).
4. Умови середовища Землі в період від 4,5 до 3,5 млрд. років тому.
Одна з найбільш відомих гіпотез еволюції була опублікована в двадцяті роки 20. століття російським дослідником А.І. Опаріним і британським дослідником Дж. Холдейна. Теорія стверджувала, що умови на землі того часу сприяли хімічним реакціям. З неорганічних сполук у атмосфері та морі повинні були синтезуватися органічні сполуки. Необхідна енергія постачалася дуже інтенсивним ультрафіолетовим опроміненням, яке могло безперешкодно проникати в атмосферу в зв'язку з малим вмістом у ній O 2 і O 3. У 1953 ця теорія була обгрунтована хіміками Стенлі Міллер і Гарольдом К. Юрі дуже добрими результатами експерименту з первинним бульйоном. Досвідом вони доводять, що в схожій на приблизні пребіотичних умови середовища, за допомогою припливу енергії (блискавки), з неорганічних сполук (вода, метан, аміак і водень) можуть виникнути амінокислоти і більш прості карбоксилової і жирні кислоти - одні з найважливіших будівельних елементів більш комплексних біомолекул. У більш пізніх, в більшості випадків більш складно побудованих дослідах з первинним бульйоном змогли отримати як всі найважливіші будівельні елементи живих істот: амінокислоти, жири, пурину (основа нуклеотидів) і цукор, - так і складні органічні сполуки порфина і ізопрену.
Хоча цим показана можливість природного утворення органічних молекул, сьогодні розглядаються ці результати для справжнього походження життя на землі досить критично. В експерименті з первинним бульйоном виходили з того, що атмосфера на той період часу мала лужний характер, що відповідало науковим уявленням того часу. Сьогодні ж виходять з слаболужного або навіть нейтрального характеру атмосфери, хоча питання ще не остаточно вирішено і обговорюються також локальні хімічні відхилення атмосферних умов, наприклад, у околицях вулканів. Пізнішими експериментами було доведено можливість появи органічних молекул і в цих умовах, навіть таких, які не вийшли при перших дослідах, але в значно менших кількостях. Цим часто аргументується, що походження органічних молекул іншим шляхом, грало як мінімум додаткову роль. Наводяться походження органіки в космосі і занесення її на землю метеоритами або походження в околицях гідротермальних джерел серединно-океанічних хребтів.
Подальшим аргументом проти походження органічних молекул з первинного бульйону призводять те, що під час досвіду виходить рацемат, тобто суміш з амінокислот L і D-форм. Відповідно повинен був існувати природний процес, в якому віддавалася перевагу певному обертанню хіральних молекул. Космобіологів стверджують, що легше довести походження органічних сполук у космосі, так як фотохімічні процеси з циркулярно-полярізірованим випромінюванням, наприклад від пульсарів, в змозі знищити молекули тільки певного обертання. І дійсно у знайдених в метеоритах хіральних органічних молекул переважали на 9% левовращающіе. Однак у 2001 році стало відомо, що самореплицирующихся пептидні системи теж в змозі ефективно посилювати молекули певного обертання в рацематной суміші, що, на думку цього вченого, підтримує земне походження обертання біологічних молекул.
Відомо, що з підвищенням концентрації багато органічні сполуки, молекули яких містять як гідрофільні, так і гідрофобні ділянки, здатні у водних розчинах до міцелоутворення, тобто виділенню мікрокапелек органічної фази. Міцелоутворення спостерігається також при висолювання, тобто при збільшенні концентрації солей в колоїдних розчинах біополімерів-поліелектролітів, при цьому виділяються мікрокраплі діаметром 1-500 мкм, містять біополімери у високій концентрації. Олександр Іванович Опарін показав, що обмежені середовища з простим обміном речовин можуть виникнути виключно самоорганізацією, за умови присутності каталізаторів зі специфічними властивостями. Так як використані субстанції входять до складу живуть сьогодні організмів, Опарінскіе коацервати потрібно бачити не як попередники клітин, а як модель-аналог для виникнення попередників клітин.
7. Функції ДНК і її хімічна характеристика
Живі організми складаються з органічних речовин. Характеристики організмів кодуються набором генів, в яких записана вся спадкова інформація. Кількість генів може варіювати від декількох сотень у найпростіших вірусів до десятків тисяч у вищих організмів (близько 30 тис. у людини).
Носієм генетичної інформації є ДНК - органічна структура у вигляді подвійної спіралі. Інформація записана за допомогою послідовності нуклеотидів. У генетичному коді використовується всього лише 4 «букви»-нуклеотиду; код єдиний для всіх живих організмів.
Генетична інформація реалізується при експресії генів у процесах транскрипції і трансляції. Передача генетичної інформації наступному поколінню відбувається в результаті реплікації (самокопірованія ДНК). Крім генів в ДНК є некодуючі ділянки, функції яких поки ще не ясні.
Дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК) - нуклеїнова кислота, яка містить генетичну програму для розвитку і функціонування живих організмів. Всі представники живих істот містять геном ДНК. Виняток становлять віруси, які використовують геном РНК, однак віруси зазвичай не відносять до живих організмів. Основна роль ДНК в клітинах - довготривале зберігання інформації. Геном часто порівнюють з набором креслень, так як він містить інструкції по збірці багатьох компонентів клітини, таких як РНК, молекули і білки. Ділянки ДНК, що містить генетичну інформацію про будову молекули білка або РНК називають генами. Також ДНК містить послідовності, що відповідають за зміну генетичної інформації.
У еукаріотів, таких як тварини або рослини, ДНК знаходиться всередині клітинного ядра, а у прокаріотів (наприклад, бактерій) ДНК міститься в цитоплазмі. На відміну від ферментів, ДНК безпосередньо не бере участь у більшості біохімічних процесів, якими управляє; деякі ферменти можуть вступати у взаємодію з ДНК і копіювати збережену їй інформацію, і або створюють копію ДНК (процес реплікації), або транскрибує і транслюють її в протеїн.
ДНК - довгий полімер, що складається з простих елементів, званих нуклеотидами, які скріплені зв'язками з груп вуглеводів і фосфатів. Нуклеотид побудований з пентози, азотистої основи (пуринового або піримідинового) і залишку фосфорної кислоти. З'єднання пентози і азотистої основи називається нуклеозидів.
Залежно від структури пентози розрізняють рибонуклеотиди і дезоксирибонуклеотидів, які є мономерами молекул складних біологічних полімерів - відповідно РНК або ДНК.
Ці зв'язки включають чотири види молекул, нуклеїнових основ, і послідовність з чотирьох таких підстав дозволяє «закодувати» інформацію. Головною функцією ДНК є процес шифрування послідовності амінокислот у протеїни за допомогою генетичного коду. Для прочитання цього коду клітина створює копію відрізка ДНК в нуклеїнової кислоти РНК.
8. Роль мутацій і навколишнього середовища в еволюції живого
Новий етап у розвитку еволюційної теорії настав у 1859 році в результаті публікації основоположної роботи Ч. Дарвіна «Походження видів шляхом природного відбору або збереження обраних порід в боротьбі за життя». Основною рушійною силою еволюції по Дарвіну є природний відбір. Відбір, діючи на особин, дозволяє виживати і залишати потомство тим організмам, які краще пристосовані для життя в даному оточенні. Дія добору приводить до розпаду видів на частини - дочірні види, які, у свою чергу, з часом розходяться до пологів, родин і всіх більш великих таксонів.
У середині XX століття на основі теорії Дарвіна сформувалася синтетична теорія еволюції (скорочено СТЕ). СТЕ є в даний час найбільш розробленою системою уявлень про процеси видоутворення. Основою для еволюції по СТЕ є динаміка генетичної структури популяцій. Основним рушійним чинником еволюції вважається відбір.
Поштовх до розвитку синтетичної теорії дала гіпотеза про рецесивність нових генів. Говорячи мовою генетики другої половини ХХ століття, ця гіпотеза припускала, що в кожній воспроизводящийся групі організмів під час дозрівання гамет в результаті помилок при реплікації ДНК постійно виникають мутації - нові варіанти генів.
Вплив генів на будову і функції організму плейотропних: кожен ген бере участь у визначенні декількох ознак. З іншого боку, кожна ознака залежить від багатьох генів; генетики називають це явище генетичної полімері ознак. Фішер говорить про те, що плейотропія і полімерія відображають взаємодію генів, завдяки якому зовнішній прояв кожного гена залежить від його генетичного оточення. Тому рекомбінація, породжуючи все нові генні поєднання, врешті-решт створює для даної мутації таке генне оточення, яке дозволяє мутації проявитися у фенотипі особи-носія. Так мутація потрапляє під дію природного відбору, відбір знищує поєднання генів, утрудняють життя і розмноження організмів у даному середовищі, і зберігає нейтральні та вигідні поєднання, які піддаються подальшому розмноженню, рекомбінації й тестування відбором. Причому відбираються, перш за все, такі генні комбінації, які сприяють сприятливому і одночасно сталого фенотипическому висловом самого початку мало помітних мутацій, за рахунок чого ці мутантні гени поступово стають домінантними. Таким чином, сутність синтетичної теорії складає переважне розмноження певних генотипів і передача їх нащадкам. У питанні про джерело генетичного різноманіття синтетична теорія визнає головну роль за рекомбінацією генів.
Вважають, що еволюційний акт відбувся, коли відбір зберіг генне поєднання, нетипове для попередньої історії виду. У результаті для здійснення еволюції необхідна наявність трьох процесів:
· Мутаційного, що генерує нові варіанти генів з малим фенотипическим виразом;
· Рекомбінаційну, що створює нові фенотипи особин;
· Селекційного, що визначає відповідність цих фенотипів даними умовами перебування чи зростання.
Усі прихильники синтетичної теорії визнають участь в еволюції трьох перерахованих факторів.
