1. Природознавство як галузі наукового пізнання.
Природознавство - це розділ науки, заснований на відтворюваної емпіричної перевірки гіпотез і створення теорій або емпіричних узагальнень, що описують природні явища.
Предмет природознавства - факти і явища, які сприймаються нашими органами чуття. Завдання вченого - узагальнити ці факти і створити теоретичну модель, що включає закони, що керують явищами природи. Слід розрізняти факти досвіду, емпіричні узагальнення і теорії, які формулюють закони науки. Явища, наприклад тяжіння, безпосередньо дано в досвіді; закони науки, наприклад закон всесвітнього тяжіння, - варіанти пояснення явищ. Факти науки, будучи встановленими, зберігають своє постійне значення; закони можуть бути змінені в ході розвитку науки, як, скажімо, закон всесвітнього тяжіння був скоректований після створення теорії відносності. Значення почуттів і розуму в процесі знаходження істини - складне філософське питання. У науці визнається істиною те становище, яке підтверджується відтворюваним досвідом. Основний принцип природознавства говорить: знання про природу повинні допускати емпіричну перевірку. Не в тому сенсі, що кожна приватна затвердження повинно обов'язково емпірично перевірятися, а в тому, що досвід в кінцевому рахунку є вирішальним аргументом прийняття даної теорії. Природознавство в повному сенсі слова загальнозначуще і дає «родову» істину, тобто істину, придатну і прийняту всіма людьми. Тому воно традиційно розглядалося як еталон наукової об'єктивності. Інший великий комплекс наук - суспільствознавство, - навпаки, завжди було пов'язане з груповими цінностями та інтересами, наявними як у самого вченого, так і у предметі дослідження. Тому в методології суспільствознавства поряд з об'єктивними методами дослідження набувають великого значення переживання досліджуваного події, суб'єктивне ставлення до нього і т.п.
Від технічних наук природознавство відрізняється націленістю на пізнання, а не на допомогу в перетворенні світу, а від математики тим, що досліджує природні, а не знакові системи.
Слід враховувати відмінність між природними і технічними науками, з одного боку, і фундаментальними і прикладними - з іншого. Фундаментальні науки - фізика, хімія, астрономія - вивчають базисні структури світу, а прикладні займаються застосуванням результатів фундаментальних досліджень для вирішення як пізнавальних, так і соціально-практичних завдань, В цьому сенсі всі технічні науки є прикладними, але далеко не всі прикладні науки відносяться до технічним. Такі науки, як фізика металів, фізика напівпровідників, є природними прикладними дисциплінами, а металознавство, напівпровідникова технологія - технічними прикладними науками.
Проте провести чітку грань між природними, громадськими та технічними науками в принципі не можна, оскільки є цілий ряд дисциплін, що займають проміжне положення або є комплексними за своєю суттю. Так, на стику природних і суспільних наук знаходиться економічна географія, на стику природничих і технічних - біоніка, а комплексної дисципліною, яка включає і природні, і суспільні, і технічні розділи, є соціальна екологія.
2. ТЕОРІЯ ЄДИНОГО ПОЛЯ: Електрослабка, ВЕЛИКЕ
ОБ'ЄДНАННЯ, УНІВЕРСАЛЬНЕ ПОЛІ.
Відомі чотири основних фізичних взаємодії, які визначають структуру нашого світу: сильні, слабкі, електромагнітні та гравітаційні.
I. Сильні взаємодії відбуваються між адронами (від грец. "Адрос» - сильний), до яких відносяться баріони (грец. «баріс» - важкий) - це нуклони (протони і нейтрони) і гіперонів, і мезони. Сильні взаємодії можливі тільки на малих відстанях (радіус приблизно 10 "13 см).
Один з проявів сильних взаємодій - ядерні сили. Сильні взаємодії відкриті Е. Резерфордом у 1911 р. одночасно з відкриттям атомного ядра (цими силами пояснюється розсіювання а-частинок, що проходять через речовину). Відповідно до гіпотези Юкави (1935 р.) сильні взаємодії полягають у випущенні проміжної частинки - переносника ядерних сил. Це л-мезон, виявлений в 1947 р., з масою в 6 разів менше маси нуклона і знайдені пізніше інші мезони. Нуклони оточені «хмарами» мезонів.
Нуклони можуть приходити в порушені стану - Ядерна фізика резонанси - і обмінюватися при цьому іншими частками. При зіткненні баріонів їх хмари перекриваються і «порушуються», випускаючи частки в напрямку розлітаються хмар. З центральної області зіткнення можуть випускати в різних напрямках більш повільні вторинні частинки. Ядерні сили не залежать від заряду частинок. У сильних взаємодіях величина заряду зберігається.
II. Електромагнітна взаємодія в 100-1000 разів слабкіше сильної взаємодії. При ньому відбувається випущення й поглинання «часток світла» - фотонів.
III.Слабие взаємодії слабкіше електромагнітного, але сильніше гравітаційного. Радіус дії на два порядки менше радіуса сильної взаємодії. За рахунок слабкої взаємодії світить Сонце (протон перетворюється в нейтрон, позитрон і нейтрино). Випускається нейтрино володіє величезною проникаючою здатністю - воно проходить через залізну плиту товщиною мільярд км. При слабких взаємодіях змінюється заряд частинок.
Слабка взаємодія являє собою не контактну взаємодію - воно здійснюється шляхом обміну проміжними важкими частинками - бозонами, аналогічними фотону. Бозон віртуальний і нестабільний.
IV. Гравітаційна взаємодія у багато разів слабкіше електромагнітного. «Через 100 років після того, як Ньютон відкрив закон тяжіння, Кулон виявив таку ж залежність електричної сили від відстані. Але закон Ньютона і закон Кулона істотно розрізняються в наступних двох відносинах. Гравітаційне тяжіння існує завжди, в той час як електричні сили існують тільки в тому випадку, якщо тіла володіють електричними зарядами. У законі тяжіння є тільки тяжіння, а електричні сили можуть як притягати, так і відштовхувати »(Ейнштейн А., Інфельд Л. Цит. Соч. С. 65).
Одна з головних завдань сучасної фізики - створити загальну теорію поля і фізичних взаємин. Але дійсний розвиток науки далеко не завжди збігається з запланованим.
Новий діалог з природою виникає і в результаті вивчення механізмів еволюції неживих систем в новій науці - синергетиці. «Стале в результаті її (науки - А. Г.) успіхів, що став для європейців традиційним бачення світу - погляд з боку. Людина ставить досліди, шукає пояснення їх результатами, але сам себе частиною досліджуваної природи не вважає. Він - поза її, вище. Тепер же починають вивчати природу зсередини, враховувати і наша особиста присутність у Всесвіті, брати до уваги наші почуття і емоції »(Пригожий І. Короткий мить торжества).
3. ЛІПІДИ І ЇХ ФУНКЦІЇ.
Переходячи від проблеми походження життя до проблеми будови живого, відзначимо, що наукове знання в цій області більшою мірою достовірно за рахунок успіхів, досягнутих новою наукою - молекулярною біологією. Можна сказати, що приблизно в середині століття сталася наукова революція в біології, друга в нашому столітті після наукової революції у фізиці, і завдяки їй біологія вибилася в лідери «змагання» між науками.
У другій половині XX ст. були з'ясовані речовинний склад, структура клітини і процеси, що відбуваються в ній. «Клітка - це свого роду атом в біології. Точно так само, як різні хімічні сполуки складені з атомів, так і живі організми складаються з величезних скупчень клітин. З робіт фізиків ми знаємо, що всі атоми дуже схожі один на одного: в центрі кожного атома знаходиться масивне, позитивно заряджене ядро, а навколо нього обертається хмара електронів - це як би Сонячна система в мініатюрі! Клітини, подібно до атомів, також дуже схожі один з одним. Кожна клітина містить в середині щільне утворення, назване ядром, яке плаває в «напіврідкої» цитоплазмі. Всі разом укладено в клітинну мембрану »(Кендрю Дж. Нитка життя. М., 1968).
Основна речовина клітини - білки, молекули яких зазвичай містять декілька сотень амінокислот і схожі на намиста або браслети з брелоками, що складаються з головної та бічної ланцюгів. У всіх живих видів є свої особливі білки, зумовлені генетичним апаратом. У клітці і відбувається процес відтворення білків відповідно до генетичним кодом організму. Без клітини генетичний апарат не міг би існувати.
Якщо ж трапиться, що в організм тварини потраплять шкідливі для нього бактерії і інші чужорідні тіла, то з ними вступає у бій імунна система, в яку входять клітини. У нижчих тварин вони грають роль травних органів, а у вищих тварин, у тому числі людини, їх значення полягає саме в захисті специфічної будови даного організму (теорія імунітету розроблена російським ученим І. І. Мечниковим).
Про розміри клітини та утриманні в ній речовин свідчить така аналогія. «Уявіть собі, що ми збільшимо людини до розмірів Великобританії. Тоді одна його клітина буде приблизно такої ж величини, як фабричне будівлю. Усередині клітини знаходяться великі молекули, що містять тисячі атомів, в тому числі молекули нуклеїнової кислоти. Так ось, навіть при цьому величезному збільшенні, яке ми собі уявили, молекули нуклеїнової кислоти будуть тонше електричних дротів ».
Зіставлення клітини з фабрикою не випадково. «Будь-який живий організм можна уподібнити гігантської фабриці, на якій проводиться безліч різноманітних хімічних продуктів; на ній виробляється і енергія, що призводить в рух всю фабрику. Більш того, вона може відтворювати саме себе (що для звичайних фабрик абсолютно неможливо!). І якщо тепер пригадати, наскільки складні всі ці виробничі процеси, то стане ясно, що весь складний комплекс операцій, вироблених на фабриці, не можна вести як попало, без належної організації, без на цеху, усередині яких встановлені рядами верстати і машини, і т . д. Іншими словами, для того щоб в живому організмі всі процеси протікали узгоджено, необхідна якась певна організація складових його структур ». Вчені з'ясовують, як працює ця «фабрика» і який механізм її відтворення.
Потрапляють в організм білки розщеплюються на амінокислоти, які потім використовуються ним для побудови власних білків. Нуклеїнові кислоти створюють ферменти, керуючі реакціями. Наприклад, для одного процесу бродіння потрібна дюжина ферментів, кожен з яких управляє однією реакцією і діє тільки на чітко визначений вид молекул. Всі ферменти - білки. Фермент схожий на диригента, який грає завжди зі своїм оркестром. У кожній клітці кілька тисяч «диригентів-ферментів». Це верстати і машини «фабрики».
Як приклад процесів, що проходять у клітинах і тканинах організму, розглянемо роль гемоглобіну - глобулярного білка червоних кров'яних клітин - еритроцитів, ланцюги якого згорнуті в сферу. За словами Дж. Кендрю, «... присутністю гемоглобіну обумовлений червоний колір крові. Функція цього білка полягає в тому, щоб переносити кисень з легень до тканин. Гемоглобін має чудову здатність зв'язувати молекулярний кисень. Точніше кажучи, одна молекула гемоглобіну може зв'язати одночасно чотири молекули кисню. У легенях, де тиск кисню вище, відбувається приєднання молекул кисню до гемоглобіну. Гемоглобін доставляє їх до тканин, але там тиск нижче, і кисень звільняється. Далі відбувається дифузія кисню всередину клітин. У клітці молекули кисню зустрічаються з іншим білком - міоглобіном ... Це як би молодший брат гемоглобіну; його молекула в чотири рази менше і здатна зв'язати не чотири, а тільки одну молекулу кисню. Міоглобін теж червоний; цим пояснюється червоний колір м'яса. Молекули кисню переходять від гемоглобіну до міоглобіну, де і зберігаються до тих пір, поки не будуть потрібні клітці ».
Молекулярна біологія, що вивчає біологічні процеси на молекулярному рівні, - один з найбільш яскравих прикладів конвергенції двох наук - фізики та біології.
4. Антропогенний вплив на біосферу.
ЕКОЛОГІЧНИЙ І моральні імперативи.
У розвиток біології у XX ст. великий внесок внесли російські вчені. Російська біологічна школа має славні традиції. Перша наукова модель походження життя створена А.І. Опаріним. В.І. Вернадський був учнем видатного грунтознавця В.В. Докучаєва, який створив вчення про грунт як своєрідної оболонці Землі, що є єдиним цілим, що включає в себе живі і неживі компоненти. По суті, вчення про біосферу було продовженням і поширенням ідей Докучаєва на більш широку сферу реальності. Розвиток біології в цьому напрямку привело до створення екології.
Значення вчення про біосферу Вернадського для екології визначається тим, що біосфера уявляє собою вищий рівень взаємодії живого і неживого і глобальну екосистему. Результати Вернадського тому справедливі для всіх екосистем і є узагальненням знань про розвиток нашої планети.
Основні положення вчення
Існує два основних визначення поняття «біосфера», одне з яких і дало початок застосування даного терміну. Це розуміння біосфери як сукупності всіх живих організмів на Землі. В.І. Вернадський, який вивчав взаємодію живих і неживих систем, переосмислив поняття біосфери. Він розумів біосферу як сферу єдності живого і неживого.
Таке тлумачення визначило погляд Вернадського на проблему походження життя. З декількох варіантів (1) життя виникло до утворення Землі і була занесена на неї; 2) життя зародилося після утворення Землі; 3) життя виникло разом із формуванням Землі) Вернадський дотримувався останнього і вважав, що немає переконливих наукових даних, що живе коли- або не існувало на нашій планеті. Життя залишалася протягом геологічного часу постійною, змінювалася лише її форма. Іншими словами, біосфера була на Землі завжди.
Під біосферою Вернадський розумів тонку оболонку Землі, в якій всі процеси протікають під прямим впливом живих організмів. Біосфера розташовується на стику літосфери, гідросфери та атмосфери. В атмосфері верхні межі життя визначаються озоновим екраном - тонким (у кілька міліметрів) шаром озону на висоті приблизно 20 км. Океан населений життям цілком до дна найглибших западин в 10-11 км. У тверду частину Землі життя проникає до 3 км (бактерії в нафтових родовищах).
Займаючись створеної ним біогеохімією, що вивчає розподіл хімічних елементів по поверхні планети, Вернадський прийшов до висновку, що немає практично ні одного елемента з таблиці Менделєєва, який не включався б у живу речовину. Він сформулював три біогеохімічних принципу.
1. Біогенна міграція хімічних елементів у біосфері завжди прагне до максимального свого прояву. Цей принцип в наші дні порушений людиною.
2. Еволюція видів у ході геологічного часу, що призводить до створення стійких у біосфері форм життя, йде в напрямку, що посилює біогенну міграцію атомів. Цей принцип при антропогенному здрібнінні середніх розмірів особин біоти Землі (ліс змінюється лугом, великі тварини - дрібними) починає діяти аномально інтенсивно.
3. Жива речовина знаходиться в безперервному хімічному обміні з навколишнім його середовищем, створюється і підтримується на Землі космічною енергією Сонця. Внаслідок порушення двох перших принципів космічні впливу з підтримують біосферу
можуть перетворитися на руйнують її фактори.
Дані геохімічні принципи співвідносяться з наступними важливими висновками Вернадського, 1. Кожен організм може існувати тільки за умови постійної тісному зв'язку з іншими організмами та неживою природою. 2. Життя з усіма її проявами зробила глибокі зміни на нашій планеті. Вдосконалюючись у процесі еволюції, живі організми все ширше поширювалися по планеті, стимулюючи перерозподіл енергії і речовини.
Емпіричні узагальнення Вернадського
1. Першим висновком з вчення про біосферу є принцип цілісності біосфери. «Можна говорити про все життя, про все живу речовину як про єдине ціле в механізмі біосфери» (Вернадський В. І. Біосфера ...). Будова Землі, за Вернадським, є погоджений механізм. «Твари Землі є створенням складного космічного процесу, необхідною і закономірною частиною стрункого космічного механізму». Саме жива речовина не є випадковим створенням.
Вузькі межі існування життя - фізичні постійні, рівні радіації і т.п. - Підтверджують це. Наче хтось створив таке середовище, щоб життя стало можлива. Які умови та константи маються на увазі? Гравітаційна стала, або константа всесвітнього тяжіння, визначає розміри зірок, температуру і тиск в них, що впливають на хід реакцій. Якщо вона буде трохи менше, зірки стануть недостатньо гарячими для протікання в них термоядерного синтезу; якщо трохи більше - зірки перевершать «критичну масу» і звернуться в чорні діри. Константа сильної взаємодії визначає ядерний заряд в зірках. Якщо її змінити, ланцюжки ядерних реакцій не дійдуть до азоту та вуглецю. Постійна електромагнітного взаємодії визначає конфігурацію електронних оболонок і міцність хімічних зв'язків; її зміна робить Всесвіт мертвою. Це знаходиться у відповідності з антропним принципом, за яким при створенні моделей розвитку світу слід враховувати реальність існування людини.
Екологія також показала, що живий світ - єдина система, зцементована безліччю ланцюжків харчування та інших взаємозалежностей. Якщо навіть невелика частина її загине, зруйнується і все інше.
2. Принцип гармонії біосфери та її організованості. У біосфері, за Вернадським, «все враховується і всі пристосовується з тією ж точністю, з тією ж механічність і з тим же підпорядкуванням мірою і гармонії, які ми бачимо в струнких рухах небесних світил і починаємо бачити в системах атомів речовини і атомів енергії».
3. Закон біогенної міграції атомів: в біосфері міграція хімічних елементів відбувається при обов'язковому безпосередньої участі живих організмів. Біосфера в основних своїх рисах представляє один і той же хімічний апарат з найдавніших геологічних періодів. «На земній поверхні немає хімічної сили, більш постійно діючої, а тому і більш могутньою по своїм кінцевим наслідків, ніж живі організми, взяті в цілому ... Всі мінерали верхніх частин земної кори - вільні алюмокремнієвим кислоти (глини), карбонати (вапняки і доломіт), гідрати окису Fe і А1 (бурі залізняки і боксити) і багато сотень інших - безперервно створюються в ній тільки під впливом життя »(там же, с. 21). Лик Землі фактично сформований життям.
4. Космічна роль біосфери в трансформації енергії. Вернадський підкреслював важливе значення енергії і називав живі організми механізмами перетворення енергії. «Можна розглядати всю цю частину живої природи як подальший розвиток одного і того ж процесу перетворення сонячної світлової енергії в дієву енергію Землі».
5. Космічна енергія викликає тиск життя, яке досягається розмноженням. Розмноження організмів зменшується у міру збільшення їх кількості. Розміри популяції зростають до тих пір, поки середовище може витримувати їх подальше збільшення, після чого досягається рівновага. Чисельність коливається поблизу рівноважного рівня.
6. Розтікання життя є прояв її геохімічної енергії. Жива речовина, подібно газу, розтікається по земній поверхні у відповідності з правилом інерції. Дрібні організми розмножуються набагато швидше, ніж великі. Швидкість передачі життя залежить від щільності живої речовини.
7. Життя цілком визначається полем стійкості зеленої рослинності, а межі життя - фізико-хімічними властивостями сполук, що будують про організм, їх незруйновність в певних умовах середовища. Максимальне поле життя визначається крайніми межами виживання організмів. Верхня межа життя обумовлюється випромінюванням, Присутність ЯКОГО вбиває життя і від якого охороняє озоновий щит.
Нижня межа пов'язаний з досягненням високої температури. Інтервал в 433 "С (від -252" С до +180 ° С) є (за Вернадським) граничним тепловим полем.
8. Повсюдністю життя в біосфері. Життя поступово, повільно пристосовуючись, захопила біосферу, і захоплення цей не закінчився. Поле стійкості життя є результат пристосованості в ході часу.
9. Закон ощадливості у використанні живою речовиною простих хімічних тел: раз увійшов елемент проходить довгий ряд станів, і організм вводить до себе тільки необхідну кількість елементів. Форми
знаходження хімічних елементів: 1) гірські породи та мінерали, 2) магми, 3) розсіяні елементи; 4) живу речовину.
10.Постоянство кількості живої речовини в біосфері. Кількість вільного кисню в атмосфері того ж порядку, що і кількість живого речовин; (1,5 х1О 21 г і 20 жовтня -10 21 г). Це узагальнення справедливо в рамках значних геологічних відрізків часу, і воно випливає з того, що жива речовина є посередником между_Солнцем і Землею, і, отже, або його кількість повинна бути постійним, або повинні змінюватися його енергетичні характеристики.
11.Всякая система досягає стійкої рівноваги, коли її вільна енергія дорівнює або наближається до нуля, тобто коли вся можлива в умовах системи робота зроблена.
12. Ідея автотрофности людини. Автотрофними називають організми, які беруть всі потрібні їм для життя хімічні елементи з навколишнього відсталої матерії і не вимагають для побудови свого тіла готових сполук іншого організму. Поле існування зелених автотрофних організмів визначається областю проникнення сонячних променів. Вернадський сформулював ідею автотрофности людини, яка придбала цікавий поворот у рамках обговорення проблеми створення штучних екосистем в космічних кораблях. Найпростішим такий екосистемою буде система «людина - 1 або 2 автотрофних виду». Але дана система є нестійкою, і для надійного забезпечення життєвих потреб людини необхідна множинного система життєзабезпечення.
У створенні штучного середовища в космічних кораблях питання ставиться так: який мінімум різноманітності, необхідний для заданої тимчасової стабільності? Тут людина починає ставити завдання, протилежні тим, які він вирішував раніше. Створення таких штучних систем з'явиться важливим етапом розвитку екології. У їх побудові з'єднуються інженерна націленість на створення нового та екологічна спрямованість на збереження наявного, творчий підхід і розумний консерватизм. Це і буде здійсненням принципу «проектування разом з природою».
Поки штучна біосфера уявляє собою дуже складну і громіздку систему. Те, що в природі функціонує само собою, людина може відтворити лише ціною великих зусиль. Але йому доведеться це робити, якщо він хоче освоювати космос і здійснювати тривалі польоти. Необхідність створення штучної біосфери в космічних кораблях допоможе краще зрозуміти біосферу природну.
5. ПОХОДЖЕННЯ ЛЮДИНИ, ЙОГО Біосоціальний
СУТНІСТЬ.
Природознавство вивчає природу як вона є, а гуманітарні науки вивчають духовні продукти творчої діяльності людини. В якому сенсі, враховуючи такий поділ, можна говорити про людину як предмет природознавства? У тому сенсі, що людина теж цілком природний: по-перше, за своїм походженням, і, по-друге, за своєю природою, тобто біологічній основі свого існування. Людину можна розглядати і як фізичне тіло, і як біологічна істота.
В даний час в науці утвердилося уявлення, що людина - біосоціальна істота, що сполучає в собі біологічну і соціальну компоненти. З цим можна погодитися, не забуваючи, по-перше, що людину можна розглядати і з фізичної точки зору і вивчати відбуваються в ньому хімічні процеси, і, по-друге, що не тільки людина володіє соціальною формою існування, але і багато тварин. Більш того, з кожним роком етологія накопичує все більше даних, які свідчать про те, що соціальна поведінка людини багато в чому генетично детерміноване.
Ще в античній філософії багато уваги приділялося визначенню природи людини. Кініки бачили її у природному способі життя та обмеження бажань і матеріальних потреб; Епікур - у почуттях, спільних у людини і тварин; Сенека і стоїки - у розумі. У західній філософії, особливо в марксизмі, на передній план висунулося уявлення про соціальну сутність людини.
З точки зору сучасної науки більш точно розділяти біологічну зумовленість існування людини і його родову (власне людську) cyщность. Пошуками кордонів між біологічним і специфічно людським займається наука, отримавши назву соціобіології. Ця наука в застосуванні до вивчення людини знаходиться на стику природничо-наукового і гуманітарного знання.
Отже, людина як предмет природничо по знання може розглядатися в трьох аспектах: 1) походження; 2) співвідношення в ньому природного і гуманітарного; 3) вивчення специфіки людини методами природничо-наукового пізнання. Перший напрямок, традиційно зване антропологією, вивчає, коли, від кого і як походить людина і чим він відрізняється від тварин; другий напрямок - соціобіологія - вивчає генетичну основу людської діяльності і співвідношення фізіологічного і психічного в людині; до третього напрямку належить вивчення природничих шляхом мозку людини, її свідомості і т.п.
Як і в питанні походження Всесвіту і життя, існує уявлення про божественне творіння людини. «І сказав Бог: Створімо людину за образом нашим, за подобою нашою ... І створив Бог людину за образом своїм »(Битіе. 1. 26, 27). В індійській міфології світ відбувається з першого пралюдини - Пуруші.
У багатьох первісних племен були поширені уявлення про те, що їх предки походять від тварин і навіть рослин (на цьому засноване уявлення про тотеми); такі вірування ми зустрічаємо у так званих відсталих народів до цих пір. В античності висловлювалися думки про природне походження людей з мулу (Анаксимандр). Тоді ж заговорили про подібність людини і мавпи (Ганнон з Карфагена).
В даний час у зв'язку з ажіотажем навколо НЛО в моду увійшли версії про походження людини від позаземних істот, що відвідували Землю, або навіть від схрещування космічних прибульців з мавпами.
Але панує в науці з XIX ст. що випливає з теорії еволюції Дарвіна концепція походження людини від високорозвинених предків сучасних мавп. Вона отримала в XX ст. генетичне підтвердження, оскільки з усіх тварин за генетичного апарату найближче до людини виявилися шимпанзе.
6. Біологічного простору - ЧАС БІОСФЕРИ.
ЖИТТЄВІ ЦИКЛИ У ПРИРОДІ.
Еволюцію біосфери вивчає розділ екології, який називається еволюційної екологією. Слід відрізняти еволюційну екологію від екодінамікі (динамічної екології). Остання має справу з короткими інтервалами розвитку біосфери та екосистем, в той час як перша розглядає розвиток біосфери на більш тривалому відрізку часу. Так, вивчення біогеохімічних кругообігів і сукцесії - завдання екодінамікі, а принципові зміни в механізмах кругообігу речовин і в ході сукцесії - завдання еволюційної екології.
Одним з найважливіших напрямків у вивченні еволюції є вивчення розвитку форм життя. Тут можна відзначити декілька етапів.
1. Клітини без ядра, але мають нитки ДНК (нагадують нинішні бактерії та синьо-зелені водорості). Вік таких самих древніх організмів - більше 3 млрд років. Їх властивості: 1) рухливість, 2) їжу та здатність запасати їжу та енергію; 3) захист від небажаних впливів; 4) розмноження; 5) подразливість, 6) пристосування до мінливих зовнішніх умов; 7) здатність до зростання.
2. На наступному етапі (приблизно 2 млрд років тому) у клітині з'являється ядро. Прикладом одноклітинних організмів з ядром є найпростіші. Їх 25-30 тис. видів. Найпростіші з них - амеби. Інфузорії мають ще й вії. Ядро найпростіших оточене двомембранних оболонкою з порами і містить хромосоми. Викопні найпростіші - радіолярії і форамініфери - основні частини осадових гірських порід. Багато найпростіші мають складний руховим апаратом.
3. Приблизно 1 млрд років тому з'явилися багато клітинні організми. У результаті рослинної діяльності - фотосинтезу - з вуглекислоти і води при використанні сонячної енергії, вловлюється хлорофілом, створювалося органічну речовину. Виникнення і поширення рослинності призвело до корінної зміни складу атмосфери, спочатку мала дуже мало вільного кисню. Рослини, асиміляційні вуглець з вуглекислого газу, створили атмосферу, яка містить вільний кисень - не тільки активний хімічний агент, а й джерело озону, перегородивши шлях коротким ультрафіолетовим променям до поверхні Землі.
Л. Пастером виділені наступні два важливі крапки в еволюції біосфери. 1) Момент, коли рівень вмісту кисню в атмосфері Землі досягла приблизно 1% від сучасного. З цього часу стала можливою аеробна життя. Геохронологічна це архей. Передбачається, що накопичення кисню йшло стрибкоподібно і зайняло не більш 20 тис. років. 2) Досягнення вмісту кисню в атмосфері близько 10% від сучасного. Це призвело до виникнення передумов формування озоносфери. У результаті життя стала можливою на мілководді, а потім і на суші.
Палеонтологія, яка займається вивченням викопних решток, підтверджує факт зростання складності організмів. У самих древніх породах зустрічаються організми небагатьох типів, що мають просту будову. Поступово різноманітність і складність зростають. Багато видів, що з'являються на якому-небудь стратиграфічному рівні, потім зникають. Це тлумачать як виникнення і вимирання видів.
Відповідно до даних палеонтології можна вважати, що в протерозойських геологічну еру (700 млн років тому) з'являлися бактерії, водорості, примітивні безхребетні; в палеозойську (365 млн років тому) - наземні рослини, амфібії; в мезозойську (185 млн років тому) - ссавці, птахи, хвойні рослини; в кайнозойську (70 млн років тому) - сучасні групи. Звичайно, слід мати на увазі, що палеонтологічний літопис неповна.
Століттями накопичувалися залишки рослин утворили в земній корі грандіозні енергетичні запаси органічних сполук (вугілля, торф), а розвиток життя у Світовому океані призвело до створення осадових гірських порід, що складаються з скелетів та інших залишків морських організмів.
Тестові завдання
1. Наука це:
А) компонент духовної культури;
Б) елемент матеріально-предметного освоєння світу
У) елементи практичного перетворення світу
Г) результат повсякденного, життєвого знання
Відповідь б)
2. А. П. Руденко вважає елементарної каталітичної системою результат:
А) збільшення швидкості хімічної реакції;
Б) орієнтування реакції в одному напрямку;
В) хімічна взаємодія каталізатора з реагентами;
Г) постійного потоку ззовні нових реактивів
Відповідь в)
3. Гранична швидкість передачі інформації:
А) швидкість світла;
Б) швидкість звуку;
В) швидкість реакції людини;
Г) швидкість чутливості приладів
Відповідь а)
4. На перебіг хімічних реакцій найзначніше впливає:
А) температура;
Б) тиск;
В) освітлення;
Г) каталізатор
Відповідь пана)
5. Чотири константи зв'язку є основою для узагальнення:
А) сильного варіанту антропного принципу;
Б) надсильного варіанту антропного принципу;
В) слабкого варіанту антропного принципу;
Г) немає варіантів
Відповідь а)
Використана література:
1. Солопов Є.Ф. Концепції сучасного природознавства. Учеб.пособие для вузів, М., Гуманітарний видавничий центр ВЛАДОС, 1993р
2. Горєлов А.А. Концепції сучасного природознавства. Курс лекцій.
3. Ільясова Т.В. Концепції сучасного природознавства. Оренбург, 2000р
4. Кузнєцов В.І., Ідліс Г.М. та ін Природознавство. М.,: АГАР, 1996р.
5. Рузавін Г.І. Концепції сучасного природознавства. ЮНИТИ, 1997р.
6. Жигалова Ю.І. ГЕМОС АРВ, М., 2002 р.
7. Концепції сучасного природознавства / Под ред. В. Н. Лавріенко, В.П. Ратінков
8. Кендрю Дж. Нитка життя, М., 1968 р.
9. Вернадський В.І. Біосфера.
Природознавство - це розділ науки, заснований на відтворюваної емпіричної перевірки гіпотез і створення теорій або емпіричних узагальнень, що описують природні явища.
Предмет природознавства - факти і явища, які сприймаються нашими органами чуття. Завдання вченого - узагальнити ці факти і створити теоретичну модель, що включає закони, що керують явищами природи. Слід розрізняти факти досвіду, емпіричні узагальнення і теорії, які формулюють закони науки. Явища, наприклад тяжіння, безпосередньо дано в досвіді; закони науки, наприклад закон всесвітнього тяжіння, - варіанти пояснення явищ. Факти науки, будучи встановленими, зберігають своє постійне значення; закони можуть бути змінені в ході розвитку науки, як, скажімо, закон всесвітнього тяжіння був скоректований після створення теорії відносності. Значення почуттів і розуму в процесі знаходження істини - складне філософське питання. У науці визнається істиною те становище, яке підтверджується відтворюваним досвідом. Основний принцип природознавства говорить: знання про природу повинні допускати емпіричну перевірку. Не в тому сенсі, що кожна приватна затвердження повинно обов'язково емпірично перевірятися, а в тому, що досвід в кінцевому рахунку є вирішальним аргументом прийняття даної теорії. Природознавство в повному сенсі слова загальнозначуще і дає «родову» істину, тобто істину, придатну і прийняту всіма людьми. Тому воно традиційно розглядалося як еталон наукової об'єктивності. Інший великий комплекс наук - суспільствознавство, - навпаки, завжди було пов'язане з груповими цінностями та інтересами, наявними як у самого вченого, так і у предметі дослідження. Тому в методології суспільствознавства поряд з об'єктивними методами дослідження набувають великого значення переживання досліджуваного події, суб'єктивне ставлення до нього і т.п.
Від технічних наук природознавство відрізняється націленістю на пізнання, а не на допомогу в перетворенні світу, а від математики тим, що досліджує природні, а не знакові системи.
Слід враховувати відмінність між природними і технічними науками, з одного боку, і фундаментальними і прикладними - з іншого. Фундаментальні науки - фізика, хімія, астрономія - вивчають базисні структури світу, а прикладні займаються застосуванням результатів фундаментальних досліджень для вирішення як пізнавальних, так і соціально-практичних завдань, В цьому сенсі всі технічні науки є прикладними, але далеко не всі прикладні науки відносяться до технічним. Такі науки, як фізика металів, фізика напівпровідників, є природними прикладними дисциплінами, а металознавство, напівпровідникова технологія - технічними прикладними науками.
Проте провести чітку грань між природними, громадськими та технічними науками в принципі не можна, оскільки є цілий ряд дисциплін, що займають проміжне положення або є комплексними за своєю суттю. Так, на стику природних і суспільних наук знаходиться економічна географія, на стику природничих і технічних - біоніка, а комплексної дисципліною, яка включає і природні, і суспільні, і технічні розділи, є соціальна екологія.
2. ТЕОРІЯ ЄДИНОГО ПОЛЯ: Електрослабка, ВЕЛИКЕ
ОБ'ЄДНАННЯ, УНІВЕРСАЛЬНЕ ПОЛІ.
Відомі чотири основних фізичних взаємодії, які визначають структуру нашого світу: сильні, слабкі, електромагнітні та гравітаційні.
I. Сильні взаємодії відбуваються між адронами (від грец. "Адрос» - сильний), до яких відносяться баріони (грец. «баріс» - важкий) - це нуклони (протони і нейтрони) і гіперонів, і мезони. Сильні взаємодії можливі тільки на малих відстанях (радіус приблизно 10 "13 см).
Один з проявів сильних взаємодій - ядерні сили. Сильні взаємодії відкриті Е. Резерфордом у 1911 р. одночасно з відкриттям атомного ядра (цими силами пояснюється розсіювання а-частинок, що проходять через речовину). Відповідно до гіпотези Юкави (1935 р.) сильні взаємодії полягають у випущенні проміжної частинки - переносника ядерних сил. Це л-мезон, виявлений в 1947 р., з масою в 6 разів менше маси нуклона і знайдені пізніше інші мезони. Нуклони оточені «хмарами» мезонів.
Нуклони можуть приходити в порушені стану - Ядерна фізика резонанси - і обмінюватися при цьому іншими частками. При зіткненні баріонів їх хмари перекриваються і «порушуються», випускаючи частки в напрямку розлітаються хмар. З центральної області зіткнення можуть випускати в різних напрямках більш повільні вторинні частинки. Ядерні сили не залежать від заряду частинок. У сильних взаємодіях величина заряду зберігається.
II. Електромагнітна взаємодія в 100-1000 разів слабкіше сильної взаємодії. При ньому відбувається випущення й поглинання «часток світла» - фотонів.
III.Слабие взаємодії слабкіше електромагнітного, але сильніше гравітаційного. Радіус дії на два порядки менше радіуса сильної взаємодії. За рахунок слабкої взаємодії світить Сонце (протон перетворюється в нейтрон, позитрон і нейтрино). Випускається нейтрино володіє величезною проникаючою здатністю - воно проходить через залізну плиту товщиною мільярд км. При слабких взаємодіях змінюється заряд частинок.
Слабка взаємодія являє собою не контактну взаємодію - воно здійснюється шляхом обміну проміжними важкими частинками - бозонами, аналогічними фотону. Бозон віртуальний і нестабільний.
IV. Гравітаційна взаємодія у багато разів слабкіше електромагнітного. «Через 100 років після того, як Ньютон відкрив закон тяжіння, Кулон виявив таку ж залежність електричної сили від відстані. Але закон Ньютона і закон Кулона істотно розрізняються в наступних двох відносинах. Гравітаційне тяжіння існує завжди, в той час як електричні сили існують тільки в тому випадку, якщо тіла володіють електричними зарядами. У законі тяжіння є тільки тяжіння, а електричні сили можуть як притягати, так і відштовхувати »(Ейнштейн А., Інфельд Л. Цит. Соч. С. 65).
Одна з головних завдань сучасної фізики - створити загальну теорію поля і фізичних взаємин. Але дійсний розвиток науки далеко не завжди збігається з запланованим.
Новий діалог з природою виникає і в результаті вивчення механізмів еволюції неживих систем в новій науці - синергетиці. «Стале в результаті її (науки - А. Г.) успіхів, що став для європейців традиційним бачення світу - погляд з боку. Людина ставить досліди, шукає пояснення їх результатами, але сам себе частиною досліджуваної природи не вважає. Він - поза її, вище. Тепер же починають вивчати природу зсередини, враховувати і наша особиста присутність у Всесвіті, брати до уваги наші почуття і емоції »(Пригожий І. Короткий мить торжества).
3. ЛІПІДИ І ЇХ ФУНКЦІЇ.
Переходячи від проблеми походження життя до проблеми будови живого, відзначимо, що наукове знання в цій області більшою мірою достовірно за рахунок успіхів, досягнутих новою наукою - молекулярною біологією. Можна сказати, що приблизно в середині століття сталася наукова революція в біології, друга в нашому столітті після наукової революції у фізиці, і завдяки їй біологія вибилася в лідери «змагання» між науками.
У другій половині XX ст. були з'ясовані речовинний склад, структура клітини і процеси, що відбуваються в ній. «Клітка - це свого роду атом в біології. Точно так само, як різні хімічні сполуки складені з атомів, так і живі організми складаються з величезних скупчень клітин. З робіт фізиків ми знаємо, що всі атоми дуже схожі один на одного: в центрі кожного атома знаходиться масивне, позитивно заряджене ядро, а навколо нього обертається хмара електронів - це як би Сонячна система в мініатюрі! Клітини, подібно до атомів, також дуже схожі один з одним. Кожна клітина містить в середині щільне утворення, назване ядром, яке плаває в «напіврідкої» цитоплазмі. Всі разом укладено в клітинну мембрану »(Кендрю Дж. Нитка життя. М., 1968).
Основна речовина клітини - білки, молекули яких зазвичай містять декілька сотень амінокислот і схожі на намиста або браслети з брелоками, що складаються з головної та бічної ланцюгів. У всіх живих видів є свої особливі білки, зумовлені генетичним апаратом. У клітці і відбувається процес відтворення білків відповідно до генетичним кодом організму. Без клітини генетичний апарат не міг би існувати.
Якщо ж трапиться, що в організм тварини потраплять шкідливі для нього бактерії і інші чужорідні тіла, то з ними вступає у бій імунна система, в яку входять клітини. У нижчих тварин вони грають роль травних органів, а у вищих тварин, у тому числі людини, їх значення полягає саме в захисті специфічної будови даного організму (теорія імунітету розроблена російським ученим І. І. Мечниковим).
Про розміри клітини та утриманні в ній речовин свідчить така аналогія. «Уявіть собі, що ми збільшимо людини до розмірів Великобританії. Тоді одна його клітина буде приблизно такої ж величини, як фабричне будівлю. Усередині клітини знаходяться великі молекули, що містять тисячі атомів, в тому числі молекули нуклеїнової кислоти. Так ось, навіть при цьому величезному збільшенні, яке ми собі уявили, молекули нуклеїнової кислоти будуть тонше електричних дротів ».
Зіставлення клітини з фабрикою не випадково. «Будь-який живий організм можна уподібнити гігантської фабриці, на якій проводиться безліч різноманітних хімічних продуктів; на ній виробляється і енергія, що призводить в рух всю фабрику. Більш того, вона може відтворювати саме себе (що для звичайних фабрик абсолютно неможливо!). І якщо тепер пригадати, наскільки складні всі ці виробничі процеси, то стане ясно, що весь складний комплекс операцій, вироблених на фабриці, не можна вести як попало, без належної організації, без на цеху, усередині яких встановлені рядами верстати і машини, і т . д. Іншими словами, для того щоб в живому організмі всі процеси протікали узгоджено, необхідна якась певна організація складових його структур ». Вчені з'ясовують, як працює ця «фабрика» і який механізм її відтворення.
Потрапляють в організм білки розщеплюються на амінокислоти, які потім використовуються ним для побудови власних білків. Нуклеїнові кислоти створюють ферменти, керуючі реакціями. Наприклад, для одного процесу бродіння потрібна дюжина ферментів, кожен з яких управляє однією реакцією і діє тільки на чітко визначений вид молекул. Всі ферменти - білки. Фермент схожий на диригента, який грає завжди зі своїм оркестром. У кожній клітці кілька тисяч «диригентів-ферментів». Це верстати і машини «фабрики».
Як приклад процесів, що проходять у клітинах і тканинах організму, розглянемо роль гемоглобіну - глобулярного білка червоних кров'яних клітин - еритроцитів, ланцюги якого згорнуті в сферу. За словами Дж. Кендрю, «... присутністю гемоглобіну обумовлений червоний колір крові. Функція цього білка полягає в тому, щоб переносити кисень з легень до тканин. Гемоглобін має чудову здатність зв'язувати молекулярний кисень. Точніше кажучи, одна молекула гемоглобіну може зв'язати одночасно чотири молекули кисню. У легенях, де тиск кисню вище, відбувається приєднання молекул кисню до гемоглобіну. Гемоглобін доставляє їх до тканин, але там тиск нижче, і кисень звільняється. Далі відбувається дифузія кисню всередину клітин. У клітці молекули кисню зустрічаються з іншим білком - міоглобіном ... Це як би молодший брат гемоглобіну; його молекула в чотири рази менше і здатна зв'язати не чотири, а тільки одну молекулу кисню. Міоглобін теж червоний; цим пояснюється червоний колір м'яса. Молекули кисню переходять від гемоглобіну до міоглобіну, де і зберігаються до тих пір, поки не будуть потрібні клітці ».
Молекулярна біологія, що вивчає біологічні процеси на молекулярному рівні, - один з найбільш яскравих прикладів конвергенції двох наук - фізики та біології.
4. Антропогенний вплив на біосферу.
ЕКОЛОГІЧНИЙ І моральні імперативи.
У розвиток біології у XX ст. великий внесок внесли російські вчені. Російська біологічна школа має славні традиції. Перша наукова модель походження життя створена А.І. Опаріним. В.І. Вернадський був учнем видатного грунтознавця В.В. Докучаєва, який створив вчення про грунт як своєрідної оболонці Землі, що є єдиним цілим, що включає в себе живі і неживі компоненти. По суті, вчення про біосферу було продовженням і поширенням ідей Докучаєва на більш широку сферу реальності. Розвиток біології в цьому напрямку привело до створення екології.
Значення вчення про біосферу Вернадського для екології визначається тим, що біосфера уявляє собою вищий рівень взаємодії живого і неживого і глобальну екосистему. Результати Вернадського тому справедливі для всіх екосистем і є узагальненням знань про розвиток нашої планети.
Основні положення вчення
Існує два основних визначення поняття «біосфера», одне з яких і дало початок застосування даного терміну. Це розуміння біосфери як сукупності всіх живих організмів на Землі. В.І. Вернадський, який вивчав взаємодію живих і неживих систем, переосмислив поняття біосфери. Він розумів біосферу як сферу єдності живого і неживого.
Таке тлумачення визначило погляд Вернадського на проблему походження життя. З декількох варіантів (1) життя виникло до утворення Землі і була занесена на неї; 2) життя зародилося після утворення Землі; 3) життя виникло разом із формуванням Землі) Вернадський дотримувався останнього і вважав, що немає переконливих наукових даних, що живе коли- або не існувало на нашій планеті. Життя залишалася протягом геологічного часу постійною, змінювалася лише її форма. Іншими словами, біосфера була на Землі завжди.
Під біосферою Вернадський розумів тонку оболонку Землі, в якій всі процеси протікають під прямим впливом живих організмів. Біосфера розташовується на стику літосфери, гідросфери та атмосфери. В атмосфері верхні межі життя визначаються озоновим екраном - тонким (у кілька міліметрів) шаром озону на висоті приблизно 20 км. Океан населений життям цілком до дна найглибших западин в 10-11 км. У тверду частину Землі життя проникає до 3 км (бактерії в нафтових родовищах).
Займаючись створеної ним біогеохімією, що вивчає розподіл хімічних елементів по поверхні планети, Вернадський прийшов до висновку, що немає практично ні одного елемента з таблиці Менделєєва, який не включався б у живу речовину. Він сформулював три біогеохімічних принципу.
1. Біогенна міграція хімічних елементів у біосфері завжди прагне до максимального свого прояву. Цей принцип в наші дні порушений людиною.
2. Еволюція видів у ході геологічного часу, що призводить до створення стійких у біосфері форм життя, йде в напрямку, що посилює біогенну міграцію атомів. Цей принцип при антропогенному здрібнінні середніх розмірів особин біоти Землі (ліс змінюється лугом, великі тварини - дрібними) починає діяти аномально інтенсивно.
3. Жива речовина знаходиться в безперервному хімічному обміні з навколишнім його середовищем, створюється і підтримується на Землі космічною енергією Сонця. Внаслідок порушення двох перших принципів космічні впливу з підтримують біосферу
можуть перетворитися на руйнують її фактори.
Дані геохімічні принципи співвідносяться з наступними важливими висновками Вернадського, 1. Кожен організм може існувати тільки за умови постійної тісному зв'язку з іншими організмами та неживою природою. 2. Життя з усіма її проявами зробила глибокі зміни на нашій планеті. Вдосконалюючись у процесі еволюції, живі організми все ширше поширювалися по планеті, стимулюючи перерозподіл енергії і речовини.
Емпіричні узагальнення Вернадського
1. Першим висновком з вчення про біосферу є принцип цілісності біосфери. «Можна говорити про все життя, про все живу речовину як про єдине ціле в механізмі біосфери» (Вернадський В. І. Біосфера ...). Будова Землі, за Вернадським, є погоджений механізм. «Твари Землі є створенням складного космічного процесу, необхідною і закономірною частиною стрункого космічного механізму». Саме жива речовина не є випадковим створенням.
Вузькі межі існування життя - фізичні постійні, рівні радіації і т.п. - Підтверджують це. Наче хтось створив таке середовище, щоб життя стало можлива. Які умови та константи маються на увазі? Гравітаційна стала, або константа всесвітнього тяжіння, визначає розміри зірок, температуру і тиск в них, що впливають на хід реакцій. Якщо вона буде трохи менше, зірки стануть недостатньо гарячими для протікання в них термоядерного синтезу; якщо трохи більше - зірки перевершать «критичну масу» і звернуться в чорні діри. Константа сильної взаємодії визначає ядерний заряд в зірках. Якщо її змінити, ланцюжки ядерних реакцій не дійдуть до азоту та вуглецю. Постійна електромагнітного взаємодії визначає конфігурацію електронних оболонок і міцність хімічних зв'язків; її зміна робить Всесвіт мертвою. Це знаходиться у відповідності з антропним принципом, за яким при створенні моделей розвитку світу слід враховувати реальність існування людини.
Екологія також показала, що живий світ - єдина система, зцементована безліччю ланцюжків харчування та інших взаємозалежностей. Якщо навіть невелика частина її загине, зруйнується і все інше.
2. Принцип гармонії біосфери та її організованості. У біосфері, за Вернадським, «все враховується і всі пристосовується з тією ж точністю, з тією ж механічність і з тим же підпорядкуванням мірою і гармонії, які ми бачимо в струнких рухах небесних світил і починаємо бачити в системах атомів речовини і атомів енергії».
3. Закон біогенної міграції атомів: в біосфері міграція хімічних елементів відбувається при обов'язковому безпосередньої участі живих організмів. Біосфера в основних своїх рисах представляє один і той же хімічний апарат з найдавніших геологічних періодів. «На земній поверхні немає хімічної сили, більш постійно діючої, а тому і більш могутньою по своїм кінцевим наслідків, ніж живі організми, взяті в цілому ... Всі мінерали верхніх частин земної кори - вільні алюмокремнієвим кислоти (глини), карбонати (вапняки і доломіт), гідрати окису Fe і А1 (бурі залізняки і боксити) і багато сотень інших - безперервно створюються в ній тільки під впливом життя »(там же, с. 21). Лик Землі фактично сформований життям.
4. Космічна роль біосфери в трансформації енергії. Вернадський підкреслював важливе значення енергії і називав живі організми механізмами перетворення енергії. «Можна розглядати всю цю частину живої природи як подальший розвиток одного і того ж процесу перетворення сонячної світлової енергії в дієву енергію Землі».
5. Космічна енергія викликає тиск життя, яке досягається розмноженням. Розмноження організмів зменшується у міру збільшення їх кількості. Розміри популяції зростають до тих пір, поки середовище може витримувати їх подальше збільшення, після чого досягається рівновага. Чисельність коливається поблизу рівноважного рівня.
6. Розтікання життя є прояв її геохімічної енергії. Жива речовина, подібно газу, розтікається по земній поверхні у відповідності з правилом інерції. Дрібні організми розмножуються набагато швидше, ніж великі. Швидкість передачі життя залежить від щільності живої речовини.
7. Життя цілком визначається полем стійкості зеленої рослинності, а межі життя - фізико-хімічними властивостями сполук, що будують про організм, їх незруйновність в певних умовах середовища. Максимальне поле життя визначається крайніми межами виживання організмів. Верхня межа життя обумовлюється випромінюванням, Присутність ЯКОГО вбиває життя і від якого охороняє озоновий щит.
Нижня межа пов'язаний з досягненням високої температури. Інтервал в 433 "С (від -252" С до +180 ° С) є (за Вернадським) граничним тепловим полем.
8. Повсюдністю життя в біосфері. Життя поступово, повільно пристосовуючись, захопила біосферу, і захоплення цей не закінчився. Поле стійкості життя є результат пристосованості в ході часу.
9. Закон ощадливості у використанні живою речовиною простих хімічних тел: раз увійшов елемент проходить довгий ряд станів, і організм вводить до себе тільки необхідну кількість елементів. Форми
знаходження хімічних елементів: 1) гірські породи та мінерали, 2) магми, 3) розсіяні елементи; 4) живу речовину.
10.Постоянство кількості живої речовини в біосфері. Кількість вільного кисню в атмосфері того ж порядку, що і кількість живого речовин; (1,5 х1О 21 г і 20 жовтня -10 21 г). Це узагальнення справедливо в рамках значних геологічних відрізків часу, і воно випливає з того, що жива речовина є посередником между_Солнцем і Землею, і, отже, або його кількість повинна бути постійним, або повинні змінюватися його енергетичні характеристики.
11.Всякая система досягає стійкої рівноваги, коли її вільна енергія дорівнює або наближається до нуля, тобто коли вся можлива в умовах системи робота зроблена.
12. Ідея автотрофности людини. Автотрофними називають організми, які беруть всі потрібні їм для життя хімічні елементи з навколишнього відсталої матерії і не вимагають для побудови свого тіла готових сполук іншого організму. Поле існування зелених автотрофних організмів визначається областю проникнення сонячних променів. Вернадський сформулював ідею автотрофности людини, яка придбала цікавий поворот у рамках обговорення проблеми створення штучних екосистем в космічних кораблях. Найпростішим такий екосистемою буде система «людина - 1 або 2 автотрофних виду». Але дана система є нестійкою, і для надійного забезпечення життєвих потреб людини необхідна множинного система життєзабезпечення.
У створенні штучного середовища в космічних кораблях питання ставиться так: який мінімум різноманітності, необхідний для заданої тимчасової стабільності? Тут людина починає ставити завдання, протилежні тим, які він вирішував раніше. Створення таких штучних систем з'явиться важливим етапом розвитку екології. У їх побудові з'єднуються інженерна націленість на створення нового та екологічна спрямованість на збереження наявного, творчий підхід і розумний консерватизм. Це і буде здійсненням принципу «проектування разом з природою».
Поки штучна біосфера уявляє собою дуже складну і громіздку систему. Те, що в природі функціонує само собою, людина може відтворити лише ціною великих зусиль. Але йому доведеться це робити, якщо він хоче освоювати космос і здійснювати тривалі польоти. Необхідність створення штучної біосфери в космічних кораблях допоможе краще зрозуміти біосферу природну.
5. ПОХОДЖЕННЯ ЛЮДИНИ, ЙОГО Біосоціальний
СУТНІСТЬ.
Природознавство вивчає природу як вона є, а гуманітарні науки вивчають духовні продукти творчої діяльності людини. В якому сенсі, враховуючи такий поділ, можна говорити про людину як предмет природознавства? У тому сенсі, що людина теж цілком природний: по-перше, за своїм походженням, і, по-друге, за своєю природою, тобто біологічній основі свого існування. Людину можна розглядати і як фізичне тіло, і як біологічна істота.
В даний час в науці утвердилося уявлення, що людина - біосоціальна істота, що сполучає в собі біологічну і соціальну компоненти. З цим можна погодитися, не забуваючи, по-перше, що людину можна розглядати і з фізичної точки зору і вивчати відбуваються в ньому хімічні процеси, і, по-друге, що не тільки людина володіє соціальною формою існування, але і багато тварин. Більш того, з кожним роком етологія накопичує все більше даних, які свідчать про те, що соціальна поведінка людини багато в чому генетично детерміноване.
Ще в античній філософії багато уваги приділялося визначенню природи людини. Кініки бачили її у природному способі життя та обмеження бажань і матеріальних потреб; Епікур - у почуттях, спільних у людини і тварин; Сенека і стоїки - у розумі. У західній філософії, особливо в марксизмі, на передній план висунулося уявлення про соціальну сутність людини.
З точки зору сучасної науки більш точно розділяти біологічну зумовленість існування людини і його родову (власне людську) cyщность. Пошуками кордонів між біологічним і специфічно людським займається наука, отримавши назву соціобіології. Ця наука в застосуванні до вивчення людини знаходиться на стику природничо-наукового і гуманітарного знання.
Отже, людина як предмет природничо по знання може розглядатися в трьох аспектах: 1) походження; 2) співвідношення в ньому природного і гуманітарного; 3) вивчення специфіки людини методами природничо-наукового пізнання. Перший напрямок, традиційно зване антропологією, вивчає, коли, від кого і як походить людина і чим він відрізняється від тварин; другий напрямок - соціобіологія - вивчає генетичну основу людської діяльності і співвідношення фізіологічного і психічного в людині; до третього напрямку належить вивчення природничих шляхом мозку людини, її свідомості і т.п.
Як і в питанні походження Всесвіту і життя, існує уявлення про божественне творіння людини. «І сказав Бог: Створімо людину за образом нашим, за подобою нашою ... І створив Бог людину за образом своїм »(Битіе. 1. 26, 27). В індійській міфології світ відбувається з першого пралюдини - Пуруші.
У багатьох первісних племен були поширені уявлення про те, що їх предки походять від тварин і навіть рослин (на цьому засноване уявлення про тотеми); такі вірування ми зустрічаємо у так званих відсталих народів до цих пір. В античності висловлювалися думки про природне походження людей з мулу (Анаксимандр). Тоді ж заговорили про подібність людини і мавпи (Ганнон з Карфагена).
В даний час у зв'язку з ажіотажем навколо НЛО в моду увійшли версії про походження людини від позаземних істот, що відвідували Землю, або навіть від схрещування космічних прибульців з мавпами.
Але панує в науці з XIX ст. що випливає з теорії еволюції Дарвіна концепція походження людини від високорозвинених предків сучасних мавп. Вона отримала в XX ст. генетичне підтвердження, оскільки з усіх тварин за генетичного апарату найближче до людини виявилися шимпанзе.
6. Біологічного простору - ЧАС БІОСФЕРИ.
ЖИТТЄВІ ЦИКЛИ У ПРИРОДІ.
Еволюцію біосфери вивчає розділ екології, який називається еволюційної екологією. Слід відрізняти еволюційну екологію від екодінамікі (динамічної екології). Остання має справу з короткими інтервалами розвитку біосфери та екосистем, в той час як перша розглядає розвиток біосфери на більш тривалому відрізку часу. Так, вивчення біогеохімічних кругообігів і сукцесії - завдання екодінамікі, а принципові зміни в механізмах кругообігу речовин і в ході сукцесії - завдання еволюційної екології.
Одним з найважливіших напрямків у вивченні еволюції є вивчення розвитку форм життя. Тут можна відзначити декілька етапів.
1. Клітини без ядра, але мають нитки ДНК (нагадують нинішні бактерії та синьо-зелені водорості). Вік таких самих древніх організмів - більше 3 млрд років. Їх властивості: 1) рухливість, 2) їжу та здатність запасати їжу та енергію; 3) захист від небажаних впливів; 4) розмноження; 5) подразливість, 6) пристосування до мінливих зовнішніх умов; 7) здатність до зростання.
2. На наступному етапі (приблизно 2 млрд років тому) у клітині з'являється ядро. Прикладом одноклітинних організмів з ядром є найпростіші. Їх 25-30 тис. видів. Найпростіші з них - амеби. Інфузорії мають ще й вії. Ядро найпростіших оточене двомембранних оболонкою з порами і містить хромосоми. Викопні найпростіші - радіолярії і форамініфери - основні частини осадових гірських порід. Багато найпростіші мають складний руховим апаратом.
3. Приблизно 1 млрд років тому з'явилися багато клітинні організми. У результаті рослинної діяльності - фотосинтезу - з вуглекислоти і води при використанні сонячної енергії, вловлюється хлорофілом, створювалося органічну речовину. Виникнення і поширення рослинності призвело до корінної зміни складу атмосфери, спочатку мала дуже мало вільного кисню. Рослини, асиміляційні вуглець з вуглекислого газу, створили атмосферу, яка містить вільний кисень - не тільки активний хімічний агент, а й джерело озону, перегородивши шлях коротким ультрафіолетовим променям до поверхні Землі.
Л. Пастером виділені наступні два важливі крапки в еволюції біосфери. 1) Момент, коли рівень вмісту кисню в атмосфері Землі досягла приблизно 1% від сучасного. З цього часу стала можливою аеробна життя. Геохронологічна це архей. Передбачається, що накопичення кисню йшло стрибкоподібно і зайняло не більш 20 тис. років. 2) Досягнення вмісту кисню в атмосфері близько 10% від сучасного. Це призвело до виникнення передумов формування озоносфери. У результаті життя стала можливою на мілководді, а потім і на суші.
Палеонтологія, яка займається вивченням викопних решток, підтверджує факт зростання складності організмів. У самих древніх породах зустрічаються організми небагатьох типів, що мають просту будову. Поступово різноманітність і складність зростають. Багато видів, що з'являються на якому-небудь стратиграфічному рівні, потім зникають. Це тлумачать як виникнення і вимирання видів.
Відповідно до даних палеонтології можна вважати, що в протерозойських геологічну еру (700 млн років тому) з'являлися бактерії, водорості, примітивні безхребетні; в палеозойську (365 млн років тому) - наземні рослини, амфібії; в мезозойську (185 млн років тому) - ссавці, птахи, хвойні рослини; в кайнозойську (70 млн років тому) - сучасні групи. Звичайно, слід мати на увазі, що палеонтологічний літопис неповна.
Століттями накопичувалися залишки рослин утворили в земній корі грандіозні енергетичні запаси органічних сполук (вугілля, торф), а розвиток життя у Світовому океані призвело до створення осадових гірських порід, що складаються з скелетів та інших залишків морських організмів.
Тестові завдання
1. Наука це:
А) компонент духовної культури;
Б) елемент матеріально-предметного освоєння світу
У) елементи практичного перетворення світу
Г) результат повсякденного, життєвого знання
Відповідь б)
2. А. П. Руденко вважає елементарної каталітичної системою результат:
А) збільшення швидкості хімічної реакції;
Б) орієнтування реакції в одному напрямку;
В) хімічна взаємодія каталізатора з реагентами;
Г) постійного потоку ззовні нових реактивів
Відповідь в)
3. Гранична швидкість передачі інформації:
А) швидкість світла;
Б) швидкість звуку;
В) швидкість реакції людини;
Г) швидкість чутливості приладів
Відповідь а)
4. На перебіг хімічних реакцій найзначніше впливає:
А) температура;
Б) тиск;
В) освітлення;
Г) каталізатор
Відповідь пана)
5. Чотири константи зв'язку є основою для узагальнення:
А) сильного варіанту антропного принципу;
Б) надсильного варіанту антропного принципу;
В) слабкого варіанту антропного принципу;
Г) немає варіантів
Відповідь а)
Використана література:
1. Солопов Є.Ф. Концепції сучасного природознавства. Учеб.пособие для вузів, М., Гуманітарний видавничий центр ВЛАДОС, 1993р
2. Горєлов А.А. Концепції сучасного природознавства. Курс лекцій.
3. Ільясова Т.В. Концепції сучасного природознавства. Оренбург, 2000р
4. Кузнєцов В.І., Ідліс Г.М. та ін Природознавство. М.,: АГАР, 1996р.
5. Рузавін Г.І. Концепції сучасного природознавства. ЮНИТИ, 1997р.
6. Жигалова Ю.І. ГЕМОС АРВ, М., 2002 р.
7. Концепції сучасного природознавства / Под ред. В. Н. Лавріенко, В.П. Ратінков
8. Кендрю Дж. Нитка життя, М., 1968 р.
9. Вернадський В.І. Біосфера.