МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ РФ
Державна освітня установа
вищої професійної освіти
«Кемеровський державний університет»
Економічний факультет
Кафедра сучасного природознавства
ТВОРЧА КОНТРОЛЬНА РОБОТА
з дисципліни: "Концепції сучасного природознавства"
Кемерово
2006
Введення
Природознавство - невід'ємна і важлива частина духовної культури людства. Знання його сучасних фундаментальних наукових положень, світоглядних і методологічних висновків є необхідним елементом загальнокультурної підготовки фахівців в будь-якій галузі діяльності.
Мета написання даної творчої контрольної роботи - це дати подання на прикладах про принципи системності, наукових революцій, глобальному еволюціонізм, рівнях організації світу, загальних методах наукового пізнання в природознавстві.
Завдання:
1. Навести приклади та дати опис 10 природних об'єктів як систем.
2. Привести приклади історичної зміни парадигм.
3. Привести 5 прикладів теорій еволюції природних систем, як докази справедливості принципу глобального еволюціонізму.
4. Дати опис основних характеристик природних об'єктів (маса, розмір, час і температура). Привести приклади реальних об'єктів на рівні мегасвіту, макросвіту, мікросвіту.
5. Навести приклади застосування загальнонаукових методів пізнання (синтезу, аналізу, дедукції, індукції, абстрагування, аналогії, узагальнення, класифікації та моделювання) з області фізики, хімії, біології, екології та суспільствознавства.
1. Принцип системності в природознавстві
Схема екологічної системи
2. Опис екосистеми прісного водойми
Рослинними залишками і розвиваються на них бактеріями живляться найпростіші, яких поїдають дрібні рачки. Рачки, у свою чергу, служать їжею рибам, а останніх можуть поїдати хижі риби. Харчові ланцюги складно переплетені. Якщо який-небудь член біогеоценозу випадає, то система не порушується, оскільки використовуються інші джерела їжі. Чим більше видове різноманіття, тим система стійкіше.
3. Опис екосистеми широколистяні ліси
Між рослинами відбувається посилена конкуренція за основні життєві умови: простір, світло, воду з розчиненими в ній мінеральними речовинами. Верхній ярус утворюють найбільш світлолюбні деревні породи: дуб, ясен, липа. Нижче розташовуються супутні їм менш світлолюбні дерева: клен, яблуня, груша та ін Ще нижче розташований ярус підліска, утворений різними чагарниками: ліщиною, бересклетом, жостером, калиною тощо Нарешті, на грунті виростає ярус трав'янистих рослин. Чим нижче ярус, тим більше теневиносліви утворюють його рослини. Ярусність виражена також в розташуванні кореневих систем. Дерева верхніх ярусів мають найбільш глибокою кореневою системою і можуть використовувати воду і мінеральні речовини з глибинних шарів грунту.
4. Опис екосистеми ссавців широколистяні ліси
У дібровах дуже багато споживачів зі світу тварин, від найпростіших до вищих хребетних - птахів і ссавців.
Серед ссавців харчовий ланцюг, наприклад, становлять рослиноїдні мишоподібні гризуни і зайці, а також копитні, за рахунок яких існують хижаки: ласка, горностай, куниця, лисиця, вовк. Всі види хребетних служать середовищем існування і джерелом харчування для різних зовнішніх паразитів: плоских і круглих червів, найпростіших, бактерій.
5. Опис екосистеми тундри
Рослинність в тундрі не дуже багата. Більшу частину її представляє ягель, який є основним кормом оленів. Якщо порушити цей ланцюжок: знищити ягель, то вимруть і олені. Екосистема тундри дуже хитка.
6. Опис екосистеми океану
У харчуванні тварин океану переважне значення має планктон. Водоростями і найпростішими харчуються весільного рачки. Рачков поїдають оселедця та інші риби. Оселедця йдуть у їжу хижим рибам і чайкам. Виключно планктоном живляться вусаті кити. В океані, крім планктону і свободноплавающіх тварин, багато організмів, прикріплених до дна і плазує по ньому. В океані спостерігаються згущення організмів: планктон, прибережне, донне. До живим згущення відносяться і колонії коралів, що утворюють рифи і острови. В основному в океані біомаса розсіяна. У величезній товщі води плавають риби, морські ссавці, кальмари. В океані, особливо на дні його, поширені бактерії, що перетворюють органічні залишки в неорганічні речовини.
7. Опис екосистеми пустелі
Рослинності там мало, тваринний світ теж не володіє великою популяцією. У результаті цього дуже тендітна система пустелі не витримує ісчезанія декількох видів організмів. Необхідні й невеликі чагарники, і гризуни, і змії і всі види рослинності і тваринного світу, який там є. Якщо не буде якихось рослин, починають вимирати дрібні комахи, слідом будуть вимирати ящірки, дрібні хребетні і більші тварини, які їдять більше дрібних тварин, також почнуть вимирати птиці, які виглядають видобуток зверху на піску.
8. Опис екосистеми степу (1)
Злаки і різнотрав'я їдять копитні тварини, яких у свою чергу їдять хижаки. На хижаків живуть паразити, збудники хвороб. Потім наприкінці всього ланцюжка все потрапляє до сапрофитам грунтової мікрофлори (бактерій і нижчих грибів).
9. Опис екосистеми степу (2)
Злаки і різнотрав'я можуть також поїдати саранові, яких у свою чергу їдять птахи і дрібні звірі. Птахів і дрібних звірів ловлять і їдять хижі птахи та звірі. На всіх них при цьому можуть жити паразити. І так само в кінці все потрапляє на землю, де є сапрофіти, грунтова мікрофлора.
10. Опис екосистеми яристі земель
Рослинність дуже важлива в цій системі. Як тільки руйнується шар дерев, починає розмиватися грунт. Слідом зникають дрібна рослинність і чагарники та дерева. Відповідно дрібні тварини теж зникають. У підсумку картина закінчується вельми плачевно. Утворюється постійно обсипається яр, який можна зміцнити, тільки повністю відновивши весь ланцюжок.
11. Опис повітряної екосистеми
Неможливо уявити собі повітря без птахів, але вони харчуються дрібними комахами, причому іноді не всіма підряд. Якщо зникає вид їстівних комах, то гинуть птахи, їм харчуються. Відповідно гинуть якісь змії або хижі птахи, які харчуються яйцями і самими дрібними птахами, в свою чергу це викличе порушення рівноваги в системі.
12. Наукові революції в природознавстві. Парадигма
Розвиток природознавства не є лише монотонним процесом кількісного накопичення знань про навколишній природному світі. У розвитку науки з'являються переломні етапи, кризи, вихід на якісно новий рівень знань, радикально міняє колишнє бачення світу.
Ці переломні етапи в генезі наукового знання отримали найменування наукових революцій.
У фізиці можна навести приклади парадигм:
1) Раніше у фізиці не було взаємозв'язку між електричним і магнітним полями. У 1821 році Майкл Фарадей записав у своєму щоденнику: «Перетворити магнетизм в електрику». Через 10 років ця задача була їм вирішена (29 серпня 1831 року).
2) Раніше у фізиці не знали, що таке радіоактивність. У 1898 році Марія Склодовська-Кюрі у Франції та інші вчені виявили випромінювання торію. Надалі виділили полоній і радій. У кінці 19 століття була відкрита радіоактивність.
У хімії можна навести приклади парадигм:
1) Раніше в хімії не було впорядкованої по групі системи хімічних елементів. 6 березня 1869 Д.І. Менделєєв відкрив періодичну систему хімічних елементів, що названа на його честь.
2) Раніше в хімії не замислювалися про те, що має місце збереження маси речовини. Перетворення хімії в справжню науку завершилося у другій половині 18 століття, коли був сформульований закон збереження маси речовини при хімічних реакціях (М. В. Ломоносов, А. Л. Лавуазьє).
У біології можна навести приклади парадигм:
1) Раніше в біології теоретичні основи генетики залишалися неясними, до того як стали відомі роботи, Менделя в 1865 році. Перший його закон, який отримав назву закону розщеплення полягає в тому, що: гібриди першого покоління В1 при подальшому розмноженні розщеплюються; в їх потомство В2 знову з'являються особини з рецесивними ознаками, становлять приблизно четверту частину від усього числа нащадків.
2) Раніше в біології навіть і подумати не могли про виробництво клонів. У кінці 20 століття ця задача вирішена практично повністю.
В екології можна навести приклади парадигм:
1) Раніше в екології, в 1866 році німецький натураліст Ернест Геккель назвав екологією один з розділів біології. Нині, коли людина освоює космос, ойкумена вийшла за межі Землі, а екологія, хай ще не як знання, але хоча б як термін, проникла у свідомість кожного.
2) Раніше взагалі не замислювалися про озонові діри. На початку 20 століття про цю проблему почали говорити і думати про шляхи її вирішення.
У суспільствознавстві можна навести приклади парадигм:
1) Раніше були різні міри покарання за вбивство. Так, штраф за вбивство управителя був величезний, життя холопа цінувалася в 16 разів дешевше. Тепер же, з кінця 19 століття життя будь-якої людини цінується однаково і злочин на життя карається законом однаково для всіх.
2) Раніше було прийнято релігійний світогляд. З кінця 19 століття люди можуть мати свій власний світогляд, хоч буденно, хоч релігійне, хоч наукове.
13. Принцип глобального еволюціонізму
1) З точки зору ламаркізма, довжина шиї і ноги жирафи - результат того, що багато поколінь його колись коротконогих і короткошия предків харчувалися листям дерев, за якими їм доводилося тягнутися все вище і вище. Незначне видовження цієї частини тіла і ніг, що відбувається в кожному поколінні, передавалися наступному поколінню, поки ці частини тіла не досягли своєї нинішньої довжини.
2) Сучасна кінь сталася вважається від тварин, що жили в епоху плейстоцену (Еогіппус - Мерігіппус - гиппарион - Сучасна кінь). З часом еволюціонували. Змінилися п'ясткові і плюсневі кістки, зуби, ріст.
3) Заєць-біляк еволюціонував для життя в зимовому лісі. Більш білі особини краще виживали, могли сховатися від хижаків, їх не було видно на снігу в лісі.
4) У робочих бджіл еволюціонували хоботки. Вони відповідають будові квіток обпилюваних ними рослин.
5) Великий інтерес з еволюційної точки зору представляють рослини. З суперечки моху розвивається спочатку розгалужені нитка, схожа на нитчасту водорість. Це говорить про спорідненість наземних рослин з водоростями.
6) Від динозаврів відбулися ссавці; від іхтіозаврів - перші птиці; від хвощів - перші папороті - нинішні рослини.
14. Рівні організації світу (мега-, макро-, мікро-)
Опис основних характеристик природних об'єктів:
- Зв'язок між енергією і масою неминуче випливає з закону збереження енергії і того факту, що маса залежить від швидкості його руху. Будь-яке тіло вже тільки завдяки факту свого існування має енергією, яка пропорційна масі спокою.
При збільшенні швидкості тіла його маса не залишається постійною, а зростає (залежність маси від швидкості). Масса може мінятися від 0 до і вище.
- Розмір природного об'єкта може змінюватися від мінімального - атома, до Метагалактики, чиї розміри 15-20 млрд світлових років.
- Час - можна вважати з різних точок зору, наприклад від якого-небудь події (дата народження людини; з народження Ісуса Христа, нинішнє літочислення). Наприклад, вік Метагалактики 15-20 млрд років. А можна говорити про те, що було мільярди років тому від нинішньої точки відліку.
- Температура може змінюватися від мінусової до дуже високої, вище 4000 0 С. (Самий тугоплавкий метал - вольфрам: його температура плавлення - 3390 0 С).
Атом являє собою цілісну ядерно-електронну систему. Ядро є основою атома. Ядро є прикладом мікросвіту. Молекули - це черговий після атомів якісний рівень будови і еволюції речовини.
Ні жорсткого кордону, однозначно розділяє мікро-, макро-і мегасвіті. При безсумнівно якісну відмінність вони пов'язані конкретними процесами взаємопереходів.
Наша Земля являє макросвіт, але в якості однієї з планет Сонячної системи вона одночасно виступає і як елемент мегасвіту.
Ядро, що є основою атома представляє мікросвіт.
Маси зірок становлять від 0,1 до 50 сонячних мас. Розміри діаметрів зірочок різняться дуже сильно - від 10-20 км (нейтронні зірки) до сотень мільйонів кілометрів (червоні надгіганти). Щільності речовини зірочок коливаються від 1г/см 3 до 10 14 г / см 3 (нейтронні зірки). Світності зірок коливаються від 0,001 до 1 млн. сонячної світимості, тобто різняться на 9 порядків (в мільярд разів). Вони представляють мегасвіт.
Людина являє собою макросвіт, як сукупність органів, атомів, молекул і т.д.
Як приклад мікросвіту можна розглянути бактерії, які є майже скрізь.
15. Загальні методи наукового пізнання
Синтез - це процес з'єднання воєдино складових частин (сторін, властивостей, ознак і т.п.) досліджуваного об'єкта, розчленованих в результаті аналізу. На цій основі відбувається подальше вивчення об'єкта, але вже як єдиного цілого.
Наприклад, синтезування нової речовини в хімії.
Аналіз - це поділ об'єкта (подумки або реально) на складові частинки з метою їх окремого вивчення. В якості таких частин можуть бути якісь речові елементи об'єкта або ж його властивості, ознаки, відносини і т.п.
Наприклад, вже у Стародавньому Римі аналіз використовувався для перевірки якості золота і срібла у вигляді так званого купелірованія (аналізоване речовина зважувалося до і після нагріву) (Хімія).
Дедукція - це отримання приватних висновків на основі знання якихось загальних положень. Іншими словами, це рух нашого мислення від загального до приватного, одиничного.
Наприклад, із загального положення, що всі метали мають електропровідністю, можна зробити дедуктивний умовивід про електропровідності конкретної мідного дроту (знаючи, що мідь - метал) (Фізика).
Індукція - це метод пізнання, що грунтується на формальнологічному умовиводі, яке призводить до отримання загального висновку на підставі приватних посилок. Або - це є рух нашого мислення від приватного, одиничного до загального.
Наприклад, в процесі експериментального вивчення електричних явищ використовувалися провідники струму, виконані з різних металів. На підставі численних одиничних дослідів сформувався загальний висновок про електропровідності всіх металів. Поряд з іншими методами пізнання, індуктивний метод зіграв важливу роль у відкритті деяких законів природи (всесвітнього тяжіння, атмосферного тиску, теплового розширення тіл та ін) (Фізика).
У результаті вивчення чуттєво-конкретного людина приходить до якихось узагальненим уявленням, поняттям, до тих чи інших теоретичних положень, тобто науковим абстракцій. Результат, отриманий в процесі абстрагування, іменують абстракцією.
Розуміння електромагнітних явищ (конкретного) після появи знаменитих рівнянь Максвелла істотно розширилося і збагатилося. З його математичних абстракцій витікали важливі висновки, що стосуються конкретних проявів електромагнітного поля. Ці висновки свідчили, що всяка зміна електричного поля викликає появу поля магнітного, і, навпаки, що реально існують електромагнітні хвилі (згодом експериментально відкриті Герцем), що швидкість розповсюдження їх у порожнечі дорівнює швидкості розповсюдження в ній світла (звідси випливало, що світло має електромагнітну природу), що електромагнітна хвиля переносить певну енергію, що при попаданні на перешкоду ця хвиля повинна чинити на нього тиск (яке вперше виміряв російський фізик П. Н. Лебедєв, який встановив, що воно збігається з теоретичним значенням, отриманим Максвеллом) (Фізика).
Аналогія - це подібність, схожість якихось властивостей, ознак або відносин у різних в цілому об'єктів. Встановлення подібності (або відмінності) між об'єктами здійснюється в результаті їх порівняння. Таким чином, порівняння лежить в основі методу аналогії. Метод аналогії застосовує і у фізиці, і в хімії, і в гуманітарних дисциплінах.
Наприклад, в біології, при порівнянні яких-небудь рослин можна сказати, що аналогічні вони чи ні, аналогічно будова їх клітин, суцвіть і т.п. (Біологія).
Узагальнення - це логічний процес переходу від одиничного до загального, від менш загального до більш загального значення.
Наприклад, узагальнене поняття, судження, закон науки, теорія. У формальній логіці під узагальненням поняття розуміють перехід від видового до родового поняття.
Так, наприклад, при переході від поняття «дуб» до поняття «дерево» відкидаються ознаки, специфічні для дуба (Біологія). Або в екології: від поняття «озонова діра» переходять до поняття «екологічна загроза для атмосфери» або «засихання річки» - «несприятливе навколишнє середовище».
Класифікація - це деяка сукупність поділів (розподіл деякого класу на види, розподіл цих видів).
Наприклад, може використовуватися як в хімії, так і в біології. У біології всі види діляться на підвиди, класи на підкласи за якимось загальним ознаками (наприклад, класу ссавців, класу плазунів-трудящих). У хімії хімічні речовини поділяються на метали і неметали.
Моделювання - це вивчення модельованого об'єкта (оригіналу), що базується на взаємооднозначної відповідно певної частини властивостей оригіналу і заміщає його при дослідженні об'єкта (моделі) і включає в себе побудову моделі, вивчення її і перенесення отриманих відомостей на модельований об'єкт - оригінал. Моделювання буває уявне (ідеальне), фізичне, символічне (знакове) або математичне та чисельне моделювання на електронних обчислювальних машинах (ЕОМ).
Наприклад, можна застосувати моделювання в суспільствознавство: використовуючи уявне моделювання представити схему держави, правове його забезпечення, як все це буде працювати. Або, наприклад, модель атома, запропонована Е. Резерфордом, нагадувала сонячну систему: навколо ядра («Сонця») зверталися електрони («планети»). Також моделювання можна застосувати і в екології. При дослідженнях водних екосистем в якості моделей часто застосовують акваріуми, в які вводять різні компоненти з природних екосистем і вивчають форми взаємовідносин між ними.
Висновок
У сучасному природознавстві органічно переплітаються два протилежні процеси: безупинної диференціації природознавства і все більш вузькі галузі науки та інтеграції цих відокремлених наук.
Досягнення успіху в розумінні фундаментальних властивостей Всесвіту можливо тільки на основі інтегральних уявлень про навколишній нас реальному світі, що включають як фізичний світ, так і людське існування. А це означає, що всі новітні концепції природознавства, всі дослідження на стику космології, фізики елементарних частинок, хімії, біології, психології та інших наукових дисциплін, що вийшли на передній план поступального руху від невідомого до відомого, призводять до осмислення вічної проблеми співвідношення космосу і людини .
Все ближче наука підходить до розуміння того, що саме існування людини обумовлено основними закономірностями розвитку Всесвіту в цілому.
Список літератури
Природознавство і основи екології: Учеб. посібник для студ. середовищ. пед. навч. закладів / Р.А. Петросова, В.П. Голов, В.І. Сівоглазов, Є.К. Страут. - М.: Видавничий центр «Академія», 2002
Концепції сучасного природознавства: Сер. «Підручники і навчальні посібники». - Ростов н / Д: «Фенікс», 1997
Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. Фізика: Учеб. для 11 кл. середовищ. шк. - М.: Просвещение, 1991
Новіков Ю.В. Екологія, навколишнє середовище і людина: Учеб. посібник для вузів. - М.: Агентство «ФАИР», 1998
Загальна біологія: Учеб. для 9-10 кл. середовищ. шк. / Ю.І. Полянський, А.Д. Браун, Н.М. Ворзелян та ін; Під ред. Ю.І. Полянського. - М.: Просвещение, 1987
Рудзітіс Г.Є., Фельдман Ф.Г. Хімія: Орган. хімія. Основи заг. хімії: Учеб. для 11 кл. загаль. установ. - М.: Просвещение, 1996
Рузавін Г.І. Концепції сучасного природознавства: Підручник для вузів. - М.: Культура і спорт, ЮНИТИ, 1999
Самигін С.І. Концепції сучасного природознавства для студентів вузів. - Ростов-на-Дону, 1997
Солопов Є.Ф. Концепції сучасного природознавства: Учеб. посібник для вузів. - М.: Гуманит. вид. центр ВЛАДОС, 1998
Людина і суспільство: Учеб. Посібник з суспільствознавства для учнів 10-11 кл. Загаль. установ / Л.М. Боголюбов, Л.Ф. Іванова, О.Ю. Лазебникова та ін; Під ред. Л.М. Боголюбова, О.Ю. Лазебникова. - М.: Просвещение, 2000