9. Ієрархічну будову біосфери і трофічні рівні
Харчова ланцюг є зв'язною лінійною структурою з ланок, кожне з яких пов'язане з сусідніми ланками відносинами «їжа - споживач». Як ланки ланцюга виступають групи організмів, наприклад, конкретні біологічні види. Зв'язок між двома ланками встановлюється, якщо одна група організмів виступає в ролі їжі для іншої групи. Перша ланка ланцюга не має попередника, тобто організми з цієї групи як їжа не використовує інші організми, будучи продуцентами. Найчастіше на цьому місці знаходяться рослини, гриби, водорості. Організми останньої ланки в ланцюзі не виступають в ролі їжі для інших організмів.
Кожен організм володіє деяким запасом енергії, тобто можна говорити про те, що у кожної ланки ланцюга є своя потенційна енергія. У процесі живлення потенційна енергія їжі переходить до її споживача. При перенесенні потенційної енергії від ланки до ланки до 80-90% втрачається у вигляді тепла. Даний факт обмежує довжину харчового ланцюжка, який в природі зазвичай не перевищує 4-5 ланок. Чим довше цей ланцюг, тим менше продукція її останньої ланки по відношенню до продукції початкової.
Зазвичай для кожної ланки ланцюжка можна вказати не одне, а декілька інших ланок, пов'язаних з нею відношенням «їжа - споживач». Так траву їсть не тільки худоба, але й інші тварини, а худоба є їжею не тільки для людини. Встановлення таких зв'язків перетворює харчовий ланцюжок на складнішу структуру - трофічну мережу.
У деяких випадках у трофічному мережі можна згрупувати окремі ланки по рівнях таким чином, що ланки одного рівня виступають для наступного рівня тільки як їжа. Таке групування називається трофічними рівнями.
Існує 2 основних типу трофічних ланцюгів - пасовищні і детритні.
У пасовищному трофічному ланцюжку (ланцюжку виїдання) основу складають автотрофні організми, потім йдуть споживаючі їх травоїдні тварини (наприклад, зоопланктон, що харчується фітопланктоном), потім хижаки (консументи) 1-го порядку (наприклад, риби, споживаючі зоопланктон), хижаки 2-го порядку (наприклад, щука, що харчується іншими рибами). Особливо довгі харчові ланцюги в океані, де багато видів (наприклад, тунці) займають місце консументів 4-го порядку.
У детритних трофічних ланцюгах (ланцюги розкладання), найбільш поширених в лісах, велика частина продукції рослин не споживається безпосередньо рослиноїдних тваринами, а відмирає, піддаючись потім розкладанню сапротрофними організмами і мінералізації. Таким чином, детритні трофічні ланцюжки починаються від детриту, йдуть до мікроорганізмів, які їм харчуються, а потім до детрітофагів і до їх споживачів - хижаків. У водних екосистемах (особливо в евтрофних водоймищах і на великих глибинах океану) означає, частина продукції рослин і тварин також поступає в детритні трофічні ланцюги.
10. Біосфера і ноосфера
Ноосфера - сучасна (за мірками геологічного часу) стадія розвитку біосфери, пов'язана з появою в ній людини. Поняття було введено французьким математиком і філософом Едуардом Леруа в 1927 році. Сам він підкреслював, що прийшов до цієї ідеї спільно зі своїм другом - найбільшим геологом і палеонтологом-еволюціоністів і католицьким філософом П'єром Тейяр де Шарденом. При цьому Леруа і Шарден грунтувалися на лекціях з геохімії, які читав В.І. Вернадський. 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. 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.

Список використаної літератури
1. Давіташвілі А.Ш. Причини вимирання організмів. - М., 1980
2. Йорданський М.М. Макроеволюція: Системна теорія. - М., 1994.
3. Йорданський М.М. Еволюція життя. - М. «Академія», 2001.
4. Карпінська Р.С. Глобальний еволюціонізм і діалектика / / Про сучасний статус глобального еволюціонізму. М., 1986.
5. Кіржніц Д.А. Гарячі «чорні діри»: Нове в розумінні історії Всесвіту / / Соросівський Освітній Журнал. 1997. № 6. С. 84.
6. Керолл Р. Палеонтологія і еволюція хребетних. - М., 1992.
7. Осипов А.І., Уваров О.В. Великий вибух. / / Соросівський Освітній Журнал. 2004. № 1. С. 70-78.
8. Ребане К.К. Енергія, ентропія, середовище проживання. - Таллінн: Валгус, 1984.
9. Рубцов В.В., Урсул А.Д. Проблема зародження життя. - Кишинів, 1984.
10. Сутта Т.Я. Ідея глобального еволюціонізму і принцип антропного / / Про сучасний статус глобального еволюціонізму. М., 1986
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Біологія | Контрольна робота
78.7кб. | скачати


Схожі роботи:
Вивчення екосистем Наукові досягнення природознавства
Наукові теорії сестринської діяльності
Наукові школи та теорії в зарубіжній кримінології
Основні наукові теорії відносини керівника до персоналу
Питання природознавства в теорії та практиці
Становлення радіотехнічної теорії від теорії до практики На прикладі технічних наслідків з відкриття
Сучасні теорії фемінізму Макросоціологічний і мікросоціологічному теорії гендеру
Теорії і техніки особистісної психокорекції основаної на теорії екзистенціалізму
Теорії індустріального та постіндустріального суспільства Генезис теорії
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru