1. Естествознание как особая форма освоения объективной реальности. Статус естествознания в современном мире
 Скачать 112.74 Kb.
|
|
51. Нуклеиновые кислоты. Белки. Аминокислоты. Н. к. были открыты в 1868 швейцарским учёным Ф. Мишером в клеточных ядрах (отсюда название: лат. nucleus — ядро), изолированных из гноя, а также из спермиев лосося. Позднее Н. к. были обнаружены не только в ядре, но и в цитоплазме. Различают два главных типа Н. к. — дезоксирибонуклеиновые кислоты, или ДНК, содержащиеся преимущественно в ядрах клеток, и рибонуклеиновые кислоты, или РНК, находящиеся главным образом в цитоплазме. Белки́ (протеи́ны, полипепти́ды[1]) — высокомолекулярные органические вещества. Функции белков в клетках живых организмов более разнообразны, чем функции других биополимеров — полисахаридов и ДНК. Так, белки-ферменты катализируют протекание биохимических реакций и играют важную роль в обмене веществ. Аминокислоты являются химическими компонентами молекул протеинов, то есть составляющие белка, а также являются исходным веществом для биосинтеза гормонов, витаминов, медиаторов, алкалоидов и др. Современной наукой насчитано 28 аминокислот, которые образуют в нашем организме более 50 тысяч различных протеинов и 20 тысяч энзимов, ферментов 52. Генетика и эволюция. Основные тенденции развития биологии в конце 20 века. Эволюция и генетика – это краеугольные камни понимания человечеством своего происхождения и путей развития жизни на Земле. Эмпедокл, жившего в V веке до нашей эры, утверждал, что изначально были созданы различные органы – ноги, руки, ласты и т. д.; и заканчивая последней, наиболее совершенной (широко известной) теорией о происхождении видов Чарльза Дарвина. Генетика и эволюция – науки взаимосвязанные. Принципы генетики укрепили и дали прочную научную основу для развития эволюционных учений. Этот процесс начался с открытием законов Менделя и применением их к теории эволюции Дарвина. Одним из первых ученых, занимавшихся исследованиями теории эволюции, был французский биолог Жан Батист Ламарк (1774-1829. Ламарк выдвинул гипотезу о факторах, контролирующих эволюционные изменения. Заслуга Ламарка состояла в том, что он строго придерживался эволюционной теории в то время, когда многие его коллеги твердо верили в создание определенных видов путем отдельных актов творения. Ученым, совершившим переворот в развитии эволюционной теории, является Чарльз Дарвин. Одним из важнейших аспектов теории Дарвина было ограничение полового отбора от других форм отбора. Дарвин отмечал, что у животных, имеющих два пола, существуют признаки, которые не способствуют выживанию особи и могут быть даже вредными для нее. Дарвин понимал, что для создания теории эволюции необходимо знание законов наследственности. И только Мендель заложил основы современной теории наследственности, или как её называют сейчас, генетики. 53. Предмет и задачи экологии. Экосистемный уровень организации живого мира. Экология (греч. oikos — жилище, местопребывание, logos — наука)— биологическая наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания. Этот термин был предложен в 1866 г. немецким зоологом Эрнстом Геккелем. Становление экологии стало возможным после того, как были накоплены обширные сведения о многообразии живых организмов на Земле и особенностях их образа жизни в различных местообитаниях и возникло понимание, что строение, функционирование и развитие всех живых существ, их взаимоотношения со средой обитания подчинены определенным закономерностям, которые необходимо изучать. Объектами экологии являются преимущественно системы выше уровня организмов, т. е. изучение организации и функционирования надорганизменных систем: популяций, биоценозов (сообществ), биогеоценозов (экосистем) и биосферы в целом. Другими словами, главным объектом изучения в экологии являются экосистемы, т. е. единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой обитания. Задачи экологии меняются в зависимости от изучаемого уровня организации живой материи. Популяционная экология исследует закономерности динамики численности и структуры популяций, а также процессы взаимодействий (конкуренция, хищничество) между популяциями разных видов. В задачи экологии сообществ (биоценологии) входит изучение закономерностей организации различных сообществ, или биоценозов, их структуры и функционирования (круговорот веществ и трансформация энергии в цепях питания). Главная же теоретическая и практическая задача экологии — раскрыть общие закономерности организации жизни и на этой основе разработать принципы рационального использования природных ресурсов в условиях все возрастающего влияния человека на биосферу 54. Структура экосистем. Экологическая структура биогеоценоза(экосистема). Каждый биогеоценоз слагается из определенных экологических групп организмов, соотношение которых отражает экологическую структуру сообщества, складывающуюся в течение длительного времени в определенных климатических, почвенно-грунтовых и ландшафтных условиях строго закономерно. Например, в биогеоценозах разных природных зон закономерно изменяется соотношение фитофагов (животных, питающихся растениями) и сапрофагов. В степных, полупустынных и пустынных районах фитофаги преобладают над сапрофагами, а в лесных сообществах, наоборот, сильнее развита сапрофагия. В глубинах океана основным типом питания является хищничество, тогда как на освещенной поверхности водоема преобладают фильтраторы, потребляющие фитопланктон, либо виды со смешанным питанием. Экологическую структуру биогеоценозов отражает и соотношение таких групп растений, как гигрофиты, мезофиты и ксерофиты, а среди животных — гигрофилы, мезофилы и ксерофилы. Естественно, что в засушливых местообитаниях преобладают растения с ксероморфными признаками (склерофиты и суккуленты), а на сильно увлажненных территориях — гигрофиты. Разнообразие и обилие представителей той или иной экологической группы организмов обеспечивает их высокую плотность на единицу поверхности, максимальную биологическую продуктивность, оптимальные конкурентные отношения и, наконец, дает четкое представление об особенностях того или иного биотопа. Основу трофической (пищевой) структуры биогеоценоза составляют цепи питания. Таким образом, структура биогеоценоза дает возможность определить свойства того или иного сообщества, выяснить перспективу его устойчивости во времени и пространстве, а также предвидеть возможные последствия воздействия на него антропогенного фактора. 56. Многообразие живых организмов – основа организации и устойчивости биосферы. Многообразие органического мира не ограничивается числом различных видов. Виды, в свою очередь, состоят из молодых и взрослых индивидуумов, многие − из самцов и самок, у некоторых общественных насекомых имеются матки, трутни, рабочие и солдаты, и, наконец, у большинства видов есть разновидности, географические расы и экологические формы. Для них характерны определенные строения и образ жизни. Единство живой природы, как и мира в целом, выражается в ее материальности. Все виды животных и растений представляют собой различные формы существования живой материи. Как бы ни отличались друг от друга отдельные виды животных, растений и микроорганизмов, всем им присуще определенное биохимическое единство, выражающееся в общности химического состава (белков, углеводов, жиров, ферментных и гормональных систем и др.) Сходность основных биохимических и физиологических особенностей животных, растений и микроорганизмов дополняется едиными чертами их строения и особенно тем, что клетка является основой структуры всех организмов. Существенным моментом, характеризующим единство органического мира, является наличие общих законов, по которым живут и развиваются все виды животных и растений. Органический мир представляет собой единое целое, но в то же время он дискретен, т. е. состоит из отдельно существующих частей. Эти части соподчинены и образуют целостную систему, каждая часть обладает самостоятельностью, т. е. в определенных отношениях является и целым. 58. Человек и биосфера. Ноосфера. Появление человека как «хомо сапиенс» (человек разумного) в свою очередь качественным образом изменило не только биосферу, но и результаты ее планетарного влияния. Постепенно стал происходить переход от простого биологического приспособления живых организмов к разумному поведению и целенаправленному изменению окружающей природной среды разумными существами. Постепенно человек становится решающим фактором преобразования органических и неорганических форм. Последствия появления человека как существа, обладающего разумом, и его связь с биосферой многофункциональны. Для удовлетворения своих потребностей человек использовал десятки и сотни видов живых организмов. Он вывел огромное кол-во животных и культурных растений, но и также были подвергнуты уничтожению многие виды растений и животных. Человек как особая форма жизни и существо, обладающее разумом, вносит принципиально новые элементы во взаимоотношения с природой. Он выступает как автономная целостность внутри биосферы. Живое вещество, преобразуя косное и взаимодействуя с ним, создает биосферу, человек, преобразуя биосферу, создает техносферу. Огромное влияние человека на природу и масштабные последствия его деятельности послужили основой для создания учения о ноосфере. Термин «ноосфера» переводится буквально как сфера разума. Впервые его ввел в научный оборот в 1927 французский ученый Э.Леруа. Вместе с Тейяром де Шарденом он рассматривал ноосферу некое идеальное образование, внебиосферную оболочку мысли, окружающую Землю. 59. Отношение «человек-биосфера» как глобальная проблема. Термин "биосфера" был введен для обозначения общего облика поверхности Земли, обусловленного наличием на ней всей массы живых организмов. Два главных компонента биосферы — живые организмы и среда их обитания (включая нижние слои атмосферы, водную среду) — сосуществуют в постоянном взаимодействии, образуя целостную систему. Отдельные популяции живых организмов не являются изолированными от окружения. В ходе эволюции образуются биоценозы - сообщества животных, растений, микроорганизмов, В совокупности со средой обитания биоценозы образуют биогеоценозы. В них происходит непрерывный обмен веществом и энергией, которые реализуются множеством трофических цепочек и биогеохимических циклов. Биогеоценозы служат элементарными ячейками биосферы, которые, взаимодействуя между собой, устанавливают динамическое равновесие в ней. Живое вещество выполняет системообразующую роль в суперсистеме жизни - биосфере. Высокая степень согласованности всех видов жизни в биосфере есть результат совместно протекающей эволюции взаимодействующих биологических систем — коэволюции. Коэволюционное развитие проявляется в тонкой взаимной приспособляемости видов, во взаимодополнении живых систем. В конечном итоге коэволюция приводит к увеличению разнообразия и сложности в природе. В этом представлении состоит суть концепции коэволюции. Согласно ей многообразие живых организмов — это основа организации и устойчивости биосферы. Каждый биологический вид выполняет свою функцию в биосферном циркулировании вещества, энергии, в обмене информацией и осуществлении обратных связей. В связи с этим очевидна опасность уменьшения численности видов живых организмов и сокращение генофонда, которые непрерывно происходят под давлением человеческой цивилизации на природу. Эволюция биосферы Глубокая фундаментальная взаимосвязь компонентов биосферы делает ее похожей на единый живой организм, который, родившись практически одновременно с Землей, непрерывно эволюционизирует. Планетарные масштабы этой эволюционизирующей системы и одновременно ее схожесть с живым организмом определяют место биосферы как особого уровня организации живой материи. Эволюция биосферы предстает как процесс самоорганизации в открытой неравновесной системе планетарного масштаба, а источником упорядоченности в биосфере Земли служит отрицательный энтропийный баланс при непрерывном обмене веществом и энергией с окружением. Источником энергии в биосфере является, прежде всего, Солнце. Мощность излучения Солнца достаточно стабильна. Однако, в истории Земли известны глобальные ритмические изменения климата. Так, за последний миллион лет было несколько оледенений. Одной из основных причин изменений климата считают небольшие вариации земной орбиты и наклона земной оси. Они меняют количество солнечной энергии, поступающей на Землю, и ее распределение по сезонам и широтам. Этого оказывается достаточно для заметных последствий в нелинейной системе атмосфера-океан. Малые астрономические факторы являются источником значительных периодических перестроек в климате планеты, а вместе с этим — и в биосфере. Эти глобальные циклические процессы имеют периоды сотни и десятки тысяч лет. Механизмы их влияния на эволюцию биосферы изучены пока слабо. Есть и другие механизмы космического влияния, связанные с потоком частиц (электронов, протонов, ионов и др.), поступающих к Земле от Солнца. Этот поток называют солнечным ветром. Его интенсивность многократно возрастает при периодических выбросах вещества и излучения с поверхности Солнца — вспышках на Солнце. Величины потоков энергии и космических частиц, воздействующих на биосферу и на ее биологические компоненты являются сложными периодическими функциями, имеющими характерные для Земли космические циклы. Циклы, связанные с солнечной активностью, длятся примерно 11 лет. Максимумы солнечной активности проявляются на Земле в виде магнитных бурь и других явлений планетарного масштаба. Влияние солнечной активности на земные процессы носит название солнечно-земных связей. Статистически установлена связь между уровнем солнечной активности и ходом ряда процессов в биосфере Земли (динамикой популяции, эпидемий, количеством сердечно-сосудистых кризов и др.). Известный русский ученый А.Л. Чижевский, выполнив сопоставительные исследования в области солнечной астрономии, биологии и истории, пришел к выводу о весьма значительном влиянии периодичности солнечной активности не только на биологические, но и на социальные процессы на Земле. Этот вывод послужил основой его концепции зависимости биологической и общественной жизни от космических ритмов и началом нового направления в биологии —гелиобиологии. Суть и главная задача экологии Установлено, что в природе невозможно выделить и изучить любую живую систему вне ее взаимосвязей с иными живыми системами и с неживым окружением. Поэтому в начале XX в. и в науку стали все шире проникать идет холистического (то есть целостного) подхода к изучению природы. Одним из результатов этой тенденции стала новая научная дисциплина — экология, образовавшая еще один мост между биологией и другими естественными науками, а также техническими науками и социальным знанием. Экология — это наука об отношениях сообществ, образуемых живыми организмами, между собой и с окружающей средой. Ключевым понятием и базовой моделью экологии является экосистема. Экосистемой называют единый природный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания, в которых живые и неживые элементы связаны обменом веществ и энергии. Экология исследует процессы, влияющие на распространение и численность организмов. В современных условиях к таким процессам относятся и всевозможные проявления деятельности человека. Поэтому экология стала теоретической базой охраны природы. Но задачи экологии значительно шире. Главная задача экологии состоит в познании закономерностей, связанных с воспроизводством, гибелью и миграцией живых организмов, а также в выработке методов управления этими процессами в условиях возрастающего влияния человека на окружающую среду. С развитием техники и технологии, расширением поля деятельности человека и масштабов ее последствий возникла новая комплексная проблема — экология и здоровье человека, задача которой — исследование адаптивных возможностей человека в изменяющейся среде обитания. Опасность для человека состоит в том, что несмотря на огромные адаптивные возможности человека, они не соответствуют темпам неблагоприятных изменений в среде обитания. Это сделало приоритетом экологии выработку принципов рационального природопользования и охраны природы Если же иметь в виду проблему выживания человека как вида, то надо понимать специфику и мощь биосферы. История эволюции биосферы насчитывает около 4,1 млрд. лет. Род человеческий не насчитывает и 3 млн. лет. Человек же разумный (Homo sapiens) отмечен пределом не выше 40 тыс. лет. Следовательно, инерционность биосферы выше человеческой как минимум в 100 тысяч раз. Отсюда можно сделать вывод о том, что все прогнозы о якобы существующей возможности вырождения жизни на планете "с помощью" бесхозяйственной деятельности человека или применения им средств массового поражения — несостоятельна. Человек может уничтожить сам себя, но уничтожить жизнь в биосфере — это ему не по силам. Так, микробы выдерживают присутствие таких ядовитых веществ, как серная кислота, фенол и сероводород, и даже могут успешно расти и размножаться на них. Биосфера, в силу своей колоссальной инерционности, без Homo sapiens быстро восстановит свои качества, как это она уже делала не раз в своей истории. Великие потрясения биоценозов в палеозое, мезозое только стимулировали усложнение жизненных форм и в конце концов привели к появлению разума. И величие разума должно состоять в том, что он осознает возможность трагического ухода человека со сцены эволюции и сделает все, чтобы этого не произошло. А контуры катастрофы уже просматриваются, и если она случится — значит, человек, кичащийся своим разумом, большего и не стоил. 4. Основы целостного учения Вернадского о биосфере Российский ученый геобиохимик В.И. Вернадский в 1930-е годы, изучив роль живой материи, прослеживающейся на всем протяжении ее эволюции, пришел к выводу о неразрывной связи живых и неживых систем. В истории Земли происходил непрерывный процесс планетарной интеграции живой и неживой материи, приведший к образованию сложной единой, тонко сбалансированной системы — биосферы. Вернадский понимал биосферу как сферу единства живого и неживого (косного). Этот вывод стал одним из принципов его биосферной теории. Он рассматривал все разнообразие жизни на Земле как мощный фактор, вовлекающий в круговорот неорганические вещества планеты, аккумулируя энергию солнечного излучения и преобразуя ее в энергию земных процессов. Вернадский сумел сделать фундаментальное эмпирическое обобщение: "На земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем организмы, взятые в целом...". Облик Земли как небесного тела фактически сформирован жизнью. "Земная оболочка биосферы, обнимающая весь земной шар, имеет резко обособленные размеры; в значительной мере она обусловливается существованием в ней живого вещества — им заселена. Между ее косной частью и живыми веществами, ее населяющими, идет непрерывный материальный и энергетический обмен, выражающийся в движении атомов, вызванном живым веществом. Этот обмен в ходе времени выражается закономерно меняющимся, устремляющимся к устойчивости равновесием. Так неотделимо и неразрывно биосфера на всем протяжении геологического времени связана с живым заселяющим ее веществом. В этом биогенном токе атомов и связанной с ним энергии проявляется планетарное, космическое значение живого вещества". Так высказался Вернадский в своем труде "Размышления натуралиста". 5. Новое состояние биосферы в результате взаимодействия человека и природы На ранних стадиях формирования человека его функциональная роль и значимость в биосфере ничем не отличалась от роли приматов. Но за последние века человеческий фактор в эволюции биосферы непрестанно возрастал. С древнейших времен до начала прошлого века численность людей колебалась около нескольких сотен миллионов. Взрывной рост численности населения в XIX—XX вв. и ускорение технологического развития социума резко усилил техногенное воздействие на биосферу. Давление, оказываемое человечеством на биосферу, приобрело в результате демографического взрыва и технологической экспансии разрушительные тенденции. Есть основания считать, что восстановительные ресурсы биосферы в значительной мере иссякли. Из-за деятельности человека навсегда исчезли некоторые экосистемы, неузнаваемо изменились многие земные ландшафты. Человек вносит принципиально новые элементы во взаимодействие с природой. Он выступает как автономная целостность внутри биосферы, все более выходящая за рамки гармоничных отношений к ней. Современная человеческая цивилизация характеризуется двумя противоположными тенденциями. С одной стороны, непрерывно усиливается техногенное давление цивилизации на природную среду, на биосферу. С другой — возрастает осознание человечеством ответственности за эволюцию биосферы. Какая из тенденций возобладает, предугадать невозможно. Однако проблема выживания человечества объективно приводит к поиску путей гармоничного сосуществования цивилизации и биосферы — коэволюции человека и биосферы. Осмысление перспектив коэволюции человека и биосферы привело французского палеонтолога П. Тейяра де Шардена к мысли о возможности появление в будущем некоего коллективного человеческого сознания, которое станет контролировать направление эволюции. Он рассматривал переход к этой эволюционной фазе как последовательный шаг в глобальном процессе эволюции Универсума (Вселенной). В новом состоянии биосфера переходит в сферу разумного взаимодействия человека и природы — ноосферу. Сам термин ноосфера предложен в 1927 году другим французским ученым Э. Леруа и буквально означает "сфера разума". В.И. Вернадский использовал понятие ноосферы при построении своей концепции совместной эволюции биосферы и человека. Переход к ноосфере для Вернадского означает реконструкцию биосферы в интересах мыслящего человека как единого целого. В этом смысле понятие ноосферы объясняет растущее вторжение человека в планетарные геохимические циклы. Сбалансированное сосуществование в ноосфере предполагает управление биогеохимическими циклами. Таким образом П. Тейяр де Шарден и В.И. Вернадский давали различающиеся понятия ноосферы. Для первого ноосфера — некий "планетарный слой" сознания и духовности. Для второго ноосфера является гармонизирующимся состоянием системы "человек-биосфера" и одновременно средой самореализации человека. Он считал ноосферу исторически неизбежной формой развития биосферы. Вернадский начал развивать концепцию ноосферы в 1930-е годы после детальной проработки учения о биосфере. К этому времени он осознавал быстро возрастающую роль человека в формировании нового облика планеты и представлял, что человечество — не только часть биосферной биомассы. Эволюция человека и общества сделала цивилизацию мощным фактором всей дальнейшей эволюции на земле. Все большее количество веществ и энергии вводится в биосферные процессы человеком. Усиливающееся вторжение человека в биогеохимические циклы должно привести в будущем к целенаправленному контролю человеком глобальной биогеохимии. При этом Вернадский верил в возможность формирования созидательного коллективного разума. Движение к ноосфере связывается им не только с проявлением планетообразующей мощи человека, но и с преобразованием самого человека. В настоящее время под ноосферой понимают сферу взаимодействия человека и природы, в рамках которой определяющим фактором станет разумная человеческая деятельность. Значение концепции ноосферы заключается в естественно-научном и философском обосновании модели вероятного и целесообразного направления коэволюции человеческого общества и биосферы. В концепции ноосферы проявились тенденции к интеграции естествознания и обществоведения, развившиеся в XX в. В рамках современного взгляда на концепцию устойчивого (допустимого) ноосферного развития можно полагать, что человечеством не обязательно будут руководить мэтры науки, "знающие пути" и предписывающие их людям; человечество будет действовать либо по принципу здравого смысла, либо по обстоятельствам. Однако главное, что оно должно знать — направленность развития биосферы в рамках коэволюции ее с Человеком разумным. |